Gantry-Roboter:Automatisieren Sie Ihre größten Anwendungen

Portalroboter sind so positioniert, dass sie einige der größten Anwendungen in der Fertigung bewältigen können. Erfahren Sie, wo sie in Ihren Prozess passen und wann sie automatisiert werden sollten.

Portalroboter sind Arbeitspferde in der Automatisierung. Als großer Bruder des kartesischen Roboters bewältigt diese Maschine oft die anspruchsvollsten Roboteranwendungen. Gantry-Roboter sind an ihren großen Strukturen zu erkennen, die über der Workstation gewölbt sind. Portalroboter verfügen über zwei große X-Achsen-Aktuatoren, die über die gesamte Länge des Arbeitsraums fahren. Sie verfügen über mindestens einen Y-Achsen-Aktuator, um den Arbeitsbereich nach links und rechts zu bewegen. Darüber hinaus verfügen sie über mindestens einen Z-Achsen-Aktuator, der sich nach oben und unten in den Arbeitsbereich hinein und aus ihm heraus bewegt.

Ihre Skalierbarkeit verschafft ihnen einen unbestreitbaren Vorteil gegenüber anderen Robotertypen für die richtige Aufgabe. In diesem Artikel erfahren Sie mehr darüber, was Portalroboter sind und wann Sie sie für eine Anwendung in Betracht ziehen sollten. Zu den zu behandelnden Themen gehören:

• Standardanwendungen für Portalroboter
• Branchen für Portalroboter
• Wann sollten Sie einen Portalroboter einsetzen?
• Wie viel kosten Portalroboter?

Standardanwendungen für Portalroboter

Portalroboter sind typischerweise für schwere Aufgaben reserviert. Sie befinden sich über dem Arbeitsplatz auf stabilen Metallbeinen. Auf diesem Rahmen ist der Rest der Struktur des Portals montiert, das es ihm ermöglicht, sich im Arbeitsbereich zu bewegen und seine Aufgabe zu erfüllen. Seine Konstruktion verleiht ihm Vorteile, die ihn zu einer guten Wahl für bestimmte Anwendungen machen. Zu diesen Anwendungen gehören unter anderem: 

• Palettieren/Depalettieren
• Materialhandhabung
• Sortieren
• Montage
• Speichern und Abrufen

Portalroboter sind eine gute Wahl für diese Aufgaben, insbesondere da die Anforderungen an Nutzlast und Größe über das hinausgehen, was andere Robotertypen bewältigen können. Andere Roboter haben Grenzen in Bezug auf Nutzlast, Geschwindigkeit und Reichweite. Portalroboter haben viel höhere Leistungsgrenzen und sind oft nur durch den ihnen zur Verfügung stehenden Platz eingeschränkt.

Branchen für Portalroboter

Portalroboter zeichnen sich aufgrund der Einsatzmöglichkeiten aus und sind in vielen Branchen weit verbreitet. Gängige Branchen für Portalroboter sind:

• Luft- und Raumfahrt
• Metalle
• Kunststoffe und Gummi
• Logistik/Lager
• Papier
• Essen und Trinken

Portalroboter sind aus mehreren Gründen in diesen Branchen weit verbreitet. Anwendungen in einigen dieser Branchen haben häufig hohe Nutzlastanforderungen. Diese Nutzlastanforderungen können die anderer Robotertypen übersteigen. In anderen Fällen kann die Reichweite ein limitierender Faktor für den Einsatz eines anderen Robotertyps sein und ein Portal kann sich hier auszeichnen. Sehen wir uns diese Stärken und Einschränkungen genauer an.

Wann sollten Sie einen Portalroboter verwenden?

Jeder Robotertyp hat seine eigenen Stärken und Grenzen. Diese Eigenschaften bestimmen oft, welcher Roboter für eine bestimmte Anwendung geeignet ist. Gantry-Roboter sind in dieser Hinsicht nicht anders. Sie haben einige Stärken und Einschränkungen, anhand derer Sie feststellen können, ob sie für Ihre Anwendung geeignet sind. Zu den wichtigsten zu berücksichtigenden Funktionen gehören:

• Nutzlastkapazität
• Geschwindigkeit
• Reichweite
• Geschicklichkeit
• Größe

Nutzlastkapazität

Portalroboter zeichnen sich vor allem durch ihre Nutzlastkapazität aus. Diese Maschinen ähneln oft Industriekränen und verfügen über massive Metallstrukturen, die ihnen eine große mechanische Festigkeit verleihen. Diese Konstruktion ermöglicht es ihnen, enormen Nutzlasten wie großen Metallrollen und Flugzeugkomponenten standzuhalten. Es gibt nicht viele Anwendungen, die für einen Portalroboter zu groß sind. Viele Anwendungen können jedoch zu klein sein, als dass eine Gantry sinnvoll wäre. Bei kleinen Montageaufgaben, wie der Leiterplattenbestückung, kann beispielsweise eine Gantry die Aufgabe übernehmen, wäre aber übertrieben. In diesem Fall würden Sie viel Geld für Funktionen ausgeben, die Sie mit Ihrem Portalroboter nicht nutzen würden.

Geschwindigkeit

Portalroboter haben eine durchschnittliche Geschwindigkeit und hängen hauptsächlich von den verwendeten Motoren und der Nutzlast ab, um zu bestimmen, wie schnell sie fahren können. Je nach Größe und Mechanik können Geschwindigkeiten von einigen Zentimetern pro Sekunde bis zu mehreren Metern pro Sekunde betragen. Diesbezüglich sind sie sehr flexibel, da die Motoren und Getriebe nicht wie bei Knickarmrobotern in ein Robotergehäuse passen müssen. Darüber hinaus besteht eine hohe Flexibilität bei der Verzahnung durch den Anbau von Getrieben an die Motoren sowie der aus der Mechanik der Aktoren abgeleiteten Innenverzahnung. Diese Verzahnung kommt von Kugelgewindetrieben, Zahnstangen- und Ritzelgetrieben, Riemen- und Riemenscheibensystemen usw. 

Geschwindigkeit und Nutzlast sind eine Gratwanderung. Höhere Nutzlasten erfordern schwerere Komponenten und höhere Übersetzungsverhältnisse, was die Höchstgeschwindigkeit begrenzt. Die schnellsten Roboter haben oft keine große Nutzlastkapazität und umgekehrt. Die Anforderungen Ihrer Anwendung bestimmen den zu verwendenden Robotertyp.

Reichweite

Hier glänzt der Portalroboter wirklich. Ihre Reichweite ist im Vergleich zu anderen Robotertypen unerreicht. Die Reichweite wird nur dadurch eingeschränkt, wie viel Platz Sie für die Konstruktion zur Verfügung haben. Portalroboter können von wenigen Quadratmetern bis hin zu ganzen Fußballfeldern (oder Spielfeldern für unsere europäischen Leser!) klein sein. Dies erklärt, warum Portalroboter in großen Lager- und Lageranwendungen zu finden sind. Wenn die Aufgabe große Entfernungen erfordert, kann ein Portal ein guter Ausgangspunkt sein.

Geschicklichkeit

Portale können ins Stocken geraten, wenn die Anwendung flexible Bewegungen erfordert. Die gleiche Konstruktion, die ihm eine große Nutzlastkapazität und Reichweite ermöglicht, macht ihn auch steif. Dies bedeutet, dass Portale in Anwendungen Schwierigkeiten haben, die es erfordern, dass sie um das Teil herum, zur Seite oder unter das Teil gelangen, um ihre Aufgabe zu erfüllen. Ein Portalroboter wäre beispielsweise eine schlechte Wahl für eine Schweißanwendung, bei der mehrere Verbindungen in verschiedenen Winkeln geschweißt werden müssen. Ein Gelenkarm würde sich bei dieser Art von Arbeit auszeichnen. Portalroboter sind normalerweise für Aufgaben reserviert, bei denen sie sich über die Oberseite des Teils bewegen, herunterfallen, eine Funktion ausführen, sich wieder nach oben bewegen und zur nächsten Position fahren können.

Größe

Portale gehören schon in der kleinsten Ausführungsstufe zu den größten Robotertypen. Kein anderer Roboter (außer mobiler Typen) kann über die gesamte Länge einer Fabrikhalle operieren. Diese Größe ist bei großen Anwendungen von Vorteil. Diese Größe kann jedoch nachteilig sein, wenn der Platz seitlich oder vertikal begrenzt ist. Da sich Portale über der Arbeitsfläche befinden, ist dies in der Regel kein Problem. Unter besonderen Umständen kann jedoch die vorhandene Infrastruktur die Gantry-Integration erschweren.

Die zwei wichtigsten Fragen, die Sie sich stellen sollten, sind:

• Gibt es eine Bewerbungseignung?
• Was ist der Business Case für meinen Portalroboter?

Dieser Abschnitt sollte einen guten Ausgangspunkt bieten, um die Anwendung zu verstehen, die für einen Portalroboter geeignet ist. Wenn keine Bewerbung passt, können Sie negative Konsequenzen haben. Dazu gehören potenzielle Einnahmeverluste, ineffizienter Betrieb bis hin zum vollständigen Scheitern des Projekts. Die zweite Frage betrifft den Business Case. Um dies zu beantworten, müssen Sie die Kosten Ihres Prozesses, die Vorteile der Automatisierung und die Kosten des Roboterprojekts kennen. Wenn Sie einen ROI-Fall in einem attraktiven Zeitplan erstellen können, sind Sie auf dem besten Weg, einen soliden Business Case für Ihr Automatisierungsprojekt zu beweisen.

Wenn Sie sich immer noch nicht sicher sind, ob die Anwendung passt oder andere Fragen zur Automatisierung in Ihrer Einrichtung haben, wenden Sie sich über unser Netzwerk unabhängiger Berater an Experten.

Wie viel kosten Portalroboter?

Aufgrund ihrer schieren Größe und der Schwierigkeit der Integration können Portalroboter sehr teuer sein. Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein sehr kleines Portalroboterprojekt einen Preis von 50.000 USD hat. Diese Kosten würden sowohl die Kosten für die Ausrüstung als auch die Integrationsarbeit umfassen. Die Kosten können je nach Marke und Region stark variieren, aber diese Roboter erfordern eine hohe Investition. Unser Angebotstool wird Sie mit Lieferanten in Ihrer Region in Kontakt bringen, damit Sie noch heute mit der Ermittlung der ungefähren Kosten beginnen können.

Die Konstruktion dieser Roboter ist ein einzigartiger Faktor, der sich auf die Preisgestaltung auswirkt. Da sie so groß sind, werden sie oft vor Ort gebaut. Ein Standard-Industrieroboterarm kann normalerweise vormontiert auf einer Palette geliefert werden. Diese Konstruktion verursacht zusätzliche Arbeitskosten, die bei anderen Robotertypen minimal bis gar nicht vorhanden sind.

Abgesehen von den Kosten finden Hersteller auf der ganzen Welt mit diesen Robotern Rendite. Diese Benutzer fanden die richtige Mischung aus Anwendungseignung und Business Case, um diese Renditen zu erzielen. Sie wissen nicht, wie Sie Ihren Business Case ermitteln sollen? Unser Investitionsrechner kann Ihnen helfen, eine Schlussfolgerung zu ziehen. Mit diesem Tool können Sie feststellen, wo Ihre Kosten liegen und wo Sie durch Automatisierung möglicherweise einen Mehrwert finden.