Roboter sind in unterschiedlichen Leistungsfähigkeiten und Preisen erhältlich und werden in allen Arten industrieller Produktionsabläufe allgegenwärtig. Um die beste Wahl für Ihr Unternehmen zu treffen, ist es wichtig, die Fähigkeiten jedes Robotertyps zu verstehen.

Seit einem halben Jahrhundert ist das Bild der großen, sechsachsigen Knickarmroboter, die Auto- und LKW-Karosserien schweißen, fest in der Vorstellungswelt verankert. Roboter werden in so unterschiedlichen Sektoren wie dem Gesundheitswesen, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Stahlerzeugung und der Lagerhaltung eingesetzt – überall dort, wo sich wiederholende oder ökologisch oder ergonomisch anspruchsvolle Aufgaben schneller, zuverlässiger und/oder kostengünstiger erledigt werden können. Heutzutage bauen Roboter sogar neue Roboter zusammen.

Roboter verfügen über eine bis sieben Achsen, wobei jede Achse einen Freiheitsgrad bietet. Ein zweiachsiges kartesisches Portal zeichnet normalerweise auf der XY- oder YZ-Achse auf. Ein dreiachsiger Roboter verfügt über drei Freiheitsgrade und führt seine Funktionen über die XYZ-Achsen aus. Diese kleinen Roboter haben eine starre Form und können sich nicht neigen oder drehen. Sie können jedoch über angebrachte Werkzeuge verfügen, die sich drehen oder drehen lassen oder sich an die Form einer kleinen Nutzlast anpassen lassen. Vier- und fünfachsige Roboter verfügen über zusätzliche Flexibilität beim Drehen und Neigen. Ein sechsachsiger Knickarmroboter verfügt über sechs Freiheitsgrade – die Flexibilität, Objekte in jede Richtung zu bewegen oder sie in jede beliebige Ausrichtung zu drehen. Diese sechsachsigen Roboter werden im Allgemeinen dann gewählt, wenn eine Anwendung eine komplexe Handhabung eines großen oder schweren Objekts erfordert. Siebenachsroboter verfügen über zusätzliche Ausrichtungen, um Werkzeuge auf engstem Raum zu manövrieren. Sie können näher am Werkstück arbeiten als andere Knickarmroboter und können so Platz sparen.

Gelenkroboter
Die Popularität von sechs- und siebenachsigen Knickarmrobotern spiegelt die große Flexibilität wider, die sechs Freiheitsgrade ermöglichen. Sie sind einfach zu programmieren, verfügen über eine eigene Steuerung und Bewegungsabläufe sowie I/O-Aktivierung können über ein benutzerfreundliches Programmiergerät programmiert werden. Sie können eine beträchtliche Reichweite haben, bei bestimmten Modellen über drei Meter. Durch diesen Größenbereich eignen sich Knickarmroboter für eine Vielzahl von Branchen und Anwendungen, bei denen es um die Herstellung oder den Transport von Materialien oder Fertigwaren geht.

Aufgrund seiner Konstruktion nimmt der Knickarmroboter Platz und Stellfläche ein, die nicht für andere Zwecke genutzt werden können. Es weist auch Singularitäten auf, das heißt Orte und Ausrichtungen im umgebenden Raum, auf die es keinen Zugriff hat. Diese räumlichen Beschränkungen erfordern komplexere Sicherheitsvorkehrungen, da der Roboter häufig in Bereichen eingesetzt wird, in denen sich Arbeiter aufhalten.

Kartesische Roboter
Ein kartesischer oder linearer Roboter ist typischerweise ein kostengünstigerer Roboter, der für 3D-Anwendungen aus einer Baugruppe von Linearantrieben und/oder Drehantrieben am Ende des Arms besteht. Diese Roboter sind sehr anpassungsfähig und einfach zu installieren und zu warten. Die Hübe und Größen jeder Achse können an die Anwendung angepasst werden. Seine Reichweite und Nutzlast sind unabhängig voneinander und nicht miteinander verknüpft. Die Linearachse ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich, die sie noch besser an ihre Funktion anpassen.

Die Hauptbeschränkung des kartesischen Roboters ist seine vergleichsweise Inflexibilität. Es kann problemlos eine lineare Bewegung in drei Achsen und eine Drehung um eine vierte Achse ermöglichen. Allerdings muss man einen Motion Controller hinzufügen, um eine Drehung um mehr als eine Achse durchzuführen. Kartesische Roboter werden selten in Washdown-Situationen eingesetzt, da sie keinen ausreichenden Schutz gegen das Eindringen von Wasser bieten. Außerdem sind Präzision und Gründlichkeit bei der Installation erforderlich – jede Achse muss sorgfältig ausgerichtet sein und die Oberflächenebenheit muss ausreichend sein, insbesondere bei größeren Systemen.

SCARA-Roboter
SCARA-Roboter sind für leichte Anwendungen konzipiert. Sie sind eine optimierte Version von Gelenkrobotern und lassen sich aufgrund ihrer Einfachheit und geringen Größe leicht in Montagelinien integrieren. SCARA-Roboter können beeindruckende Zykluszeiten mit hoher Genauigkeit erreichen. Sie eignen sich sehr gut für Funktionen wie das Einsetzen von Komponenten in Räume mit engen Toleranzen und behalten gleichzeitig ihre Steifigkeit bei solchen Bewegungen bei, was sie zu einer kostengünstigen Wahl für viele Pick-and-Place-Anwendungen sowie die Handhabung kleiner Teile macht.

Delta-Roboter
Der Delta-Roboter ist bekannt für seine Geschwindigkeit mit Aufnahmeraten von bis zu 300/min. Durch die Montageart wird es oberhalb des Arbeitsbereichs platziert, wodurch der Platzverlust begrenzt wird. Es wird häufig mit einem Bildverarbeitungssystem kombiniert, um bei komplexen Sortier- und Verpackungsanwendungen zufällig platzierte Stücke auszuwählen. Wie die Gelenk- und SCARA-Roboter wird er in der Regel mit einem Programmiergerät zur einfachen Programmierung ausgestattet. Delta-Roboter werden häufig in der Lebensmittelproduktion eingesetzt, erfordern jedoch wie kartesische Roboter möglicherweise eine zusätzliche Abschirmung oder Trennung von der Umgebung.

Kollaborative Roboter
Kollaborative Roboter oder Cobots sind eine relativ junge Entwicklung mit vielversprechender Zukunft, wenn es darum geht, eine sichere Mensch-Maschine-Interaktion zu ermöglichen. Indem sie eine direkte Zusammenarbeit zwischen Arbeiter und Roboter ermöglichen, erweitern sie unser Verständnis davon, wie Automatisierung in die Industrie integriert werden kann. Ein Cobot kann ein Gelenk-, kartesischer, SCARA- oder Delta-Roboter sein. Allerdings würden die meisten bis heute als artikuliert kategorisiert werden. Sie verfügen über eine Nutzlastkapazität von 4–35 kg und können entsprechend in Größe und Reichweite (auch im Preis) skaliert werden. Es gibt Modelle mit bis zu sieben Achsen; Letzterer kann Aufgaben erledigen, die ergonomisch besonders anspruchsvoll sind. Cobots werden sogar als eigenständige Produktionslinienroboter eingesetzt.

Treffen Sie Ihre Wahl
Wenn man eine Investition in Robotik in Angriff nimmt, sollte man alle Aspekte einer Anwendung berücksichtigen, bevor man eine endgültige Auswahl trifft. Hier sind einige der wichtigeren Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt:

Reichweite und Nutzlast.

Sie sollten die ersten Kriterien sein, die bei der Auswahl Ihres Roboters berücksichtigt werden, da diese Faktoren die Liste der geeigneten Optionen sofort verkürzen können. Beispielsweise würde eine große, schwere Ladung eine Überlegung an Leichtbau-Handlingtechnologien ausschließen. Wenn andererseits die Reichweite groß, aber das Nutzlastgewicht gering ist, könnte ein kostengünstigerer kartesischer Roboter ausreichen.

Flexibilität.

In einer Anwendung, die fünf oder sechs Freiheitsgrade erfordert, ist ein Knickarmroboter möglicherweise die einzig praktikable Lösung. Wenn dies der Fall ist, könnten umfunktionierte (gebrauchte) Einheiten eine Option für preissensible Unternehmen sein, die einen oder zwei Roboter benötigen. Warum sollte man jedoch für einfachere Anwendungen wie das Positionieren und Laden kleiner Teile, das Einsetzen elektronischer Teile sowie das Laden von Kisten und Werkzeugmaschinen – also jede Anwendung, bei der zwei oder drei Achsen ausreichen – für mehr Achsen bezahlen, als die Anwendung erfordert?

Geschwindigkeit.

Erfordert die Anwendung eine hohe Aufnahmerate, wie die eines Delta-Roboters, oder würde eine geringere Aufnahmerate eines kartesischen Portal- oder SCARA-Roboters ausreichen?

Raum und Fußabdruck.

Der Platzbedarf von Maschinen und Produktionslinien ist immer wichtiger bei der Planung. Der Platzbedarf ist teuer und Unternehmen möchten die Gestaltung ihrer Produktionsstätten optimieren. Kartesische und Delta-Roboter bieten einen klaren Vorteil gegenüber den anderen Technologien, da nur vertikaler Raum verloren geht, der im Allgemeinen weniger kritisch ist.

Ingenieurwesen und Projektentwicklung.

Der Zeit- und Kostenaufwand für Design, Montage, Installation und Inbetriebnahme sollte bei der Kostenvergleichsrechnung berücksichtigt werden, insbesondere bei der Integration eines Roboters in eine größere Maschine oder ein größeres System. Verzögerungen bei der Annahme und Montage des Roboters könnten das gesamte Projekt verzögern.

Wartbarkeit, Reparaturfähigkeit und Verfügbarkeit.

Ungeplante Ausfallzeiten sind der Albtraum eines jeden Produktionsleiters. Roboter sollten relativ einfach zu warten und zu reparieren sein.

Standardisierung.

Innerhalb eines Unternehmens oder einer Branche könnte dies aus geschäftlichen Gründen eine sinnvolle Überlegung sein, auch wenn der ausgewählte Roboter nicht der optimal angepasste oder sogar günstigste, aber in der Lage ist, die Aufgabe zu erledigen. Manchmal erweist sich der ausgetretene Weg als der Weg mit dem geringsten Widerstand (und Risiko).

Die Verbreitung von Robotertechnologien hat es Unternehmen jeder Größe ermöglicht, die Vorteile der Automatisierung zu nutzen. Der beste Roboter für Sie ist in der Regel derjenige, der am besten zu Ihrer Anwendung passt – nicht nur im Hinblick auf die Erzielung der Produktivitätssteigerungen durch die Investition und die Erfüllung der technischen Anforderungen der Anwendung, sondern auch im Hinblick auf damit verbundene Aspekte wie Anlagensicherheit, Raumnutzung und natürlich auch die Anschaffungskosten und den After-Sales-Support.