Mittlerweile ist es möglich, für fast jeden Fertigungsprozess, an dem Sie beteiligt sind, einen Industrieroboter zu finden. Die Kunst besteht jedoch darin, herauszufinden, welcher Robotertyp für die verschiedenen Aufgaben am besten geeignet ist. Leider haben die meisten Hersteller damit zu kämpfen, da das Konzept der Robotik recht komplex sein kann.
In einer Nussschale, Industrieroboter unterscheiden sich durch Faktoren wie Flexibilität, Reichweite und Nutzlastkapazitäten. Bei Ihrer Wahl sind dies wahrscheinlich die Designfaktoren, die Sie gegen Ihren Fabrikbetrieb abwägen müssen. Damit Sie die richtige Wahl für Ihre Fabrik treffen können, finden Sie hier eine unverzichtbare Liste von Robotertypen und deren Einsatzmöglichkeiten.
Gelenkroboter
Knickarmroboter sind hochflexible Roboter, die aus zahlreichen Drehgelenken bestehen. Durch diese Gelenke sind sie in mehreren Ebenen beweglich und können somit je nach Anzahl der Gelenke bis zu zehn Achsen haben. 6-Achsen-Roboter sind derzeit die am weitesten verbreiteten Gelenkroboter, neuere Designs sind jedoch auf 7-Achsen-Roboter übergegangen. Ihre Roboterarme werden von mehreren in ihnen eingebauten Motoren angetrieben.
Die hohe Geschicklichkeit von Gelenkrobotern macht sie zu idealen Kandidaten für komplexe industrielle Anwendungen. Sie können unter oder über sie greifen oder sich neigen und gieren, um auf Objekte in Verarbeitungsmaschinen zuzugreifen und verschiedene Aufgaben zu erfüllen, ähnlich wie es eine menschliche Hand tun würde. Dies wird durch den Einsatz verschiedener, der Aufgabenstellung entsprechender End-of-Arm-Werkzeuge noch verstärkt.
Darüber hinaus verfügen hochwertige Gelenkroboter auf dem Markt über gut geführte Kabel, Schutz vor eindringendem Wasser und abgedichtete Verbindungen. Sie eignen sich daher für den Einsatz in industriellen Prozessen mit hoher Feuchtigkeit, hoher Hitze und Reinräumen. Dank ihrer Flexibilität können sie auch auf verschiedene Arten montiert werden, je nachdem, was für Ihre Fabrikräume ideal ist
Vorteile:
- Hohe Flexibilität
- Kann komplexe Aufgaben ausführen
- Mehrere Installationsarten für unterschiedliche Industrieprozesse
Nachteile:
- Sie können aufgrund ihres Gewichts und der vielen Gelenke langsamer sein
- Die sind teuer
Empfohlene Anwendungen
Sie können die Flexibilität eines Knickarmroboters nutzen, um Vorgänge zu automatisieren wie:
- Maschinenbeschickung
- Verpackungsprodukte
- Produktprüfung
- Produktmontage
SCARA-Roboter
Ein SCARA-Roboter ist ein Gelenkroboterarm mit selektiver Compliance. Dieses Akronym bezieht sich auf seine begrenzte Flexibilität, da es sich entlang der X- und Y-Achse bewegen kann, in der Z-Achse jedoch starr ist. Das bedeutet, dass sich ein SCARA-Roboterarm nach links, rechts, vor und zurück bewegen kann. Aufgrund seiner Steifigkeit auf der Z-Achse kann er sich auch vertikal bewegen, jedoch auf einer festen Achse. Aufgrund ihres kleinen Arbeitsbereichs und ihrer kompakten Größe können SCARA-Roboter recht schnell sein.
Es sind diese Gestaltungsvorgaben, die ausmachen SCARA-Roboter Geeignet für die industrielle Montage von Kleinteilen. Bei der Herstellung von Leiterplatten kann beispielsweise ein SCARA-Roboter so programmiert werden, dass er Mikroteile aus einem Tablett aufnimmt und auf der Platine einfügt. Neben der Montage können sie auch bei wiederkehrenden Aufgaben eingesetzt werden, bei denen Objekte zwischen zwei parallelen Ebenen transportiert werden müssen.
Vorteile:
- Kompakter Arbeitsbereich
- Sie arbeiten schnell
- Sie verfügen über eine hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit
Nachteile:
- Sie haben typischerweise eine geringe Nutzlastkapazität
- Eine begrenzte Flexibilität führt zu begrenzten Anwendungsmöglichkeiten
Empfohlene Anwendungen
- Produktteilmontage
- Produktprüfung
- Aufsammeln und plazieren
Delta-Roboter
Ein Deltaroboter besteht aus 3 parallelen Roboterarmen, die auf einer stationären Basis montiert sind. Die Roboterarme haben sowohl Prismen- als auch Drehgelenke und werden von drei Motoren angetrieben, die in der Basis eingebaut sind. Dieses Design verleiht den Armen eines Delta-Roboters zusätzliche Stabilität, ermöglicht ihnen jedoch nur Flexibilität in der X- und Y-Achse. Da die Motoren jedoch in der Basis und nicht in den Armen eingebaut sind, sind die Arme leicht und Delta-Roboter daher sehr schnell.
Das Design Delta-Roboter erfordert, dass sie über Kopf montiert werden, sodass die Roboterarme nach unten hängen. Dies macht sie zu einem guten Kandidaten für industrielle Inline-Funktionen wie das Sortieren von Produkten auf einem Förderband. Sie können auch mit Add-ons wie Sensoren oder visuellen Systemen auf innovative Weise angepasst werden, um ihre Genauigkeit und Gesamtleistung zu verbessern.
Vorteile:
- Hochgeschwindigkeitsbetrieb
- Kompakter Arbeitsbereich
- Hohe Genauigkeit
Nachteile:
- Ihre Reichweite ist begrenzt
- Begrenzte Flexibilität
- Sie können nur geringe Nutzlasten bewältigen
Kartesische Roboter
Quelle: Processsolutions.com
Kartesische Roboter nehmen einen kubischen Arbeitsbereich ein. Sie werden vor Ort zusammengebaut und können an bestimmte Anwendungen angepasst werden. Sie bestehen aus 3 oder mehr Linearantrieben, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Aus diesem Grund kann sich ein kartesischer Roboter jeweils nur entlang einer Achse bewegen.
Es ist möglich, einen kartesischen Roboter vertikal, horizontal oder über Kopf zu montieren. Wenn er jedoch über Kopf montiert wird, wird er als Portalroboter bezeichnet, obwohl seine Funktionen weitgehend gleich bleiben. Während dieser Installationsphase werden auch kundenspezifische Details wie die Länge der Hübe und die Betriebsgeschwindigkeiten festgelegt.
Im Gegensatz zu Gelenkrobotern können kartesische Roboter nur begrenzte Manöver ausführen. Sie können beispielsweise nicht nach Teilen greifen und diese drehen. Ihre Programmierung kann gleichermaßen komplex sein, aber Sie könnten Modelle ausprobieren, die vorprogrammiert sind oder separate Programmiertools.
Vorteile:
- Mehrere Installationsmöglichkeiten
- Hohe Genauigkeit
- Sie können an bestimmte Aufgaben angepasst werden
Nachteile:
- Installation und Programmierung können komplex sein
- Es kann sich jeweils nur eine Achse bewegen
- Aufgrund der Komplexität kann es für kleine Unternehmen unzugänglich sein
Empfohlene Anwendungen
- 3D Druck
- Aufgaben auswählen und platzieren
- Produktprüfung
Polarroboter
Quelle: prezi.com
Ein Polarroboter besteht aus 4 Hauptteilen; eine Drehbasis, ein Hubgelenk, ein Arm, der sich wie ein Teleskop aus- und einfahren lässt, und ein Rückzugsausleger. Es wird für einfache Aufgaben verwendet, da es sich nicht nur auf den Bereich um die Basis des Roboters erstrecken kann. Er kann sich entlang der XYZ-Achsen bewegen, aber die Punkte, die der Roboterarm erreichen kann, werden dadurch bestimmt, wie weit er sich von der Roboterbasis aus erstrecken kann.
Der Arbeitswinkel eines Polarroboters ist sphärisch. Abhängig von seiner Größe und der auszuführenden Aufgabe kann es entweder auf dem Fabrikboden oder auf einem Tisch installiert werden. Aufgrund der Struktur seines Arms und seiner Rückzugsbewegungen schneidet ein Polarroboter besser bei Vorgängen ab, die keine großen Bewegungen oder eine hohe Wiederholgenauigkeit erfordern.
Vorteile:
- Der Arm eines Polarroboters kann über und unter Objekten manövrieren
- Sie können einen erheblichen Arbeitsumfang abdecken
Nachteile:
- Geringe Genauigkeit und Wiederholbarkeit
- Sie sind relativ langsam
- Ihr Anwendungsbereich ist begrenzt
Empfohlene Anwendungen
- Punktschweißen
- Bohren
- Druckguss
Spritzgießen
Zylinderroboter
Quelle: pishrobot.com
Die Struktur eines zylindrischen Roboters besteht aus einer rotierenden Welle, die über ein Drehgelenk auf einer Basis montiert ist. Die rotierende Welle ist außerdem senkrecht mit einem Roboterarm verbunden, der sich entlang der rotierenden Welle ausdehnen, zurückziehen und vertikal bewegen kann.
Dieses kompakte Design macht zylindrische Roboter zu einer guten Wahl für kleine Fabriken, die nicht über viel Produktionsfläche verfügen. Dank der rotierenden Welle, die wiederum den Roboterarm entlang einer 360°-Ebene bewegt, decken sie auch einen großen zylindrischen Arbeitsbereich ab. Allerdings sind die Bewegungen eines zylindrischen Roboters begrenzt, da sein Arm wenig flexibel ist. Daher gibt es nur wenige industrielle Prozesse, in denen es angewendet werden kann.
Vorteile:
- Sie können einen 360°-Arbeitsbereich abdecken
- Größere Designs können große Nutzlasten bewältigen
- Ihre kompakte Bauweise nimmt wenig Platz ein
Nachteile:
- Begrenzte Flexibilität
- Begrenzte Anwendungen
- Geringe Genauigkeit und Wiederholbarkeit
Empfohlene Anwendungen
- Be- und Entladen von Maschinen
- Gießereianwendungen
- Druckguss
Kollaborative Roboter
Quelle: Pinterest
Roboter sind zwar unendlich nützlich die verarbeitende Industrie kann auch vielfältige Risiken mit sich bringen. Dies gilt umso mehr im Fabrikbetrieb, wo sie in den gleichen Räumen wie menschliche Arbeiter arbeiten müssen. Ihre „blinden“ Bewegungen führen häufig zu Verletzungen des Personals und sogar zu Kollisionen zwischen einzelnen Robotern.
Darüber hinaus schien das ursprüngliche Design von Industrierobotern nur Roboter vorzusehen, die ohne den Einsatz von Menschen arbeiten. Dadurch wurden sie mit ausgeprägten scharfen Kanten gebaut und insgesamt war ihr Design nicht besonders menschenfreundlich. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass Herstellungsprozesse von der Einbeziehung der unterschiedlichen Stärken menschlicher Arbeitskräfte und Roboterfähigkeiten erheblich profitieren können.
Das Konzept kollaborativer Roboter versucht, diese Dilemmata anzugehen. Per Definition sind kollaborative Roboter Roboter, die sowohl hinsichtlich der Sicherheit als auch der Bedienung menschenfreundlicher sind. Daher werden kollaborative Roboter nicht unbedingt dadurch definiert, wie viele Achsen sie haben, sondern eher dadurch, wie gut sie mit Menschen zusammenarbeiten können.
Zu den Hauptmerkmalen eines kollaborativen Roboters gehören:
Abgerundete Kanten – ihre Kanten sind geglättet und einige sogar mit Kunststoff ummantelt. Dies verringert die Verletzungsgefahr, die ein Arbeiter erleiden könnte, wenn er bei der Arbeit neben dem Roboter versehentlich gegen diesen stößt.
Bewegungssensoren – die Roboterarme kollaborativer Roboter sind mit Bewegungssensoren ausgestattet, die die Anwesenheit eines Menschen oder eines Hindernisses in ihrem Arbeitsbereich erkennen. Die Sensoren können je nach Entfernung des Hindernisses entweder eine Verlangsamung oder einen Stopp des Arms auslösen.
Weniger Lärm – hohe Dezibel können das menschliche Gehör schädigen. Um eine sichere Zusammenarbeit zwischen Mitarbeitern und Robotern zu ermöglichen, werden Roboter mit kollaborativem Design so konstruiert, dass der Lärm so gering wie möglich gehalten wird.
Vorteile:
- Sie sind sicherer als andere Roboter
- Sie bieten Fabriken mehr Wert, indem sie sowohl menschliche als auch robotische Fähigkeiten nutzen
- Geräuscharme Konstruktionsmerkmale verbessern im Allgemeinen die Umgebung in der Fabrikhalle
- Sie haben eine kompakte Struktur
Nachteile:
- Aufgrund der zusätzlichen Funktionen können sie teuer sein
Fazit
Jeder Industrierobotertyp bietet eine Reihe von Lösungen für verschiedene Anwendungen. Wenn Sie besser verstehen, wie sie funktionieren, ist es viel einfacher zu erkennen, welche davon am besten zu den Anforderungen Ihrer Fabrik passen. Allerdings wird die Qualität der Arbeitsleistung, die Sie erhalten, nur so gut sein wie die Qualität der Roboter, in die Sie investieren. Daher sollten Sie als Krönung eine anstreben Hersteller von Industrierobotern das hochwertige Inputs nutzt und innovative Lösungen bietet.