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#Produkttrends
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Roboter: Wie Sie den richtigen auswählen
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Knickarm-, kartesische, SCARA-, Delta- oder kollaborative Roboter.
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Roboter sind in einer Reihe von Leistungsmerkmalen und Preisen erhältlich und werden in allen Arten von industriellen Produktionsbetrieben allgegenwärtig. Um die beste Wahl für Ihr Unternehmen zu treffen, ist es wichtig, die Fähigkeiten der einzelnen Robotertypen zu kennen.
Seit einem halben Jahrhundert hat sich das Bild des großen, sechsachsigen Knickarmroboters, der Karosserien von Autos und Lastwagen schweißt, in der allgemeinen Vorstellung festgesetzt. Roboter werden in so unterschiedlichen Sektoren wie dem Gesundheitswesen, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Stahlerzeugung und der Lagerhaltung eingesetzt - überall dort, wo sich wiederholende, umwelttechnisch oder ergonomisch anspruchsvolle Aufgaben schneller, zuverlässiger und/oder kostengünstiger erledigt werden können. Heute bauen Roboter sogar neue Roboter zusammen.
Es gibt Roboter mit einer bis sieben Achsen, wobei jede Achse einen Freiheitsgrad bietet. Ein zweiachsiges kartesisches Portal bewegt sich in der Regel auf den Achsen X-Y oder Y-Z. Ein dreiachsiger Roboter hat drei Freiheitsgrade und führt seine Funktionen über die X-Y-Z-Achsen aus. Diese kleinen Roboter sind in ihrer Form starr und können sich nicht selbst neigen oder drehen, obwohl sie über angebrachte Werkzeuge verfügen können, die sich drehen oder schwenken lassen oder sich an die Form einer kleinen Nutzlast anpassen. Vier- und Fünf-Achsen-Roboter sind zusätzlich dreh- und kippbar. Ein sechsachsiger Knickarmroboter hat sechs Freiheitsgrade, d. h. er kann Objekte in jede beliebige Richtung bewegen oder sie in jede beliebige Richtung drehen. Diese sechsachsigen Roboter werden im Allgemeinen gewählt, wenn eine Anwendung die komplexe Handhabung eines großen oder schweren Objekts erfordert. Siebenachsige Roboter sind in der Lage, zusätzliche Ausrichtungen vorzunehmen, um Werkzeuge in engen Räumen zu manövrieren. Sie können näher am Werkstück arbeiten als andere Knickarmroboter, was zu Platzeinsparungen führen kann.
Knickarmroboter
Die Beliebtheit von sechs- und siebenachsigen Knickarmrobotern spiegelt die große Flexibilität wider, die sechs Freiheitsgrade ermöglichen. Sie sind einfach zu programmieren, verfügen über eine eigene Steuerung, und Bewegungsabläufe und E/A-Aktivierung können über ein benutzerfreundliches Programmierhandgerät programmiert werden. Sie können eine beträchtliche Reichweite haben, bei bestimmten Modellen über drei Meter. Aufgrund dieser Größenvielfalt eignen sich Knickarmroboter für eine Vielzahl von Branchen und Anwendungen, in denen Materialien oder Fertigprodukte hergestellt oder bewegt werden.
Konstruktionsbedingt beansprucht der Knickarmroboter Platz und Stellfläche, die für andere Zwecke nicht genutzt werden können. Außerdem weist er Besonderheiten auf, d. h. Orte und Ausrichtungen im umgebenden Raum, die er nicht erreichen kann. Diese räumlichen Einschränkungen erfordern komplexere Sicherheitsvorkehrungen, da der Roboter häufig in Bereichen eingesetzt wird, in denen sich Arbeiter aufhalten.
Kartesische Roboter
Ein kartesischer oder linearer Roboter ist in der Regel ein kostengünstiger Roboter, der aus einer Baugruppe von Linearantrieben und/oder einem Drehantrieb am Ende des Arms für 3D-Anwendungen besteht. Diese Roboter sind sehr anpassungsfähig und leicht zu installieren und zu warten. Die Hübe und Größen der einzelnen Achsen können an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Die Reichweite und die Nutzlast sind unabhängig voneinander und nicht miteinander verflochten. Die Linearachse ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, die sie noch besser an die jeweilige Funktion anpassen.
Die größte Einschränkung des kartesischen Roboters ist seine relative Unflexibilität. Er kann problemlos eine lineare Bewegung in drei Achsen und eine Drehung um eine vierte Achse ausführen. Für die Rotation um mehr als eine Achse ist jedoch eine zusätzliche Bewegungssteuerung erforderlich. Kartesische Roboter werden nur selten in Washdown-Situationen eingesetzt, da sie nicht ausreichend gegen das Eindringen von Wasser geschützt sind. Außerdem sind Präzision und Gründlichkeit bei der Installation erforderlich - jede Achse muss sorgfältig ausgerichtet werden, und die Oberflächenebenheit muss angemessen sein, insbesondere bei größeren Systemen.
SCARA-Roboter
SCARA-Roboter sind für leichte Anwendungen konzipiert. Sie sind eine schlankere Version von Knickarmrobotern und lassen sich aufgrund ihrer Einfachheit und geringen Größe leicht in Montagelinien integrieren. SCARA-Roboter können recht beeindruckende Zykluszeiten bei hoher Genauigkeit erreichen. Sie sind sehr geschickt bei Funktionen wie dem Einsetzen von Komponenten in Räume mit engen Toleranzen und behalten dabei ihre Steifigkeit bei solchen Bewegungen bei, was sie zu einer kosteneffizienten Wahl für viele Pick-and-Place-Anwendungen sowie für die Handhabung von Kleinteilen macht.
Delta-Roboter
Der Delta-Roboter ist für seine Schnelligkeit bekannt, mit Entnahmeraten von bis zu 300/min. Er wird oberhalb des Arbeitsbereichs montiert, wodurch der Verlust an Stellfläche begrenzt wird. Er wird häufig mit einem Bildverarbeitungssystem kombiniert, um zufällig angeordnete Teile in komplexen Sortier- und Verpackungsanwendungen zu entnehmen. Wie die Knickarm- und SCARA-Roboter ist er im Allgemeinen mit einem Teach-Pendant zur einfachen Programmierung ausgestattet. Delta-Roboter werden häufig in der Lebensmittelproduktion eingesetzt, benötigen aber wie kartesische Roboter eine zusätzliche Abschirmung oder Trennung von der Umgebung.
Kollaborative Roboter
Kollaborationsroboter (Cobots) sind eine relativ neue Entwicklung mit einer vielversprechenden Zukunft, da sie eine sichere Mensch-Maschine-Interaktion ermöglichen. Indem sie eine direkte Zusammenarbeit zwischen Arbeiter und Roboter ermöglichen, erweitern sie unser Verständnis davon, wie Automatisierung in die Industrie integriert werden kann, um eine neue Dimension. Ein Cobot kann ein Knickarm-, kartesischer, SCARA- oder Delta-Roboter sein. Bislang werden die meisten jedoch als Gelenkroboter eingestuft. Sie haben eine Tragfähigkeit von 4 bis 35 kg, wobei Größe und Reichweite (und auch der Preis) entsprechend steigen. Es gibt Modelle mit bis zu sieben Achsen; letztere können Aufgaben übernehmen, die ergonomisch besonders anspruchsvoll sind. Cobots werden sogar als unabhängige Produktionsroboter eingesetzt.
Ihre Wahl treffen
Bei einer Investition in die Robotik sollte man alle Aspekte einer Anwendung berücksichtigen, bevor man eine endgültige Entscheidung trifft. Hier sind einige der wichtigsten Faktoren, die zu berücksichtigen sind:
Reichweite und Nutzlast.
Dies sollten die ersten Kriterien sein, die Sie bei der Auswahl eines Roboters berücksichtigen, da diese Faktoren die Liste der geeigneten Optionen sofort einschränken können. Eine große, schwere Last würde zum Beispiel die Berücksichtigung von Leichtbautechnologien ausschließen. Ist die Reichweite hingegen groß, das Gewicht der Traglast jedoch gering, könnte ein kostengünstiger kartesischer Roboter ausreichen.
Flexibilität.
Bei einer Anwendung, die fünf oder sechs Freiheitsgrade erfordert, kann ein Knickarmroboter die einzige praktikable Lösung sein. Wenn dies der Fall ist, könnte eine Option für preisbewusste Unternehmen, die einen oder zwei Roboter benötigen, in wiederverwendeten (gebrauchten) Einheiten bestehen. Bei einfacheren Anwendungen wie der Positionierung und Beladung von Kleinteilen, der Bestückung von elektronischen Bauteilen und der Beladung von Kisten und Werkzeugmaschinen - also bei allen Anwendungen, bei denen zwei oder drei Achsen ausreichen - sollte man nicht für mehr Achsen bezahlen, als für die Anwendung erforderlich sind
Die Geschwindigkeit.
Erfordert die Anwendung eine hohe Entnahmerate, wie die eines Delta-Roboters, oder würde eine geringere Entnahmerate eines kartesischen Portals oder SCARA-Roboters ausreichen?
Platz und Stellfläche.
Der Platzbedarf von Maschinen und Produktionslinien spielt bei der Planung eine immer größere Rolle. Platz ist teuer, und die Unternehmen wollen ihr Hallenlayout optimieren. Kartesische und Delta-Roboter bieten einen klaren Vorteil gegenüber den anderen Technologien, da nur vertikaler Platz verloren geht, was im Allgemeinen weniger kritisch ist.
Engineering und Projektentwicklung.
Zeit und Kosten für Konstruktion, Montage, Installation und Inbetriebnahme sollten bei einem Kostenvergleich berücksichtigt werden, insbesondere wenn ein Roboter in eine größere Maschine oder Anlage integriert wird. Verzögerungen bei der Lieferung und Montage des Roboters können das gesamte Projekt verzögern.
Wartbarkeit, Reparierbarkeit und Verfügbarkeit.
Ungeplante Ausfallzeiten sind der Albtraum eines jeden Produktionsleiters. Roboter sollten relativ einfach zu warten und zu reparieren sein.
Standardisierung.
Innerhalb eines Unternehmens oder einer Branche kann dies aus geschäftlichen Gründen eine berechtigte Überlegung sein, selbst wenn der ausgewählte Roboter nicht der am besten angepasste oder sogar der billigste ist, aber die Aufgabe erfüllen kann. Manchmal erweist sich der bereits beschrittene Weg als der Weg des geringsten Widerstands (und Risikos).
Die zunehmende Verbreitung von Robotertechnologien hat es Unternehmen jeder Größe ermöglicht, die Vorteile der Automatisierung zu nutzen. Der beste Roboter für Sie ist in der Regel derjenige, der am besten zu Ihrer Anwendung passt - nicht nur im Hinblick auf die Erzielung von Produktivitätsgewinnen durch die Investition und die Erfüllung der technischen Anforderungen der Anwendung, sondern auch unter dem Gesichtspunkt damit verbundener Fragen wie Anlagensicherheit, Platzausnutzung und natürlich der Anschaffungskosten und des Kundendienstes.