Direkte Antwort: Die Nutzlast des Roboters entspricht nicht dem Gewicht des Werkstücks. Sie setzt sich aus der Masse des Endeffektors und der Masse des Werkstücks zusammen, wobei der Abstand zwischen Werkzeug und Handgelenkflansch durch die Vorrichtung vorgegeben ist. In einem Ladezyklus transportiert dasselbe Werkzeug das Werkstück hinein und das fertige Werkstück wieder hinaus, sodass die Werkzeugmasse während des gesamten Zyklus vorhanden ist. Dimensionieren Sie den Roboterarm anhand der Summe dieser Massen, unter Berücksichtigung des tatsächlichen Versatzes, und berücksichtigen Sie einen Sicherheitszuschlag.
Für wen ist das: Dieser Text richtet sich an Ingenieure und Einkäufer, die einen Roboter für das Be- und Entladen von Maschinen dimensionieren, bei dem ein speziell dafür entwickelter Endeffektor das Werkstück in die Maschine hinein- und wieder herausbefördert.
Umfang: Dieser EVST-Leitfaden beschreibt, was eine Nutzlastprüfung umfassen muss, warum der Abstand zum Massenschwerpunkt genauso wichtig ist wie die Masse selbst und welche Informationen ein Lieferant bereitstellen muss, um einen Greiferarm zu dimensionieren. Er behandelt nicht die Greiferkonstruktion, die Maschinenanbindung oder die Zykluszeitmodellierung.
Was eine Nutzlastangabe für einen Roboter umfassen muss
Die erste Frage bei den meisten Anfragen ist, wie schwer das Bauteil ist. Das ist zwar die richtige Frage, aber nur die halbe Wahrheit, denn was der Roboter transportiert, ist nie das Bauteil allein.
In den Referenzaufnahmen hält ein sechsachsiger Arm ein flaches Ringwerkstück in einem großen, speziell angefertigten Endeffektor und hebt es von der Maschine ab. Die Werkzeugplatte und der Ring hängen gemeinsam am Handgelenk. Eine Nutzlasttabelle, die nur das Werkstück berücksichtigt, lässt eine Masse außer Acht, die während des gesamten Zyklus vorhanden ist.
Gemäß ISO-10218 2: 2025 Es ist die Roboteranwendung und nicht der Roboter allein, die bewertet werden muss, und die Nutzlast verhält sich im kommerziellen Bereich genauso: Der Arm, der Endeffektor und das Werkstück bilden eine Auswahl, nicht drei.
Die kostengünstigste Korrektur bei einem solchen Projekt erfolgt auf dem Papier. Eine Berechnung der Roboternutzlast, in der die Werkzeuge nicht berücksichtigt sind, wird meist erst am Boden entdeckt, wenn der Roboterarm bereits festgeschraubt ist.
Der Ladezyklus transportiert Werkzeuge in beide Richtungen
Die Aufnahmen zeigen zwei wichtige Arbeitsschritte: das Einführen des Werkstücks in die Maschine und das Herausnehmen des fertigen Werkstücks. Beides wird vom selben Endeffektor ausgeführt.
Das bedeutet, dass die Werkzeugmasse während des gesamten Zyklus konstant bleibt und nur das Werkstück bewegt wird. Der ungünstigste Fall für das Handgelenk tritt nicht in einem einzelnen Moment, sondern im belasteten Zustand auf und kommt zweimal pro Zyklus vor, nicht nur einmal.
Wenn eine Zelle mit demselben Werkzeug be- und entladen wird, ist die Dimensionierung im beladenen Zustand der verlässliche Ausgangspunkt. Werden für jede Richtung separate Werkzeuge verwendet, muss jedes Werkzeug einzeln geprüft werden.
Die Entfernung ist Teil der Last.
Die angegebene Nutzlast bezieht sich auf einen bestimmten Schwerpunktversatz. Dieselbe Masse, die weiter vom Flansch entfernt montiert ist, erhöht das vom Handgelenk zu haltende Moment, und ein großer Endeffektor schiebt das Werkstück in der Regel weiter nach außen als ein einfacher Greifer.
Deshalb benötigen zwei Zellen mit identischem Teilegewicht unterschiedliche Arme. Der Unterschied liegt in der Geometrie, nicht in der Masse. Laut ISO 9283:1998Die Leistungskriterien für Industrieroboter werden unter definierten Testbedingungen angegeben. Dies soll daran erinnern, dass eine Katalogangabe einen Test beschreibt und nicht Ihre Zelle.
Wenn Sie einem Lieferanten Zahlen übermitteln, geben Sie bitte auch den Versatz an: den ungefähren Schwerpunkt des Werkzeugs und des eingespannten Werkstücks. Zwei Massen ohne Abstand können nicht anhand eines Lastdiagramms überprüft werden.
Was das Filmmaterial beweist und was es nicht beweist.
Die Aufnahmen belegen einen sichtbaren Ablauf: Ein Roboter mit einem speziell dafür angefertigten Endeffektor greift ein ringförmiges Werkstück, legt es in eine Maschine ein und hebt das fertige Teil wieder heraus, wobei Werkzeug und Werkstück noch am Handgelenk befestigt sind.
Es beweist weder Masse, noch Versatz, Zykluszeit oder Positionierungsfähigkeit. Nichts in diesem Artikel sollte als Messung der dargestellten Zelle verstanden werden.
Die Trennung der sichtbaren Beweise und der technischen Schlussfolgerung ermöglicht es, die Schlussfolgerung auf den eigenen Bereich zu übertragen. Laut ISO 12100:2010Die Risikobewertung beginnt mit der Bestimmung der Grenzen der Maschinen, und die Nutzlastgrenze eines Roboters ist eine davon. Kurz gesagt, die Roboternutzlast ist ein Auswahlkriterium und kein Akzeptanzkriterium.
Eine kurze Entscheidungstabelle
Wenn das Werkzeug im Verhältnis zum Werkstück leicht ist und nahe am Flansch sitzt, ist in der Regel eine Nutzlastprüfung der Summe ausreichend.
Bei schweren oder langen Werkzeugen ist der Versatz maßgebend, und das Handgelenkmoment muss anhand der Herstellerzeichnung im tatsächlichen Abstand und nicht am Nennpunkt überprüft werden.
Wenn zum Be- und Entladen unterschiedliche Werkzeuge verwendet werden, sind diese als zwei Lastfälle zu behandeln. Wird für beides ein einzelnes Werkzeug verwendet, ist die Dimensionierung auf den beladenen Zustand zu beziehen und sicherzustellen, dass die Bewegungen im unbeladenen Zustand innerhalb desselben Bereichs liegen.
| Situation | Was regiert | Was zu überprüfen |
|---|---|---|
| Leichte Bearbeitung nahe am Flansch | Totale Masse | Summe der Werkzeug- und Teilekosten im Verhältnis zur Nennlast |
| Schwere oder lange Werkzeuge | Schwerpunktverlagerung | Handgelenkmoment im realen Abstand, nicht im nominalen Punkt |
| Unterschiedliche Werkzeuge für jede Richtung | Zwei Lastfälle | Jede Richtung ist auf ihren eigenen schlimmsten Zustand ausgerichtet. |
| Gemeinsame Werkzeuge für mehrere Teile | Schwerste Variante | Nutzlastreserve des Roboters im Vergleich zur ungünstigsten Variante |
Was Sie vorbereiten sollten, bevor Sie ein Angebot anfordern
Gewicht und Abmessungen des Bauteils, einschließlich des ungefähren Schwerpunkts. Funktionsweise des Greifers: Haltekraft, ungefähres Gewicht, Ausladung.
Die Geometrie zwischen Pick und Place: Abstand, Höhenunterschied und die Frage, ob der Arm in ein Maschinengehäuse hineinreichen muss.
Zyklusanforderungen und Losgröße sowie die Frage, ob mehrere Teilevarianten die Werkzeuge gemeinsam nutzen.
Wo dies in eine größere Zelle passt
Die Dimensionierung der Nutzlast steht im Zusammenhang mit der Überprüfung von Reichweite und Position; ein Arm, der die Last trägt, kann dennoch die für die Maschinenöffnung erforderliche Position nicht erreichen.
Bei Maschinenbeladungsanwendungen prägen die Schnittstelle zur Maschine, die Türverriegelung und die Teilepräsentation in der Regel das Werkzeug ebenso stark wie das Teil selbst.
Behandeln Sie Nutzlast, Reichweite und Schnittstellen als eine Iteration anstatt als drei aufeinanderfolgende Entscheidungen.
Häufig gestellte Fragen
Ist der Greifer in die Nennnutzlast einbezogen?
Ja. Die Nennlast ist die Gesamtmasse auf dem Flansch, also die Masse des Endeffektors plus des Werkstücks, angegeben bei einem festgelegten Schwerpunktversatz.
Warum benötigt man für das gleiche Gewicht in einer Zelle einen größeren Roboter als in einer anderen?
Weil der Versatz unterschiedlich ist. Eine weiter vom Flansch entfernte Masse erhöht das Handgelenkmoment, obwohl die Masse selbst unverändert bleibt.
Was passiert, wenn das Teil nur in eine Richtung transportiert wird?
Die Bewegungen mit und ohne Last sind dann separate Lastfälle. Die Größe richtet sich nach dem schwereren Lastfall und dessen eigenem Versatz.
Wie hoch sollte die Sicherheitsmarge sein?
Das hängt von der Zeichnung des Herstellers, dem Bewegungsprofil und möglichen zukünftigen Teilevarianten ab; es handelt sich eher um eine Projektentscheidung als um einen festen Prozentsatz.
Projektbeiträge für eine Antragsprüfung
Bei der Dimensionierung eines Roboters für die Maschinenbelastung ist die schnellste Methode, eine aussagekräftige Antwort zu erhalten, die Übermittlung des Lastfalls anstelle eines einzelnen Gewichts. EVST berechnet Nutzlastfragen anhand eines realen Bauteils und nicht anhand eines Katalogwerts.
- Teilgewicht, Umriss und ungefähre Schwerpunkt
- Greiferkonzept, ungefähre Masse und Projektion
- Geometrie der Pick-and-Place-Einheit, einschließlich jeglicher Eingriffe in die Maschine
- Zyklusanforderungen, Losgröße und Teilevarianten
Senden Sie diese vier Daten, und EVST überprüft Nutzlast und Handgelenkmoment anhand Ihres tatsächlichen Bauteils und Werkzeugs. Weiterführende Informationen: Roboter-Maschinenbeschickung, Reichweiten- und Haltungsprüfung.