Überblick über Industrieroboter

Bei herkömmlichen linearen und rotatorischen Anwendungen geht der Trend weg von Robotern hin zu energieeffizienten und kostenoptimierten Systemen, da die Hersteller oft nicht alle Funktionen, die großen Abmessungen und die Freiheitsgrade benötigen, die Roboter bieten.

Obwohl kartesische Handhabungssysteme nach DIN-Normen als Industrieroboter gelten, bieten sie im Vergleich zu den meisten 4- bis 6-achsigen Knickarmrobotern einen einfacheren und energieeffizienteren Betrieb. Die DIN-Norm EN ISO 8373 definiert einen Industrieroboter als „automatisch gesteuerten, reprogrammierbaren, […] Mehrzweckmanipulator, der in drei oder mehr Achsen programmierbar ist und entweder ortsfest oder mobil für industrielle Automatisierungsanwendungen eingesetzt werden kann“. Die Segmentierung solcher Systeme variiert jedoch je nach Funktion, Flexibilität und dynamischem Verhalten.

Kartesische Handhabungssysteme und konventionelle Roboter mit 4 bis 6 Achsen weisen hinsichtlich Flexibilität und dynamischem Verhalten eine relativ große Überschneidung auf, unterscheiden sich jedoch in ihrem mechanischen System. Kartesische Handhabungssysteme werden je nach Anwendung entweder durch eine einfache SPS (die der Anwender möglicherweise bereits besitzt) für Punkt-zu-Punkt-Bewegungen oder durch ein komplexes Steuerungssystem mit Roboterfunktionen, beispielsweise für Bahnbewegungen, gesteuert. Roboter mit 4 bis 6 Achsen benötigen stets ein komplexes Robotersteuerungssystem.

Darüber hinaus benötigen kartesische Handhabungssysteme weniger Platz und lassen sich leichter an individuelle und modulare Anwendungsbedingungen anpassen. Der Arbeitsbereich kann durch Verändern der Achsenlängen einfach angepasst werden.

Die Kinematik wird somit an die Anforderungen der Anwendung angepasst – im Gegensatz zu herkömmlichen Robotern, bei denen die Peripheriegeräte an das mechanische und kinematische System des Roboters angepasst werden müssen. Das mechanische System eines kartesischen Handhabungssystems ist daher Teil der Gesamtlösung und muss in das Gesamtsystem integriert werden.

Individualisierung und Vielseitigkeit: klare Vorteile

Im Gegensatz zu Standardlösungen mit 4- bis 6-Achs-Robotern aus dem Katalog lassen sich kartesische Handhabungssysteme modular an die jeweilige Anwendung anpassen (siehe Abbildung 3). Diese Systeme erfordern praktisch keine der Kompromisse, die bei herkömmlichen Robotern häufig notwendig sind. Bei einem herkömmlichen Roboter müssen Teile der Anwendung an die Anforderungen und Fähigkeiten des Roboters angepasst werden. Zudem senkt die Standardisierung und die Verwendung von Serienkomponenten die Kosten kartesischer Lösungen im Vergleich zu herkömmlichen Robotern.

Darüber hinaus lassen sich verschiedene Antriebstechnologien mit kartesischen Handhabungssystemen kombinieren. Für jede Achse werden die passenden pneumatischen, servopneumatischen und elektrischen Antriebe ausgewählt, um eine optimale Bewegung hinsichtlich Effizienz, Dynamik und Funktion zu erzielen.

Kartesische Handhabungssysteme mit serieller Kinematik verfügen über Hauptachsen für geradlinige Bewegungen und Hilfsachsen für Rotationen. Das System dient gleichzeitig als Führung, Stütze und Antrieb und muss unabhängig von der Struktur des Handhabungssystems in das Gesamtsystem der Anwendung integriert werden.