Automatisierte Bewegungsführungssysteme mit hoher Belastbarkeit verzeichnen eine deutlich steigende Nachfrage. Ein Grund dafür liegt in der Installation flexibler Mehrachsroboter auf langen Gleisen. Dadurch können Ingenieure den Arbeitsbereich erheblich erweitern und gleichzeitig die siebte Achse einer Robotersteuerung voll ausnutzen. Bei vielen Anwendungen kann ein linear bewegungsgeführtes Portalsystem die gleichen Aufgaben wie ein mehrachsiger Roboter erledigen und verursacht dabei geringere Kosten. Darüber hinaus können diese Portalsysteme aus standardmäßigen Hochleistungsbaugruppen oder -komponenten entworfen und an Endbenutzer geliefert und auf die spezifische Anwendung zugeschnitten werden. Hier sehen Sie fünf hochgradig konfigurierbare Systeme, die in Portalkonfigurationen für die Automatisierung von Fabrikhallen verwendet werden können anstelle hochentwickelter Roboter. Beginnen wir mit der Überprüfung einiger grundlegender Gantry-Konzepte.

Niedrige bis mittlere Präzision

Fabrikautomatisierung erfordert nicht immer ein hohes Maß an Präzision. In vielen Fällen handelt es sich bei der Aufgabe um schwere Produkte und ungünstig geformte oder unausgeglichene Materialien. Die meisten Anwendungen erfordern eine hohe Wiederholungszahl, eine längere Betriebszeit und eine lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand. Häufig sind die Anforderungen an eine präzise Positionierung gering. Pick-and-Place-Anwendungen erfordern möglicherweise eine geringe Präzision beim Palettieren von Kartons oder beim Einreihen des nächsten Artikels in die Produktionswarteschlange. Bei Materialtransferanwendungen kann es sich um die Verlagerung von Produkten mit einem Überkopf-Robotermanipulator von einem Bereich in einen anderen handeln. XYZ-Portalroboter (die Z-Achse bezieht sich auf die vertikale Richtung) können Materialien überall im dreidimensionalen Raum positionieren und neu positionieren oder Operationen auf vielen Flächen eines Werkstücks ermöglichen. Sprühsysteme erfordern möglicherweise über große Entfernungen eine geringe Präzision, um einen Eisenbahnwaggon oder einen Flugzeugflügel zu lackieren.

Hochleistungs-Z-Achse

Beim Transport eines Produkts besteht die erste Aufgabe darin, die Last zu heben. Bei der Konstruktion von Endeffektorgreifern, die zur Handhabung des Produkts verwendet werden, wird häufig große Sorgfalt angewendet. Eine einfache Maschine zum vertikalen Heben oder Senken kann als Z-Achsen-System bezeichnet werden. Nachdem der Gegenstand angehoben und vom System gestützt wurde, erzeugen alle Bewegungen aufgrund der Massenbeschleunigungen zusätzliche Lasten. Bei Hochgeschwindigkeitsbewegungen können erhebliche Belastungen entstehen. Die Geschwindigkeit wird typischerweise anhand der Zykluszeit über die erforderliche Distanz bestimmt. Lasten werden auf der Grundlage der Beschleunigung (+ und -) der Masse berechnet. Die Geschwindigkeiten in typischen Portalen betragen bis zu 5 m/s. Daher kann eine hohe Tragfähigkeit erforderlich sein, um die erwartete Bewegung aufzunehmen. Darüber hinaus kann eine lange Lebensdauer in die Anwendung integriert werden, wenn die Anforderungen an die Arbeitslast ein kleines Verhältnis zur Tragfähigkeit des Bewegungssystems darstellen. Einachsige Bewegungstische können mit anderen Positionierern in verschiedenen Portalkonfigurationen kombiniert werden. Durch das Anbringen zusätzlicher Bewegungssysteme wird die Reichweite und Funktionalität erhöht und Aufgaben können über größere Entfernungen ausgeführt werden.

XZ-Roboter:Wenn ein Z-Achsen-Linearbewegungstisch auf einer zusätzlichen Querbewegungsachse montiert ist, kann er als XZ-Roboter bezeichnet werden. Mit dieser Konfiguration kann ein Objekt vertikal angehoben, geradlinig an einen anderen Ort bewegt und dort platziert werden. Diese Konfiguration ist besonders nützlich für Pick-and-Place- oder Transferanwendungen. Das Ende des XZ-Roboters kann an einer beliebigen Stelle innerhalb einer rechteckigen Ebene positioniert und positioniert werden. In einigen Fällen kann die Hauptmontageplatte für die X-Achse die Linearführungslager an der Z-Achse halten und den gesamten erforderlichen Ritzelantrieb und die automatische Schmiervorrichtung integrieren Komponenten. Dies vereinfacht die Konstruktion erheblich und reduziert die insgesamt bewegte Masse.

XYZ-Roboter und X-X'-YZ-Roboterportal:Die flexibelste Konfiguration eines Roboterportalsystems sieht drei Bewegungsachsen vor, um eine Positionierung überall innerhalb eines dreidimensionalen Arbeitsbereichs zu ermöglichen. Eine XYZ-Konfiguration kommt seltener vor, da der Platz für die Achsenbefestigungspunkte eingeschränkt wird. Diese Konfiguration wird jedoch häufig beim automatisierten Schweißen verwendet, wo große Verfahrwege, aber keine großen Lasten vorhanden sind. Weitaus üblicher ist eine Lösung mit paralleler X-Achse, bei der die Y-Achse an beiden Enden abgestützt wird. Diese Konfiguration wird als X-X'-YZ-Gantry (ausgesprochen X, X-prime) bezeichnet. Beispiele für diese Konfiguration sind leicht in Produktionsmaschinen wie CNC-Fräsmaschinen zu finden.

Unbegrenzte individuelle Designkonfigurationen: Es gibt viele mögliche Designs für ein großformatiges automatisiertes Bewegungssystem. Aus den einzelnen Linearführungsschienen und Linearlagern kann ein vollständiger mehrachsiger XYZ-Portalroboter individuell konstruiert werden, sodass Ingenieure für jeden Konstruktionsbereich die besten Produkte auswählen können. Bestehende Produktlinien bieten standardisierte Komponenten und Unterbaugruppen, die die Konfiguration und Entwicklung durch die Verwendung gängiger Portallayouts beschleunigen und gleichzeitig die Freiheit bieten, ein individuelles Design zu erstellen. Dies ist mit vorkonfigurierten oder vorgefertigten Geräten, die die Arbeit auf zuvor festgelegte Grenzen beschränken, nicht möglich.