Wenn Sie bereits einen Roboter gekauft haben, sind Sie wahrscheinlich schon mit der Anzahl der Achsen konfrontiert worden. Falls Sie sich noch nicht so gut mit Robotern auskennen, fragen Sie sich vielleicht: Was bedeutet das alles? Und warum ist die Anzahl der Achsen meines Roboters so wichtig? Roboter haben in der Regel 3 bis 7 Achsen. Doch welche Achsen benötigen Sie tatsächlich? Hier eine kurze Zusammenfassung der optimalen Achsenanzahl und ihrer Bedeutung.

WAS IST EINE ROBOTERACHSE?

In der Robotik entspricht eine Achse einem Freiheitsgrad. Ein Roboter mit drei Freiheitsgraden kann sich problemlos entlang der XYZ-Achsen bewegen. Neigen oder drehen ist ihm jedoch nicht möglich. Je mehr Achsen ein Roboter hat, desto größer ist sein Arbeitsbereich. Roboter werden üblicherweise mit einer bestimmten Anzahl an Achsen gekauft; nachträgliche Achsenerweiterungen sind praktisch nicht möglich.

Eine Möglichkeit, die Anzahl der Freiheitsgrade eines Roboters zu bestimmen, besteht darin, die Anzahl seiner Motoren zu zählen. Dies kann jedoch etwas verwirrend sein, da Robotermotoren heutzutage meist im Robotergehäuse integriert sind. Wichtig ist jedoch, dass ein Roboter mit mehr Achsen auch mehr Einsatzmöglichkeiten bietet. Soll der Roboter also eine komplexe Operation ausführen, benötigen Sie wahrscheinlich einen Roboter mit höherer Flexibilität. Im Folgenden finden Sie eine Beschreibung der verschiedenen Robotertypen, klassifiziert nach ihren Freiheitsgraden.

Beachten Sie, dass es viele Unterschiede zwischen den verschiedenen Robotertypen gibt. Ein bestimmter Robotertyp kann je nach Hersteller mehr oder weniger Achsen haben. Diese Angaben sind daher nur allgemeiner Natur.

【3-Achs-Kartesischer Roboter】

Dreiachsige Roboter, auch kartesische Roboter oder SCARA-Roboter genannt, sind vergleichbar mit einer dreiachsigen CNC-Maschine oder einem 3D-Drucker. Sie ermöglichen es, Werkzeuge mithilfe von drei separaten Motoren entlang ihrer drei Achsen zu bewegen. Diese Roboter eignen sich für einfache Pick-and-Place-Operationen, bei denen die Teile in exakt derselben Ausrichtung platziert und an derselben Stelle abgelegt werden.

Wenn Sie beispielsweise ein Teil in einer bestimmten Ausrichtung greifen, müssen Sie es in derselben Ausrichtung bewegen, da sich das Werkzeug nicht drehen kann.

Falls Sie dieses Konzept immer noch nicht verstehen, stellen Sie sich einen Kran vor… im Prinzip handelt es sich dabei um einen 3-Achs-Roboter.

【4-achsiger Scara-Roboter】

Mit einem 4-Achs-Roboter können Sie das Werkstück um eine vierte Achse drehen, während es sich weiterhin entlang der XYZ-Achsen bewegt. Scara-, Delta- und einige herkömmliche Roboter zählen zu den 4-Achs-Robotern.

Ein 4-Achs-Roboter verfügt über vier verschiedene Motoren; die Anzahl der Motoren entspricht also der Anzahl der Achsen. Der einzige Unterschied zu einem kartesischen Roboter besteht typischerweise darin, dass die vierte Achse zur Drehung des Werkzeugs dient. Beispielsweise werden mehrere Teile auf einem Förderband zugeführt und müssen vom Roboter gegriffen werden. Dazu muss die Position des Teils (XY-Achse) ermittelt, die Höhe der Z-Achse angetastet und schließlich das Werkzeug entsprechend der Ausrichtung des Teils geneigt werden.

【5-Achs-Industrieroboter】

An dieser Stelle kommen traditionelle Roboter ins Spiel. Viele Industrieroboter verfügen über fünf Achsen. Diese Roboter können sich entlang der drei räumlichen Achsen (XYZ) bewegen, und das Werkzeug kann um zwei weitere Achsen gedreht werden. Das heißt, das Werkzeug kann um die Z- und die Y-Achse gedreht werden, jedoch nicht um die X-Achse. Dies bedeutet, dass die Bewegungsfreiheit eingeschränkt ist und manche Positionen für diesen Roboter nicht erreichbar sind.

Man kann sich auch einen 5-Achs-Roboter vorstellen, ähnlich einer 5-Achs-CNC-Maschine, bei dem sich das Werkzeug entlang der XYZ-Achsen bewegen kann, der Tisch sich um die Z-Achse drehen kann (wodurch effektiv 4 Achsen entstehen) und schließlich der Tisch sich um eine weitere Achse neigen kann (5 Achsen).

【6-Achs-Universalroboter】

Ein 6-Achs-Roboter ist mindestens ein vollständig frei beweglicher Roboter. Er kann sich entlang der XYZ-Achsen bewegen und um jede Achse drehen. Der Unterschied zum 5-Achs-Roboter im obigen Bild besteht also darin, dass sich die Achsen 4 und 5 um eine weitere Achse drehen können. Ein gutes Beispiel für einen 6-Achs-Roboter sind die Roboter von Universal Robots. Man kann die 6 blauen Kappen (unter denen sich die Motoren befinden) leicht zählen und so die Funktion jedes Motors eindeutig erkennen.

【7-achsiger Motoman-Roboter】

Da 6-Achs-Roboter nun jeden beliebigen Ort im Raum erreichen können, stellt sich die Frage: Wozu braucht man dann noch einen 7-Achs-Roboter? Die zusätzliche Achse ermöglicht es, den Endeffektor in verschiedenen Gelenkkonfigurationen anzufahren. Sie dient dazu, Singularitäten zu vermeiden und bestimmte Objekte umfahren zu können, indem der Roboterarm in anderen Positionen positioniert wird als mit einem 6-Achs-Roboter. Ein hervorragendes Beispiel für einen 7-Achs-Roboter ist die Motoman SDA-Serie. 7-Achs-Roboter werden auch als redundante Roboter bezeichnet, da sie über eine zusätzliche Achse verfügen.

UND WIE IST ES MIT ROBOTERN MIT 12 UND 13 ACHSEN?

Das bedeutet im Moment einfach, dass zwei 6-Achs-Roboter zu einem zweiarmigen Roboter verbunden werden. Es ist möglich, dass sich die Basis dieses Roboters um die eigene Achse dreht, wodurch eine weitere Achse hinzukäme (und somit 13 Achsen erreicht würden). Räumlich gesehen erweitern diese Roboter ihre Möglichkeiten mit 12 Achsen jedoch nicht wirklich, da unsere Wahrnehmung nur drei Dimensionen umfasst. Ich weiß, einige von Ihnen denken jetzt vielleicht: „Aber vielleicht gibt es ja doch mehr Dimensionen … aber das ist ein anderes Thema.“

Ich hoffe, diese Erklärung hat Ihnen geholfen, die Funktionsweise und die Aufgaben einer Roboterachse zu verstehen. Falls Sie sich fragen, wie viele Achsen Ihre Anwendung benötigt, besuchen Sie einfach unsere offizielle Website. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung mit vielen verschiedenen Achsen.