Automatisierte Bewegungsführungssysteme mit hoher Tragfähigkeit erfreuen sich einer deutlich steigenden Nachfrage. Ein Grund dafür ist die Installation flexibler Mehrachsroboter auf langen Schienen. Dadurch können Ingenieure den Arbeitsbereich deutlich erweitern und gleichzeitig die siebte Achse einer Robotersteuerung optimal nutzen. Für viele Anwendungen kann ein linear geführtes Portalsystem die gleichen Aufgaben wie ein Mehrachsroboter erfüllen, jedoch zu geringeren Kosten. Darüber hinaus können diese Portalsysteme aus standardmäßigen Schwerlastbaugruppen oder -komponenten konstruiert und an Endnutzer geliefert und auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden. Hier finden Sie fünf hochgradig konfigurierbare Systeme, die in Portalkonfigurationen für die Fabrikautomatisierung anstelle komplexer Roboter eingesetzt werden können. Beginnen wir mit einem Blick auf einige grundlegende Portalkonzepte.

Geringe bis mittlere Präzision

Die Fabrikautomation erfordert nicht immer ein hohes Maß an Präzision. Oft geht es um schwere Produkte und unförmige oder ungleichmäßige Materialien. Die meisten Anwendungen erfordern hohe Wiederholungszahlen, lange Betriebszeiten und eine lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand. Die Anforderungen an die Präzisionspositionierung sind häufig gering. Pick-and-Place-Anwendungen erfordern möglicherweise eine geringe Präzision beim Palettieren von Kisten oder beim Einreihen des nächsten Artikels in die Produktionswarteschlange. Materialtransferanwendungen können das Verschieben von Produkten mit einem Überkopf-Robotermanipulator von einem Bereich in einen anderen beinhalten. XYZ-Portalroboter (die Z-Achse bezieht sich auf die vertikale Richtung) können Materialien beliebig im dreidimensionalen Raum positionieren und neu positionieren oder Bearbeitungen auf mehreren Flächen eines Werkstücks ermöglichen. Sprühsysteme erfordern möglicherweise eine geringe Präzision über große Entfernungen, um einen Eisenbahnwaggon oder einen Flugzeugflügel zu lackieren.

Hochleistungs-Z-Achse

Beim Bewegen eines Produkts ist das Anheben der Last die erste Aufgabe. Die Konstruktion der Greifer zur Handhabung des Produkts erfolgt häufig mit größter Sorgfalt. Eine einfache vertikale Hebe- oder Senkmaschine kann als Z-Achsen-System bezeichnet werden. Nachdem das Objekt angehoben und vom System getragen wurde, erzeugt jede Bewegung aufgrund der Beschleunigung der Masse zusätzliche Lasten. Bei Hochgeschwindigkeitsbewegungen können erhebliche Lasten entstehen. Die Geschwindigkeit wird typischerweise anhand der Zykluszeit über die benötigte Distanz bestimmt. Die Lasten werden anhand der Beschleunigung (+ und -) der Masse berechnet. Die Geschwindigkeit typischer Portale beträgt bis zu 5 m/s. Daher kann eine hohe Tragfähigkeit erforderlich sein, um die erwartete Bewegung zu ermöglichen. Darüber hinaus kann eine lange Lebensdauer in die Anwendung integriert werden, wenn die Anforderungen an die Nutzlast im Verhältnis zur Tragfähigkeit des Bewegungssystems gering sind. Einachsige Bewegungstische lassen sich mit anderen Positionierern in verschiedenen Portalkonfigurationen kombinieren. Der Anbau zusätzlicher Bewegungssysteme erweitert Reichweite und Funktionalität, und Aufgaben können über größere Distanzen ausgeführt werden.

XZ-Roboter:Wenn ein Lineartisch der Z-Achse auf einer zusätzlichen Querachse montiert ist, spricht man von einem XZ-Roboter. Diese Konfiguration kann ein Objekt vertikal anheben, geradlinig an eine andere Position bewegen und dort ablegen. Diese Konfiguration eignet sich besonders für Pick-and-Place- oder Transferanwendungen. Das Ende des XZ-Roboters kann innerhalb einer rechteckigen Ebene beliebig positioniert und positioniert werden. In einigen Fällen kann die Hauptmontageplatte der X-Achse die Linearführungslager der Z-Achse aufnehmen und alle notwendigen Ritzelantriebs- und automatischen Schmierstoffkomponenten integrieren. Dies vereinfacht die Konstruktion erheblich und reduziert die bewegte Gesamtmasse.

XYZ-Roboter und X-X'-YZ-Roboterportal:Die flexibelste Konfiguration eines Roboterportalsystems ermöglicht die Positionierung an beliebiger Stelle innerhalb eines dreidimensionalen Arbeitsbereichs. Eine XYZ-Konfiguration ist seltener, da die Achsenbefestigungspunkte platzbeschränkt sind. Diese Konfiguration wird jedoch häufig beim automatisierten Schweißen eingesetzt, wo große Verfahrwege, aber keine großen Lasten erforderlich sind. Weit verbreiteter ist eine parallele X-Achsen-Lösung, bei der die Y-Achse an beiden Enden gelagert ist. Diese Konfiguration wird als X-X'-YZ-Portal (ausgesprochen X, X-Strich) bezeichnet. Beispiele für diese Konfiguration finden sich häufig in Produktionsmaschinen wie CNC-Fräsen.

Unbegrenzte individuelle Designkonfigurationen: Für großformatige automatisierte Bewegungssysteme gibt es zahlreiche Designmöglichkeiten. Ein kompletter mehrachsiger XYZ-Portalroboter kann aus einzelnen Linearführungen und Linearlagern individuell gestaltet werden. So können Ingenieure für jeden Designbereich die optimalen Produkte auswählen. Bestehende Produktlinien bieten standardisierte Komponenten und Baugruppen, die Konfiguration und Entwicklung durch die Verwendung gängiger Portallayouts beschleunigen und gleichzeitig die Freiheit für individuelle Designs bieten. Dies ist mit vorkonfigurierten oder vorgefertigten Geräten nicht möglich, da diese die Arbeit innerhalb zuvor festgelegter Grenzen einschränken.