SCARA- und Gelenkarmroboter sind vielleicht die bekannteste Roboterform auf dem heutigen Markt, aber wenn es darum geht, große Aufgaben auf kleinstem Raum zu erledigen, sollten Sie sich für Portalroboter entscheiden.

Portalroboter, auch kartesische Roboter genannt, sind in der Automatisierung fast allgegenwärtig, werden aber dennoch nicht so schnell als ernsthafte Roboter angesehen. Aufgrund ihres einfachen Designs, der geringen Kosten und Skalierbarkeit sowie der Vielzahl an Motor- und Steuerungssoftwarelösungen ändert sich dies.

Vorteile des kartesischen Portalroboters:

1. Mehrachsige Bewegung nahezu beliebiger Länge
2. Skalierbar
3. Getriebe und Motor können je nach Bewegungsbereich und Geschwindigkeit dimensioniert werden
4. Geeignet für leichte bis schwere / hängende Lasten
5. Flexibel und effizient durch Skalierbarkeit der Linearachsen
6. Preiswert

Nachteile des kartesischen Portalroboters:

1. Die Reichweite in oder um Hindernisse herum kann nicht variiert werden
2. Linearschlitten, Riemenschienen lassen sich nicht leicht gegen die Umgebung abdichten
3. Nicht freistehend: Ständer oder Rahmen oder andere Montage erforderlich

Vorteile des Portalsystems:

Portalroboter können einen gesamten kubischen Arbeitsraum von 96 % ihrer Fläche und Größe nutzen. Ein kartesischer Roboter hat drei Achsen. Wie ihr Namensgeber und die bekannteren riesigen Verwandten, der Portalkran, werden sie üblicherweise an einem X- oder X/Y-Achsenträger an einer starren Struktur aufgehängt. Koordinaten in drei Achsen werden normalerweise als X, Y und Z definiert. Jede Achse ist im rechten Winkel angeordnet, um drei Bewegungsgrade zu ermöglichen. Portale zeichnen sich außerdem dadurch aus, dass sie an beiden Enden oder durch die Hinzufügung eines zweiten Elements unterstützt werden. Im Gegensatz zu Armrobotern können Portale in allen drei Achsen problemlos auf größere Proportionen skaliert werden. Portalroboter eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen zusätzliche Orientierungsanforderungen minimal sind oder bei denen die Teile bereitgestellt werden können, bevor der Roboter sie aufnimmt.

Sowohl kartesische als auch Portalroboter verfügen über einen rechteckigen oder kubischen Arbeitsbereich, im Gegensatz zu Gelenkrobotern, die wie die Gelenke eines menschlichen Arms Beschränkungen für jede Bewegung und einen bestimmten bogenförmigen Bewegungsbereich haben. Ihre Spezifikationen werden als Bewegungsgrad mit großen geschwungenen Bögen mit Diagrammen positiver und negativer Bewegungsgrade dargestellt, die sich um die Mitte ihrer Basis und die Peilung jeder Achse drehen. Es ist merkwürdig, dass der Arbeitsplatz selbst häufig an diese ungewöhnlichen Arbeitsumfänge angepasst werden muss, im Gegensatz dazu, dass sich der Roboter an den Arbeitsbereich anpasst.

Aufgrund ihrer starren, leichten Struktur sind kartesische/Portalroboter sehr genau und wiederholbar. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus sind Portalroboter intuitiv zu programmieren und bei der Evaluierung neuer Automatisierungen leicht zu visualisieren. Die meisten Portalroboter sind konfigurierbar. Von einer Vielzahl an Motor- und Getriebeoptionen bis hin zu Komponenten und Materialien sind diese Roboter auf die Herausforderungen feuchter, gefährlicher und schmutziger Umgebungen vorbereitet.

Das relativ einfache Design und die unkomplizierte Bedienung des kartesischen Koordinatenroboters machen ihn in der Fertigung äußerst beliebt. Da die einzelnen Achsen einfach ausgetauscht werden können, werden Ausfallzeiten reduziert und die Wartungskosten auf ein Minimum reduziert. Darüber hinaus kann das gesamte System in seine Einzelteile zerlegt werden, um es in mehreren einachsigen Anwendungen einzusetzen. Vor allem sind diese Systeme im Vergleich zu anderen komplexeren Robotern kostengünstig.

Anwendungen des Portalsystems:

Bei Portalrobotern sind alle Achsen oberhalb des Arbeitsraums angeordnet, was sie ideal für Überkopfarbeitsprozesse macht. Portalroboter können zum Halten und Positionieren einer Vielzahl von Endeffektoren verwendet werden, wie sie beispielsweise in folgenden Bereichen verwendet werden:

• Montage
• Ausgeben und Befüllen
• Befestigen und Schrauben
• Fliegende Messer
• Kamerapositionierung und -scannen
• Schneiden – Laser und Wasserstrahl
• Allgemeine Automatisierung
• Indizierung und Sortierung
• Inspektion
• Be- und Entladen
• Materialhandhabung
• Verpacken, Palettieren und Unitisieren
• Pick & Place-Systeme
• Drucken und Plotten
• Produktaufzüge, Speiseaufzüge und Aufzüge
• Sprühen
• Theaterautomatisierung
• Videoproduktion
• Schweißen

Es wurde argumentiert, dass das Portal das eigentliche Arbeitstier der modernen Industrie ist. Denken Sie darüber nach ... Millionen von Portalrobotern wurden verpackt und in schlüsselfertige Maschinen verkauft, beispielsweise solche, die allein für die Montage elektronischer Komponenten und Roboter-Pick-and-Place-Systeme verwendet werden. Auch heute noch sind lineare XYZ-Portale aufgrund ihrer Genauigkeit und Steifigkeit die tragende Säule der Koordinatenmessindustrie für Werkzeugmaschinen. Dieser Robotertyp eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen zusätzliche Orientierungsanforderungen minimal sind oder bei denen die Teile bereitgestellt werden können, bevor der Roboter sie aufnimmt.

Der oft übersehene kartesische Portalroboter ist ein integraler Bestandteil der modernen Automatisierungsbranche und sollte aufgrund seiner Flexibilität, Effizienz und einfachen Implementierung immer für neue Automatisierungen in Betracht gezogen werden.