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#Produkttrends
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Was sind kartesische Roboter?
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Pick and Place, Prozess-zu-Prozess-Transfer, Montagesystem, Auftragen von Kleb- und Dichtstoffen, Palettieren und Depalettieren, CNC-Werkzeugmaschinen, Präzisionspunktschweißen.
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Die kartesische Koordinatengeometrie ist eine hervorragende Methode, um den dreidimensionalen Raum in einem einfachen, leicht verständlichen numerischen System abzubilden. Im kartesischen System für den dreidimensionalen Raum gibt es drei Koordinatenachsen, die senkrecht zueinander stehen (orthogonale Achsen) und sich im Ursprung treffen.
Die drei Achsen werden allgemein als x-Achse, y-Achse und z-Achse bezeichnet. Jeder Punkt im dreidimensionalen Raum wird durch drei Zahlen (x, y, z) dargestellt. X ist die Entfernung des Punktes vom Ursprung entlang der x-Achse, y ist die Entfernung vom Ursprung entlang der y-Achse und z ist die Entfernung vom Ursprung entlang der z-Achse.
Kartesische Roboter (Gantry-Roboter)
Mechatronische Roboter, die sich auf linearen Achsen bewegen, werden kartesische Roboter, Linearroboter oder Gantry-Roboter genannt. Gantry-Roboter sehen ähnlich aus wie Portalkräne und funktionieren ähnlich. Portalroboter sind jedoch nicht auf Hebe- und Bewegungsfunktionen beschränkt. Sie können je nach Anforderung über kundenspezifische Funktionen verfügen.
Kartesische Roboter haben eine Überkopfstruktur, die die Bewegung in der horizontalen Ebene steuert, und einen Roboterarm, der die vertikale Bewegung ausführt. Sie können so konstruiert werden, dass sie sich in x-y-Achsen oder x-y-z-Achsen bewegen. Der Roboterarm wird auf dem Gerüst platziert und kann in der horizontalen Ebene bewegt werden. Am Ende des Roboterarms ist ein Effektor oder eine Werkzeugmaschine angebracht, je nachdem, wo er eingesetzt wird.
Obwohl kartesische Roboter und Portalroboter austauschbar sind, haben Portalroboter in der Regel zwei x-Achsen, während kartesische Roboter nur jeweils eine der zwei/drei Achsen haben (je nach Konfiguration).
Wie funktionieren sie?
Kartesische Roboter bewegen sich nur durch lineare Bewegung, im Allgemeinen durch Servomotorantriebe. Die verwendeten Linearantriebe können je nach Anwendungsfall in verschiedenen Formen eingesetzt werden. Das Antriebssystem kann riemen-, seil-, schrauben-, pneumatisch, mit Zahnstange und Ritzel oder durch einen Linearmotor angetrieben sein. Einige Hersteller bieten komplett vorgefertigte kartesische Roboter an, die ohne jegliche Modifikationen eingesetzt werden können. Andere Hersteller bieten verschiedene Komponenten in Form von Modulen an, aus denen der Benutzer je nach Anwendungsfall eine Kombination zusammenstellen kann.
Die Roboterarme selbst können mit einer "Vision" ausgestattet sein oder "blind" arbeiten. Sie können an Lichtsensoren oder Kameras angeschlossen werden, um die Objekte zu identifizieren, bevor sie eine Aktion ausführen. Kartesische Roboter können zum Beispiel in Labors eingesetzt werden, um Proben zu entnehmen und zu bewegen. Computergestütztes Sehen kann verwendet werden, um Reagenzgläser, Pipetten oder Objektträger zu erkennen, und der Arm kann das Objekt entsprechend den von der Kamera übermittelten Positionsdaten greifen.
Der Vorteil von kartesischen Robotern gegenüber anderen Robotersystemen, wie z. B. sechsachsigen Robotern, besteht darin, dass sie sehr einfach zu programmieren sind. Ein einziger Motion-Controller kann die Bewegungslogik für einen kartesischen Roboter übernehmen. Die Roboter bewegen sich nur linear, was eine einfache Steuerung ermöglicht. Für die Bewegungssteuerung von kartesischen Robotern ist keine komplexe Anordnung von SPS und Mikrochips erforderlich. Diese Eigenschaft erleichtert auch die Programmierung der Roboterbewegung.
Merkmale und Vorteile
Kartesische Roboter haben im Vergleich zu den entsprechenden sechsachsigen Robotern eine höhere Tragfähigkeit. In Verbindung mit den niedrigeren Kosten und der einfachen Programmierung von Linearrobotern sind sie daher für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen geeignet. Portalroboter, bei denen es sich im Wesentlichen um kartesische Roboter mit Traggerüst handelt, können sogar noch höhere Traglasten befördern. Der Bewegungsbereich von Linearrobotern kann durch Hinzufügen kompatibler Module zum bestehenden Mechanismus erweitert werden. Diese Modularität bei kartesischen Robotern macht sie vielseitiger und sorgt für eine längere Lebensdauer in der Industrie.
Kartesische Roboter zeichnen sich im Vergleich zu ihren rotierenden Pendants auch durch ein hohes Maß an Genauigkeit und Präzision aus. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sie nur lineare Bewegungen ausführen und keine Drehbewegungen ausführen müssen. Kartesische Roboter können Toleranzen im Bereich von Mikrometern (μm) aufweisen, während Sechs-Achsen-Roboter im Allgemeinen Toleranzen im Bereich von Millimetern (mm) haben.
Anwendungen für kartesische Roboter
Die Vielseitigkeit, die niedrigeren Kosten und die einfache Programmierung machen kartesische Roboter für viele Anwendungen in der Industrie interessant. Werfen wir einen Blick auf einige von ihnen.
Greifen und Platzieren
Der Roboterarm ist mit einer Art Bildverarbeitungsgerät ausgestattet, um verschiedene Komponenten auf einem Karussell oder Förderband zu erkennen. Der Arm kann diese Objekte aufnehmen und sie in verschiedene Behälter sortieren. Kommissionierung und Sortierung können von einem einzigen Roboterarm durchgeführt werden.
Prozess-zu-Prozess-Transfer
In einer Produktionslinie gibt es Fälle, in denen Waren im Prozess von einem Ort zu einem anderen transportiert werden müssen. Hierfür können Linearroboter mit zwei Antrieben eingesetzt werden. Sie können mit Bildverarbeitungssystemen oder Zeitsynchronisation eingesetzt werden, je nach dem Rest des Prozesses.
Montagesystem
Wenn die gleichen Schritte immer wieder wiederholt werden müssen, um die Teile eines Produkts zusammenzusetzen, können Linearroboter zur Automatisierung der Aufgaben eingesetzt werden.
Auftragen von Klebstoffen und Dichtungsmitteln
Bei vielen Produktionsprozessen werden Kleb- oder Dichtstoffe zwischen den Teilen aufgetragen. Sie werden in der großen Automobilproduktion bis hin zur Herstellung kleiner elektronischer Geräte eingesetzt. Kleb- und Dichtstoffe müssen in sehr genauen Mengen und an der richtigen Stelle aufgetragen werden. Der Roboterarm des Linearroboters kann mit einem hochpräzisen Flüssigkeitsspender verbunden werden, und Kleb- und Dichtstoffe können mit hoher Genauigkeit aufgetragen werden.
Palettieren und Depalettieren
Beim Verpacken werden Paletten verwendet, um Waren einfach zu transportieren. Mit kartesischen Robotern lassen sich sowohl das Auflegen der Produkte auf die Paletten als auch die Entnahme von den Paletten automatisieren.
CNC-Werkzeugmaschinen
Maschinen mit numerischen Steuerungen werden zur Herstellung von Produkten nach Entwürfen in Konstruktionssoftware eingesetzt. Bei CNC-Maschinen werden häufig Linearroboter mit verschiedenen Werkzeugen eingesetzt, die an den Roboterarmen befestigt sind.
Präzisionspunktschweißen
Bei bestimmten Fertigungsprozessen sind spezielle Schweißarbeiten erforderlich. Linearroboter mit Schweißarmen können genaue Schweißnähte an präzisen Stellen auf der Arbeitsfläche erzielen. Das hohe Maß an Toleranz im Mikrometerbereich (μm) ist bei solchen Anwendungen hilfreich.
Es gibt viele weitere industrielle Anwendungen für Linearroboter. Dazu gehören Dosiergeräte, Montage- und Prüfgeräte, Einlegevorrichtungen, Stapelvorrichtungen, Versiegelungsautomatisierung, Materialhandhabung, Ein- und Auslagern, Schneiden, Ritzen und Sortieren.