Knickgelenkte Roboter:Leitfaden für den bekanntesten Industrieroboter

Gelenkroboter sind heute die am häufigsten eingesetzten Industrieroboter. Erfahren Sie warum, was sie können und wann Sie sie verwenden sollten.

Ein Knickarmroboter hat Drehgelenke und kann bis zu 10 oder mehr Achsen haben. Das gibt ihnen mehr Bewegungsfreiheit, was eine große Vielseitigkeit mit sich bringt. Ihre Präzision und ihr Bewegungsstil sind dem eines menschlichen Arms sehr ähnlich. Knickarmroboter sind aus der Fertigungsindustrie nicht mehr wegzudenken. Lassen Sie uns diese spezialisierten Roboter in den folgenden Abschnitten genauer verstehen:

• Standardanwendungen für Knickarmroboter
• Branchen für Knickarmroboter
• Wann sollten Sie einen Gelenkroboter verwenden?
• Wie viel kosten Gelenkroboter?

Standardanwendungen für Knickarmroboter

Knickgelenkte Roboter haben im Vergleich zu anderen Robotern ein breites Spektrum an Fähigkeiten. Dies macht sie zu einer großartigen Option für die meisten Anwendungen. Typische Anwendungen von Knickarmrobotern im industriellen Umfeld sind:

• Materialhandhabung
• Schweißen
• Montage
• Maschinenpflege

Materialhandhabung

Die Materialhandhabung ist eine gängige industrielle Anwendung für Knickarmroboter. Es kann Aufgaben wie Palettieren, Pick-and-Place und Bin-Picking umfassen. Knickgelenkte Roboter eignen sich hervorragend für diese Anwendungen, da sie skaliert werden können, um hohe Nutzlasten und Reichweiten zu bewältigen. Für andere Robotertypen können diese Anwendungen schnell zu schwierig werden. Ein Delta-Roboter kann beispielsweise eine Pick-and-Place-Aufgabe schnell ausführen. Aber was ist, wenn das Teil ein schwerer Stahlblock ist? Plötzlich ist diese Aufgabe zu viel für das Delta. Um dies ins rechte Licht zu rücken, können High-End-Knickarmmodelle eine Nutzlast von mehr als 1000 kg bewältigen. Ein großer Delta-Roboter könnte etwas im Bereich von 10-20 kg handhaben.

Schweißen

Schweißen war eine der ersten Anwendungen für Industrieroboter. Ein Hauptgrund, warum sie sich hier auszeichnen, ist ihre Geschicklichkeit. Schweißanwendungen erfordern oft präzise Bewegungen in bestimmten Winkeln. Diese Winkel sind mit anderen Robotern wie SCARAs und Deltas einfach nicht erreichbar. Die Platzierung des falschen Roboters in einer Schweißanwendung kann die Qualität des geschweißten Teils stark einschränken.

Montage

Knickgelenkte Roboter eignen sich aus mehreren Gründen hervorragend für Montageanwendungen. Ihre Gelenke ermöglichen es ihnen, sich auf eine Weise zu bewegen, die andere Roboter nicht können. Ihre Nutzlastkapazität ermöglicht es ihnen auch, Nutzlasten zu bewegen, die andere Robotertypen nicht heben können. Sie sind präzise genug auch für kleine Montageaufgaben. Aus diesem Grund finden Sie die meisten automatisierten Montageaufgaben, die von Knickarmrobotern ausgeführt werden.

Maschinenbedienung

Die Maschinenbeschickung ist eine weitere häufige Aufgabe von Knickarmrobotern. Die automatisierte Maschinenbeschickung ermöglicht das Be- und Entladen von Rohstoffen in Maschinen. Auch hier ermöglicht die verbesserte Reichweite und Geschicklichkeit dieses Roboters, sich hier auszuzeichnen. Moderne Roboter für die Maschinenbedienung können alles tun, vom Laden des Teils über das Öffnen und Schließen der Tür bis hin zum Ausführen des angegebenen Programms durch Auswahl auf der HMI.

Der Markt für Knickarmroboter wird voraussichtlich zwischen 2021 und 2026 eine CAGR von über 12 % verzeichnen, wobei Automatisierung, Anpassung und Arbeitssicherheit ihre Akzeptanz im gesamten Industriesektor vorantreiben.

Branchen für Knickarmroboter

Knickgelenkte Roboter decken ein breites Spektrum der gängigsten Roboteranwendungen ab. Da sie so vielseitig sind, ist es sinnvoll, sie in den meisten Branchen zu finden. Einige gängige Beispiele sind:

• Automobil
• Metalle
• Elektronik
• Essen und Getränke 
• Pharmazeutika

Automobil

Die Automobilindustrie war eine der ersten, die Industrieroboter eingeführt hat. Diese erfreuen sich weiterhin großer Beliebtheit bei Automobilunternehmen aller Größen. Hohe Nutzlasten und große Reichweite sind übliche Anforderungen für Automobilanwendungen, da Automobilkomponenten oft groß und schwer sind. Diese Faktoren machen Knickarmroboter zur einzigen Wahl, um diese Aufgaben zu automatisieren. Diese Automatisierung ermöglicht ein höheres Produktionsvolumen und sicherere Arbeitsumgebungen.

Elektronik

Präzision und Fingerfertigkeit sind gemeinsame Merkmale von Anwendungen in dieser Branche. Kleine Bauteile erfordern präzise Bewegungen, um richtig platziert zu werden. Automatisiertes Löten erfordert geschickte Bewegungen wie beim Schweißen. Dies erfordert, dass sich die Ausrüstung in Winkeln bewegt, die von anderen Robotertypen nicht erreicht werden können. Einige Anwendungen erfordern Präzision im Mikrometerbereich. Die meisten Gelenkarme können diese Präzision aufgrund ihrer mechanischen Konstruktion nicht erreichen.

Pharmazeutika

Die pharmazeutische Industrie stellt hohe Ansprüche an Präzision, Sauberkeit und Authentifizierung. Knickgelenkte Roboter haben die Präzision, die für die meisten pharmazeutischen Anwendungen erforderlich ist. Sie können mit abgedichteten Fugen und Schutzmanschetten ausgeführt werden. Dies sind kritische Anforderungen an Maschinen in Reinräumen. Zu den gängigen Anwendungen gehören Pick-and-Place, Dispensen und Scannen.

Wann sollten Sie einen gelenkigen Roboter verwenden?

Jetzt verstehen Sie, was Knickarmroboter sind und einige gängige Anwendungen. Knickarmroboter haben, wie andere Maschinen auch, ihre Stärken und Grenzen. Sie möchten diese verstehen, um eine fundiertere Entscheidung über den Einsatz dieser Roboter in Ihrem Unternehmen zu treffen. Der Business Case und die Anwendungseignung sind einige Faktoren, die Sie berücksichtigen sollten, wenn Sie einen Knickarmroboter für Ihre Anwendung in Betracht ziehen.

Geschäftsfall

Knickgelenkte Roboter können einen großen positiven Einfluss auf Ihr Endergebnis haben. Bestimmte Fälle können dazu führen, dass Sie über eine Automatisierung nachdenken. Einige Beispiele sind:

• Höhere Durchsatzanforderungen
• Sicherheitsrisiken für menschliche Bediener
• Kostensenkungen

Dies sind einige der häufigsten Gründe für Hersteller, sich zu automatisieren. Menschen haben eine begrenzte Bewegungsgeschwindigkeit und können diese Geschwindigkeit nur so lange halten, bevor sie ermüden. Automatisierte Geräte überschreiten oft die für Menschen erreichbare Geschwindigkeit. Sie können diese Geschwindigkeit so lange beibehalten, wie der Roboter betriebsbereit ist. Knickgelenkte Roboter sind nicht die schnellsten Roboter auf dem Markt, aber für viele Anwendungen können sie menschliche Bediener immer noch übertreffen.

Die Sicherheit menschlicher Bediener kann Hersteller dazu bringen, sie von dieser Aufgabe zu entfernen. Dies ist häufig der Fall, wenn sich Bediener beim Heben, Schneiden oder Pflegen einer Maschine verletzen. Die Automatisierung dieses Prozesses kann sowohl Ihre Mitarbeiter schützen als auch Geld vor verletzungsbedingten Bußgeldern und Ausfallkosten sparen. Es ist jedoch wichtig, sich daran zu erinnern, dass Roboter von Natur aus gefährlich sind. Die Installation eines Knickarmroboters in einer Anwendung ohne Risikominderung kann für Bediener gefährlicher sein. Knickgelenkte Roboter müssen mit geeigneten Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet sein, um das Verletzungsrisiko für menschliche Bediener zu begrenzen.

Kostensenkungen sind einige der häufigsten Gründe für die Automatisierung in der heutigen wettbewerbsorientierten Fertigungsumgebung. Automatisierte Produktionslinien sind oft effizienter als manuelle Produktionslinien. Dies führt letztendlich zu geringeren Herstellungskosten jedes Teils. Darüber hinaus können Teile aufgrund weniger Produktionsfehler konsistenter produziert werden. Wie Sie später in diesem Artikel erfahren werden, sind Knickarmroboter sehr teuer. Bei diesem Robotertyp ist es besonders wichtig, sicherzustellen, dass Ihre Kosteneinsparungen nach Berücksichtigung der Kosten eines Knickarmroboterprojekts ein Nettonutzen sind.

Ihre geschäftlichen Herausforderungen sollten bestimmen, was und wie viel in Ihrer Einrichtung automatisiert werden muss. Es ist wichtig zu verstehen, welche Projekte am meisten von der Automatisierung von Knickarmrobotern profitieren. Unser Tool zur Potenzialsuche soll Ihnen dabei helfen, Schlüsselprojekte zu identifizieren, die sich in Ihrem Unternehmen am besten für die Automatisierung eignen.

Anwendungsanpassung

Bei der Roboterautomatisierung stehen Ihnen viele Möglichkeiten zur Verfügung. Die Passgenauigkeit ist das wichtigste Element für ein erfolgreiches Roboterprojekt. Es ist wichtig, die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung zu kennen. Gelenkarme können die meisten Anwendungen ausführen. Sie sind jedoch nicht immer die optimale Lösung.

In Fällen, in denen die Anwendung eine höhere Geschwindigkeit erfordert, als dieser Roboter in der Lage ist, sind manchmal Delta-Roboter die bessere Wahl. Ein Beispiel hierfür könnte eine Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Anwendung sein. Es wäre ideal, einen Hochgeschwindigkeitsroboter mit dieser Art von Anwendung zu koppeln. Angenommen, Sie haben entschieden, dass ein Sechs-Achsen- und ein Delta-Roboter beide in der Lage sind, die Aufgabe zu erfüllen. Ein sechsachsiger Roboter hat typischerweise Geschwindigkeiten von Hunderten von Grad pro Sekunde. Ein Standard-Delta-Roboter kann leicht über 1000 Grad pro Sekunde überschreiten. Wenn Sie sich für eine Sechsachse gegenüber einer Delta-Achse entscheiden, wenn beide die Aufgabe erledigen können, kann wertvolle Produktivität auf dem Tisch bleiben.

Manchmal ist extreme Präzision erforderlich. In diesen Fällen werden Gelenkarme von kartesischen Robotern übertroffen. Kartesische Roboter haben die Fähigkeit, eine Präzision im Mikrometerbereich zu erreichen. Die meisten anderen Robotertypen können nur mit Genauigkeiten im Zehntel- oder Hundertstelmillimeterbereich aufwarten. Die Wahl des falschen Roboters für Ihre Anwendung kann Ihre potenziellen Renditen einschränken oder vollständig ausfallen.

Gelenkarme zeichnen sich oft bei Anwendungen aus, die ein hohes Maß an Flexibilität erfordern. Schweißen ist ein großartiges Beispiel dafür. Ein Gelenkarm wäre eine gute Wahl, da er in komplexen Winkeln präzise manövrieren kann, um die erforderlichen Schweißnähte durchzuführen. Starre Robotertypen wie Cartesianer, SCARAs oder Deltas würden sich in einer Umgebung schwer tun, in der flexible Bewegungen erforderlich sind.

Im Zweifelsfall empfehlen wir Ihnen, sich an Experten zu wenden, die Sie bei der Auswahl von Roboterlösungen für Ihre spezifischen Projekte und Herausforderungen beraten können.

Wie viel kosten Gelenkroboter?

Knickgelenkte Roboter sind am teuren Ende des Roboterspektrums. Der Roboter selbst ist teuer, aber es gibt mehrere andere Faktoren, die zu gemeinsamen Projektkosten von mehr als 100.000 USD führen. Zu diesen Faktoren gehören:

• Integrationskosten
• Schulung
• Endeffektoren
• Sicherheitsausrüstung
• Wartung

Es ist wichtig, diese Kosten in Ihre ROI-Berechnung einzubeziehen. Verstehen Sie, dass Sie mit mehr als nur den Anschaffungskosten eines Roboterarms konfrontiert sind. Viele dieser Kosten sind variabel und anwendungsabhängig. Beispielsweise haben hochkomplexe Projekte aufgrund der schwierigen Implementierung und Programmierung höhere Integrationskosten. Gefährlichere Anwendungen erfordern möglicherweise mehr Sicherheitshardware.

Roboterprojekte haben einen hohen Preis. All diese Kosten sollten bei der Berechnung des Return of Investment (ROI) eines Knickarmroboters berücksichtigt werden. Sie müssen dann überlegen, was Sie durch die Automatisierung Ihres Prozesses gewinnen. Dazu gehören Dinge wie: 

• Erhöhter Durchsatz
• Konsistentere Produktionsqualität
• Effizienzgewinne
• Kostensenkungen

Sie können sogar entscheiden, einige qualitative Faktoren wie die Verringerung des Verletzungsrisikos oder andere Verbesserungen der Lebensqualität einzubeziehen. Diese Vor- und Nachteile sollten gegeneinander abgewogen werden, um ein ROI-Bild zu erhalten. Dies sollte Ihnen helfen, eine fundierte Entscheidung für ein Automatisierungsprojekt zu treffen.

Trotz ihrer hohen Kosten haben Hersteller mit Knickarmrobotern seit Jahrzehnten ihren Gewinn positiv beeinflusst. Sie können unser Lieferantenverzeichnis durchsuchen, um mit Lieferanten in Ihrer Nähe in Kontakt zu treten und Ihre Automatisierungsreise zu beginnen.