Kartesische, 6-Achs- und SCARA-Roboter: Unterschiede & Anwendungen im Vergleich

Kartesische, 6-Achs- und SCARA-Roboter gehören zu den verschiedenen Typen von Industrierobotern. Fertigungsindustrien setzen zunehmend auf Industrieroboter in der Produktion – alle drei Typen sind stark involviert. Jeder ist einzigartig designed, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen, die der andere vermutlich nicht bewältigen kann.

Produktionszeiten sind nun schneller, da Roboter stundenlang ohne Pause arbeiten. Addieren Sie Geschwindigkeit und Präzision – Sie blicken in eine Zukunft, in der menschliche Arbeit in Fertigungsanlagen nicht mehr nötig sein wird.

Inhaltsverzeichnis

Was sind kartesische, 6-Achs- und SCARA-Roboter?

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Auf den ersten Blick mögen diese Roboter für ungeübte Augen gleich aussehen, aber sie gehen tiefer. Die meisten haben ähnliche Formen, aber Design und Funktionen sind grundlegend verschieden.

Bevor wir die Unterschiede analysieren, ist es wichtig zu wissen, was jeder von ihnen überhaupt ist.

Kartesische Roboter (Cartesian Robots)

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Kartesische Roboter werden auch Portalroboter (Gantry Robots) genannt. Sie arbeiten von einem Überkopfgitter aus und nutzen Linearabtriebe und Motoren zur Werkzeugpositionierung. Ihr Arbeitsbereich ist quaderförmig, dessen Größe vom Gitter abhängt. Kartesische Roboter haben dreidimensionale Bewegung; ihre Steifigkeit macht sie im Betrieb sehr präzise. Weit verbreitet als Materialhandling-Roboter und zum Lackieren.

6-Achs-Roboter (Six-Axis Robot)

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Ein 6-Achs-Roboter ist auf einem Sockel montiert, was seinem Roboterarm mehr Bewegung in alle Richtungen und beste Kontrolle gegenüber den anderen beiden Typen ermöglicht. Wie der Name sagt, hat ein 6-Achs-Roboter sechs Achsen, die sich dreidimensional bewegen und ihm erlauben, sich beliebig zu positionieren. Ihre hohe Flexibilität macht sie zum idealen Fabrik-Roboterarm für Schweißarbeiten, als Roboter-Palettierer und Maschinenbedienungsroboter.

SCARA-Roboter

Ein SCARA-Roboter gehört zu den besten Industrierobotern. Er hat einen kreisförmigen Arbeitsbereich und ist auf einem Sockel montiert, nutzt Vier-Achs-Roboterarme, die sich entlang einer dreidimensionalen Ebene bewegen. Am Ende der Ebene befindet sich eine Theta-Achse, die größere Flexibilität verleiht – ein Merkmal, das sie zu guten Palettierrobotern, für Maschinenbe-/entladung und Kleinteile-Montageroboter macht.

Die Unterschiede zwischen kartesischen, 6-Achs- und SCARA-Robotern

Wie genau unterscheiden sich kartesische, 6-Achs- und SCARA-Roboter voneinander? Zur besseren Unterscheidung nutzen wir folgende Parameter.

Tragfähigkeit (Load Capacity)

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Die maximale Nutzlast variiert je nach Robotergröße und Designaufgabe. Als Faustregel für die meisten Roboterarme muss die Tragfähigkeit das Gesamtgewicht der Nutzlast übersteigen. Darauf basierend sind kartesische Roboter besser für schwere Lasten geeignet als die anderen beiden. Bei SCARA- und 6-Achs-Robotern ist die Kapazität begrenzt, da sie Lasten auf ihren ausgestreckten Roboterarmen tragen.

Bei einem kartesischen Roboter ist die Pick-and-Place-Automation schwerer Lasten einfach, da Lager und Stützrahmen den gesamten Bewegungsbereich abstützen. Zur Illustration: Eine Last von 50 kg (ca. 110 lbs) liegt im Nutzlastbereich aller drei Roboter; für den SCARA ist es aber das obere Limit – er benötigt mehr Steuerung und Zusatzteile für das entstehende Drehmoment. Der kartesische Roboter bewältigt dieselbe Last mühelos ohne zusätzliche Komponenten – idealer Pick-and-Place-Industrieroboter.

Orientierung (Orientation)

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Orientierung ist ein weiterer Differenzierungsbereich. Zwei Hauptaspekte stehen im Fokus:

• Wie sich die Roboterteile bewegen.
• Wie der Roboter montiert ist.

Ziel ist die Ausrichtung des Roboter-Fußabdrucks auf seinen Arbeitsbereich. Beispiel: Wenn ein 6-Achs-Roboter oder SCARA-Roboter während der Arbeit massive Behinderung verursacht, sind solche Roboter in dieser Situation nicht ideal. Wenn die Aufgabe die wenigsten Achsen erfordert, ist ein kartesischer Roboter besser – er kann oberhalb montiert werden, lässt Raum darunter für anderes.

Gleichzeitig, wenn die Aufgabe komplexes Handling erfordert oder mehr Achsen braucht, wäre ein SCARA-Roboter, der wenig Platz braucht, aber die meisten Achsen nutzt, die bessere Option. Orientierung hängt stark vom Platz und der Aufgabennatur ab.

Geschwindigkeit & Verfahrweg (Speed and Travel)

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Ein Hochgeschwindigkeits-Roboterarm ist ein Hauptunterscheidungsmerkmal bei Industrierobotern. Manche Aufgaben erfordern hohe Geschwindigkeit, andere Präzision vorrangig. Die Geschwindigkeit eines Roboters beschränkt sich nicht auf Materialhandling – sie basiert auch auf der zurückgelegten Distanz im verfügbaren Raum.

Kartesische Roboter beschleunigen auf ca. 5 m/s, manchmal mehr, wenn sie kleiner und wendiger sind. SCARA- und 6-Achs-Roboter sind deutlich langsamer. Ein weiteres Merkmal, das kartesische Roboter hier überlegen macht: Sie können modifiziert werden, um bei passender Anbindung (Kugelgewindetrieb, Linearantrieb) größere Distanzen bei höheren Geschwindigkeiten zu überbrücken.

Kartesische Roboter sind an einer flexiblen Überkopfschiene verankert, die auf große Distanzen erweitert werden kann – gute Industrieroboter-Typen. SCARA- und 6-Achs-Roboter sind fest auf Sockeln montiert, die sich selten bewegen.

Positionsgenauigkeit (Positional Accuracy)

Hinsichtlich Genauigkeit sind SCARA- und 6-Achs-Roboter etwas präziser als kartesische. Damit ein kartesischer Roboter dieselbe Genauigkeit erreicht, braucht er Zusatzkomponenten wie Kugelgewindetriebe und präzisionsbearbeitete Kugelschienen.

Gleichzeitig gibt es Fälle, wo SCARA- und 6-Achs-Roboter ihre Genauigkeit nicht halten können aufgrund von Roboterarm-Durchbiegung. In solchen Fällen sind kartesische Roboterarme mit hochpräzisen Linearlagern, die Durchbiegung minimieren und den Endeffektor präziser positionieren, die bessere Wahl. Letztlich hängen die Geschwindigkeiten jedes Roboters von der bearbeiteten Aufgabe ab.

Die Umgebung (The Environment)

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Arbeitsumgebung und vorhandene Gefahren sind zwei weitere Faktoren, um diese drei Roboter zu unterscheiden. Bei SCARA- und 6-Achs-Robotern sind die Sockel kompakt, was wenig Platz beansprucht; diese fixe Natur kann sie aber in Umgebungen obsolet machen, wo der Stützrahmen oberhalb installiert werden kann – wie beim kartesischen Roboter.

Staub und Schmutz beeinflussen die Roboterwahl. SCARA- und 6-Achs-Roboter sind anfälliger für Staub als kartesische Roboter, die mehr Bewegung nutzen. Roboter können abgedeckt werden, um Korrosion an beweglichen Teilen zu minimieren, aber das behindert letztlich effiziente Bewegung.

Top Industrieroboter-Hersteller

Nach den Unterschieden zwischen SCARA, 6-Achs-Roboterarm und kartesischen Robotern ist es auch wichtig, die Hersteller hinter ihren Kreationen zu kennen. Folgende gehören zu den Top-Industrie-Roboterarm-Herstellern weltweit.

EPSON

Quelle: Epson

EPSON ist ein Roboterhersteller mit über 35 Jahren Erfahrung. Bekannt für Spitzen-6-Achs-Roboter mit fortschrittlichster Robotertechnik und Fähigkeit, hohe Nutzlasten zu bewältigen. Ihre 6-Achs-Roboter haben ca. 4,5 kg (10 lbs) Nutzlast und Roboterarm-Reichweite von 450 mm bis 1.480 mm. Die EPSON RC+ Software in all ihren Robotern bietet Vision- und Force-Guidance-Features für erweiterte Funktionalität.

EVS

EVS ist Weltmarktführer bei der Erstellung von Industrierobotern. Als führender SCARA-Roboter-Hersteller stechen ihre SCARA-Modelle als die fortschrittlichsten der Branche hervor. Ihr Katalog umfasst zwei fortschrittliche SCARA-Roboter: einen kleineren mit 2,3 kg (5 lbs) Nutzlast und 400 mm Armreichweite, und einen größeren mit 3,6 kg (8 lbs) Nutzlast und 600 mm Armreichweite.

Die meisten EVS-Roboterarme sind weltweit stark nachgefragt und weit in Automobil- und Luftfahrtindustrie verbreitet aufgrund hoher Geschwindigkeiten, fortschrittlicher Technologien und genialer Designs.

Yamaha Motor Corporation

Quelle: yamaha-motor.com

Yamaha Motor Corporation ist der weltweit führende Hersteller kartesischer Roboter. Bekannt für Superbikes in internationalen Rennen, ist Yamaha auch prominenter Hersteller und Lieferant von Industrierobotern mit Fokus auf kartesische Typen. Ihr Katalog umfasst kartesische Roboter aller Art. Das Unternehmen fertigt auch SCARA-Roboter und Einachsroboter.

Fazit

Da sich das Rad der Technik weiterdreht, werden jedes Jahr verfeinerte Versionen von Industrierobotern veröffentlicht. Mit jedem neuen Modell werden die Schwächen der Vorgängerversionen kleiner. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis jeder Aspekt des menschlichen Lebens vollständig von Industrierobotern abhängig sein wird. Ob das gut oder schlecht ist, bleibt abzuwarten.