Um einen Roboter auszuwählen, bewerten Sie zunächst die Anforderungen der Anwendung. Das beginnt mit der Profilierung der Last, Ausrichtung, Geschwindigkeit, Fahrt, Präzision, Umgebung und Einschaltdauer des Auftrags, manchmal auch LOSTPED-Parameter genannt.

1. Laden.

Die vom Hersteller festgelegte Tragfähigkeit eines Roboters muss das Gesamtgewicht der Nutzlast, einschließlich aller Werkzeuge, am Ende des Roboterarms überschreiten. Was SCARA- und Sechs-Achsen-Roboter einschränkt, ist, dass sie Lasten auf ausgestreckten Armen tragen. Stellen Sie sich ein Bearbeitungszentrum vor, das Lagerbaugruppen mit einem Gewicht von 100 kg oder mehr herstellt. Diese Nutzlast übersteigt die Fähigkeiten aller außer den größten SCARA- oder Sechs-Achsen-Robotern. Im Gegensatz dazu kann ein typischer kartesischer Roboter solche Lasten problemlos aufnehmen und platzieren, da sein Tragrahmen und seine Lager den gesamten Bewegungsbereich konsequent unterstützen.
Selbst wenn eine schwere Last innerhalb der Kapazität eines Roboters liegt, kann dies die Genauigkeit beeinträchtigen. Beispielsweise liegt das Kommissionieren und Platzieren von 50-kg-Gegenständen im Nutzlastbereich sowohl von SCARA- als auch von kartesischen Robotern. Aber 50 kg liegen am oberen Ende der Leistungsfähigkeit eines typischen SCARA, sodass zur Bewältigung des Drehmoments kostspieligere Steuerungen und Komponenten erforderlich sind. Darüber hinaus können typische SCARA-Roboter schwere Nutzlasten bis auf 0,1 mm genau platzieren, da das Gewicht den Arm auslenkt und die Fähigkeit des Roboters beeinträchtigt, die Last konsistent und genau zu positionieren. Aber kartesische Roboter mit Kugelumlaufspindelantrieben und weit auseinander liegenden Stützlagern können wiederholt Lasten von 50 kg und schwerer auf 10 µm genau platzieren.

2. Orientierung

Dies hängt davon ab, wie der Roboter montiert ist und wie er die zu bewegenden Teile oder Produkte positioniert. Ziel ist es, die Stellfläche des Roboters an den Arbeitsbereich anzupassen. Wenn der Boden oder der linienmontierte Sockel eines SCARA- oder Sechs-Achsen-Roboters ein Hindernis darstellt, sind solche Roboter möglicherweise nicht die beste Option. Wenn die Anwendung nur eine Bewegung in einigen wenigen Achsen erfordert, können kartesische Roboter mit kleinem Rahmen über Kopf und nicht im Weg montiert werden. Aber für komplizierte Teilehandhabung oder Arbeiten, die vier oder mehr Bewegungsachsen erfordern, kann der Rahmen eines kartesischen Roboters zu viele Hindernisse darstellen, und ein kleiner SCARA-Roboter, der manchmal nur 200 mm2 Platz und vier Schrauben auf einem Sockel benötigt, ist möglicherweise besser geeignet.
Ein weiterer Faktor ist die Teileausrichtung. SCARA- und Sechs-Achsen-Roboter können Teile drehen, was für die Handhabung von Teilen oder Werkzeugen in verschiedenen Winkeln und Positionen von Vorteil ist. Um eine ähnliche Flexibilität zu erreichen, verfügen einige kartesische Roboter über Unterkomponenten, sogenannte Vorschubmodule, die leichte Nutzlasten in der Z-Achse bewegen. Typischerweise verwenden Vorschubmodule eine Schubstange mit Kugelumlaufspindel, um Teile oder Werkzeuge bei Handhabungs-, Pick-and-Place- und Vorschubanwendungen entlang der Z-Achse zu bewegen. Kartesische Roboter können auch Drehantriebe integrieren, um zusätzliche Orientierungsmöglichkeiten bereitzustellen.

3. Geschwindigkeit und Reise.

Neben den Traglastangaben sind in den Katalogen der Roboterhersteller auch Geschwindigkeitsangaben aufgeführt. Ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auswahl von Robotern für Pick-and-Place-Anwendungen sind Beschleunigungszeiten über große Distanzen. Kartesische Roboter können mit 5 m/s oder mehr beschleunigen und können damit mit der Leistung von SCARA- und Sechs-Achsen-Robotern mithalten.
Kartesische Roboter machen auch bei Anwendungen mit großen Spannweiten Sinn. Denn Designer können kartesische Roboter je nach Bedarf schnell umbauen und mit Modulen von bis zu 20 m Länge erweitern. Geschwindigkeit und Entfernung können durch die Wahl eines Riemens, eines Linearmotors oder eines Kugelumlaufspindelantriebs weiter angepasst werden. Im Gegensatz dazu sind Gelenkarme typischerweise für eine bestimmte Reichweite, beispielsweise 500 mm, vorkonstruiert.

4. Positionsgenauigkeit.

SCARA- und Sechs-Achsen-Roboter verfügen über vordefinierte Genauigkeitsbewertungen, die es einfach machen, die Wiederholbarkeit ihrer Bewegungen zu bestimmen. Aber diese Roboter legen den Designern beim Kauf eine bestimmte Genauigkeitsstufe fest. Endbenutzer können kartesische oder Portalroboter auf unzählige Genauigkeitsstufen aufrüsten, indem sie den Aktuator mit einer Kugelumlaufspindel sogar auf 10 µm ändern. Für eine geringere Genauigkeit und um die Kosten zu senken, können Endbenutzer einen Pneumatik- oder Riemenantrieb und einen anderen Aktuator für eine Genauigkeit von 0,1 mm austauschen.
Bei High-End-Anwendungen wie Werkzeugmaschinen ist Präzision von entscheidender Bedeutung. Diese kartesischen Roboter benötigen bessere mechanische Komponenten wie präzisionsgefertigte Kugelschienentische und Kugelumlaufspindelantriebe. Für Anwendungen, bei denen SCARA- und sechsachsige Roboterarme aufgrund der Armauslenkung ihre Genauigkeit nicht aufrechterhalten können, sollten Sie einen kartesischen Roboter mit hochpräzisen Linearlagern in Betracht ziehen. Der Lagerabstand minimiert die Durchbiegung, sodass der Endeffektor genauer positioniert werden kann.
Obwohl kleine Arbeitsumfänge SCARA- oder Sechs-Achsen-Roboter bevorzugen, sind die Komplexität und höheren Kosten dieser Roboter manchmal unnötig. Ein Beispiel, bei dem kartesische Roboter besser funktionieren, ist eine großvolumige Anwendung zur Herstellung medizinischer Pipetten. Hier entnimmt ein Roboter Pipetten aus einer Form und setzt sie in ein Gestell ein, das von einer sekundären Automatisierungsmaschine transportiert wird. SCARA- und Sechs-Achsen-Roboter sind sinnvoll, da in dieser Anwendung eine Genauigkeit von 0,1 mm ausreicht. Problematisch ist die Ablenkung jedoch, wenn der Roboter kleinere 3-mm-Pipetten handhabt. Darüber hinaus ist der Platzmangel für einen Sockel innerhalb der Zelle für Portalroboter von Vorteil.

5. Umwelt.

Zwei Faktoren, die den besten Roboter bestimmen, sind die Umgebung des Arbeitsraums und Gefahren im Raum selbst. Eine dritte Überlegung, ob ein Roboter in einen Reinraum geht, ist im Allgemeinen kein Problem, da alle Robotertypen in Reinraumversionen hergestellt werden.
Die Sockel von SCARA- und Sechs-Achsen-Robotern sind in der Regel kompakt, was bei begrenzter Stellfläche praktisch ist. Dies kann jedoch irrelevant sein, wenn Installateure den Tragrahmen des Roboters über Kopf oder an einer Wand montieren können. Im Gegensatz dazu sind für Anwendungen mit mechanischer Beeinträchtigung, beispielsweise wenn ein Roboter in Kartons greifen muss, um Teile herauszuziehen, meist sechsachsige Arme am besten geeignet. Sechsachsige Roboter kosten normalerweise mehr als kartesische Roboter, aber der Aufwand ist gerechtfertigt, wenn die Anwendung ohne komplexe Bewegungsabläufe nicht ausgeführt werden kann.
Auch Umweltfaktoren wie Staub und Schmutz beeinflussen die Roboterauswahl. Faltenbälge können SCARA- und sechsachsige Robotergelenke abdecken, und verschiedene Arten von Dichtungen schützen Z-Achsen-Aktuatoren. Für Reinräume mit Luftspülung ermöglichen kartesische Roboter den Designern, die Linearantriebe in eine IP65-Struktur einzuschließen, die das Eindringen von Wasser und Staub minimiert. Darüber hinaus können Hochleistungsdichtungen viele Strukturkomponenten der Achsen umschließen.

6. Arbeitszyklus.

Dies ist die Zeit, die für den Abschluss eines Betriebszyklus benötigt wird. Roboter, die ununterbrochen rund um die Uhr laufen (wie bei Hochdurchsatz-Screenings und der pharmazeutischen Herstellung), erreichen das Ende ihrer Lebensdauer früher als Roboter, die nur 8 Stunden am Tag und an fünf Tagen in der Woche laufen. Klären Sie diese Probleme im Voraus und besorgen Sie sich Roboter mit langen Schmierintervallen und geringem Wartungsaufwand, um spätere Verschlimmerungen zu vermeiden.