4 Robotertypen, die jeder Hersteller kennen sollte

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf IndustryWeek. Gast-Blogpost von Matt Minner, Senior Consultant for Technical Services bei Catalyst Connection, Teil des MEP National Network ^TM .

Heutzutage gibt es in der Fertigungsbranche viel Aufsehen über Roboter – und wie sie Herstellern dabei helfen können, einige der Herausforderungen zu bewältigen, denen sie auf dem heutigen Markt gegenüberstehen, wie etwa Produktivitätssteigerung und Fachkräftemangel.

Aber was genau meinen Analysten und Automatisierungsexperten, wenn sie das Wort „Roboter“ verwenden? Und wie können verschiedene Robotertypen einen realen Fertigungsbetrieb verbessern? Wenn Sie ein kleinerer Hersteller sind, der sich für Roboter interessiert, aber noch nie mit ihnen gearbeitet hat, kann es schwierig sein, sich vorzustellen, wie Roboter in Ihre Einrichtung passen könnten. Hier ist eine Übersicht über vier Arten von Industrierobotern, die jeder Hersteller kennen sollte.

1. Knickgelenkte Roboter

Ein Knickarmroboter ist die Art von Roboter, die den meisten Menschen in den Sinn kommt, wenn sie an Roboter denken. Ähnlich wie CNC-Fräsen werden Knickarmroboter nach der Anzahl ihrer Drehpunkte oder Achsen klassifiziert. Am gebräuchlichsten ist der 6-Achs-Knickarmroboter. Es gibt auch 4- und 7-Achs-Einheiten auf dem Markt.

Flexibilität, Fingerfertigkeit und Reichweite machen Knickarmroboter ideal für Aufgaben geeignet, die sich über nicht parallele Ebenen erstrecken, wie beispielsweise die Maschinenbedienung. Knickgelenkte Roboter können auch leicht in einen Werkzeugmaschinenraum und unter Hindernisse greifen, um Zugang zu einem Werkstück zu erhalten (oder sogar um ein Hindernis herum, im Fall eines 7-Achsen-Roboters).

Abgedichtete Gelenke und Schutzhüllen ermöglichen es Knickarmrobotern, sich in sauberen und schmutzigen Umgebungen gleichermaßen zu behaupten. Die Möglichkeit, einen Knickarmroboter auf jeder Oberfläche (z. B. einer Decke, einer Gleitschiene) zu montieren, bietet eine Vielzahl von Arbeitsoptionen.

Die Raffinesse eines Knickarmroboters ist im Vergleich zu anderen Robotertypen mit ähnlichen Nutzlasten mit höheren Kosten verbunden. Und Knickarmroboter sind aufgrund ihrer komplexeren Kinematik und der relativ höheren Bauteilmasse für Anwendungen mit sehr hoher Geschwindigkeit weniger geeignet als andere Robotertypen.

2. SCARA-Roboter

Ein Selective Compliance Articulated Robot Arm (SCARA) ist eine gute – und kostengünstige – Wahl für die Durchführung von Operationen zwischen zwei parallelen Ebenen (z. B. die Übergabe von Teilen von einem Tablett auf ein Förderband). SCARA-Roboter zeichnen sich durch ihre vertikale Steifigkeit bei vertikalen Montageaufgaben wie dem Einsetzen von Pins ohne Bindung aus.

SCARA-Roboter sind leicht und haben eine kleine Stellfläche, was sie ideal für Anwendungen in überfüllten Räumen macht. Sie sind auch in der Lage, sehr schnelle Zykluszeiten zu erreichen.

Aufgrund ihrer Konstruktion mit festem Schwenkarm, die in bestimmten Anwendungen von Vorteil ist, stoßen SCARA-Roboter bei Aufgaben, die das Umgehen oder das Erreichen von Objekten wie Vorrichtungen, Vorrichtungen oder Werkzeugmaschinen innerhalb einer Arbeitszelle erfordern, an Grenzen.

3. Delta-Roboter

Delta-Roboter, auch als „Spider-Roboter“ bezeichnet, verwenden drei auf dem Sockel montierte Motoren, um Steuerarme zu betätigen, die das Handgelenk positionieren. Delta-Roboter sind grundlegende 3-Achs-Einheiten, aber auch 4- und 6-Achs-Modelle sind erhältlich.

Durch die Montage der Aktuatoren auf oder sehr nahe an der stationären Basis statt an jedem Gelenk (wie bei einem Knickarmroboter) kann der Arm eines Delta-Roboters sehr leicht sein. Dies ermöglicht eine schnelle Bewegung, was Delta-Roboter ideal für sehr schnelle Operationen mit leichten Lasten macht.

Ein wichtiger Hinweis beim Vergleich von Delta-Robotern mit anderen Robotertypen:Die Reichweite von Delta-Robotern wird typischerweise durch den Durchmesser des Arbeitsbereichs definiert, im Gegensatz zu dem Radius von der Basis, wie im Fall von Knick- und SCARA-Einheiten. Beispielsweise hätte ein Delta-Roboter mit einer Reichweite von 40 Zoll nur die Hälfte der Reichweite (20 Zoll im Radius) einer 40 Zoll-Gelenk- oder SCARA-Einheit.

4. Kartesische Roboter

Kartesische Roboter bestehen typischerweise aus drei oder mehr Linearaktuatoren, die für eine bestimmte Anwendung zusammengebaut sind. Über einem Arbeitsbereich positioniert, können kartesische Roboter angehoben werden, um die Stellfläche zu maximieren und eine Vielzahl von Werkstückgrößen aufzunehmen. (Wenn sie auf einer über zwei parallelen Schienen aufgehängten erhöhten Struktur platziert werden, werden kartesische Roboter als „Portalroboter“ bezeichnet.)

Kartesische Roboter verwenden normalerweise Standard-Linearaktuatoren und Montagehalterungen, wodurch die Kosten und die Komplexität jedes „kundenspezifischen“ kartesischen Systems minimiert werden. Einheiten mit höherer Kapazität können auch mit anderen Robotern (z. B. Knickarmrobotern) als „Endeffektoren“ integriert werden, um die Systemfähigkeiten zu erhöhen. Allerdings kann der kundenspezifische Charakter kartesischer Roboter das Design, die Spezifikation und die Programmierung für kleinere Hersteller, die einen DIY-Ansatz für die Robotikimplementierung verfolgen, zu einer Herausforderung oder unerreichbar machen.

Kartesische Roboter können Hindernisse nicht ohne weiteres erreichen oder umfahren. Und ihre freiliegenden Gleitmechanismen machen sie weniger geeignet für staubige/schmutzige Umgebungen.

Schlussfolgerung

Egal, ob Sie die Implementierung selbst in Angriff nehmen oder mit einem renommierten Systemintegrator zusammenarbeiten, die Kenntnis der verschiedenen verfügbaren Robotertypen hilft Ihnen bei der Auswahl der besten Maschine. Ein wenig über die Fähigkeiten und Kosten verschiedener Robotertypen zu wissen, ist ein entscheidender erster Schritt, um eine fundierte Entscheidung zu treffen.

Um mehr über die Unterschiede zwischen den verschiedenen Robotertypen auf dem Markt zu erfahren, laden Sie den „Manufacturer's Guide to Robotics“ von Catalyst Connection, einem Vertreter des National Network von MEP (Teil von Pennsylvania MEP), herunter, der kleinen und mittleren Herstellern hilft, den technologischen Wandel zu meistern.