Die meisten Diskussionen über einen 7-Achs-Roboter beginnen mit einer einfachen Frage:
Welche Strecke muss der Roboter zurücklegen?
Diese Frage ist wichtig, aber nicht ausreichend. Ein 7-Achs-Roboter wird nicht allein anhand der Hublänge ausgewählt. Zusätzlich müssen Roboterreichweite, bewegliche Last, Arbeitsposition, Momentenbelastung, Antriebsart, Steifigkeit, Montagebasis, Kabelführung, Sicherheitsstopps und Wartungszugänglichkeit geprüft werden.
Ein 7-Achs-Roboter ist üblicherweise ein 6-Achs-Roboter, der auf einer externen Linearachse, einer Roboterschiene oder einer Robotertransfereinheit montiert ist. Sobald sich die Roboterbasis bewegt, wird die Linearachse Teil der Maschinenstruktur. Sie muss die eigentliche Bewegung des Roboters unterstützen und darf ihn nicht nur von einem Punkt zum anderen bewegen.
Die Hublänge gibt an, wie weit sich der Roboter bewegen muss. Sie sagt jedoch nichts darüber aus, ob die Struktur stabil bleibt, wenn der Arm sich von der Schiene entfernt, ob der Schlitten Nick- und Rollbewegungen widerstehen kann oder ob das Antriebssystem den Arbeitszyklus ohne Vibrationen und Positionierungsprobleme bewältigen kann.
Wenn Sie sich noch nicht sicher sind, ob Ihr Projekt mit separaten Führungskomponenten, einer benutzerdefinierten Achse oder einem integrierten Modul beginnen soll, lesen Sie bitte die folgenden Informationen: Integrationsgrade von Linearführungen, Linearachsen und Linearmodulen Zunächst einmal konzentriert sich dieser Artikel auf den nächsten Schritt: Wie man über die lineare Achse nachdenkt, wenn es sich bei der Anwendung um eine 7. Roboterachse oder eine Robotertransfereinheit handelt.
1. Warum ein Roboter mit 7 Achsen nicht einfach nur eine längere Schiene ist
Verschiedene Anbieter verwenden möglicherweise unterschiedliche Bezeichnungen für dieses System. In der Praxis bezeichnen Begriffe wie 7-Achs-Roboter, Roboter-Linearachse, Roboterbahn, Roboter-Transfereinheit, Linear-Transfereinheit, Außenachse, 7-Achs-Roboter und Siebtachsenroboter häufig ein ähnliches technisches Konzept: ein angetriebenes Linearsystem, das die Roboterbasis entlang einer kontrollierten geraden Bahn bewegt.
Die Formulierung ändert sich, aber das Auswahlproblem bleibt dasselbe. Eine normale Transferachse bewegt eine definierte Last entlang einer Linie. Eine Roboterbahn trägt eine bewegliche Roboterstruktur. Selbst in einer Roboterbahn, Lineare Führungsschienen und Blöcke Sie bieten zwar weiterhin die Hauptunterstützung und Führung, aber die sich ändernde Haltung des Roboters macht die Lastbedingung komplexer als bei einer normalen Transferachse.
Die Achse muss den Roboterkörper, den Endeffektor, das Werkstück, die Adapterplatte, das Kabelpaket, den beweglichen Schlitten, die Beschleunigungskraft, die Notstoppkraft und das durch die Armausfahrung erzeugte Moment tragen. Die Last ist nicht immer mittig über dem Schlitten angeordnet, und die Kraftrichtung ist nicht immer einfach.
Eine Schiene mag lang genug sein. Der Motor kann den Roboter von einem Ende zum anderen bewegen. Die grundlegende Tragfähigkeit mag akzeptabel erscheinen. Dennoch kann das System vibrieren, sich nur langsam stabilisieren oder die Prozessstabilität verlieren, wenn der Roboter nahe der Grenze seiner Reichweite arbeitet.
2. Stationsabdeckung vs. Werkstückabdeckung
Bevor Sie sich für eine Roboterbahnstruktur entscheiden, sollten Sie sich zunächst fragen, warum der Roboter einen zusätzlichen Verfahrweg benötigt. In den meisten Projekten lässt sich der Grund in zwei Kategorien einteilen: Stationsabdeckung oder Werkstückabdeckung.
Stationsabdeckung bedeutet, dass ein Roboter zwei Maschinen, mehrere Vorrichtungen, mehrere Beladepunkte oder eine Reihe von Prozessstationen bedienen muss. Dies ist üblich bei der Maschinenbedienung, Palettierung, Sortierung, Schweißzellen und Verladesystemen. In diesem Fall dient die Außenachse oft als Transfervorrichtung zwischen festen Arbeitsstationen.
Die Werkstückabdeckung bedeutet, dass der Werkstück- oder Prozessweg länger ist, als der Roboter von einer festen Basisposition aus erreichen kann. Dies kann beim Schweißen, Beschichten, Prüfen, Montieren und in langen Produktionslinien vorkommen. Der Roboter hat möglicherweise ausreichend Traglast, aber sein Arbeitsbereich ist nicht groß genug.
| Antragsgrund | Typisches Ziel | Hauptauswahlschwerpunkt | Gemeinsames Risiko |
|---|---|---|---|
| Senderabdeckung | Einen Roboter zwischen mehreren Maschinen oder Vorrichtungen bewegen | Wiederholbare Stoppposition, sichere Fahrt, Kabelführung, Stationslayout | Überdimensionierte Achse ohne erkennbaren Produktivitätsgewinn |
| Werkstückabdeckung | Verlängern Sie die Reichweite des Roboters entlang eines großen Teils oder Prozesspfads | Bewegungsglätte, Steifigkeit, koordinierte Bewegung, Vibrationskontrolle | Auswahl nur nach Schlagtechnik und Vernachlässigung der haltungsbedingten Momentenbelastung |
Eine siebte Achse sollte ein konkretes Layout- oder Prozessproblem lösen. Verbessert der zusätzliche Verfahrweg weder die Reichweite, die Stationsauslastung, die Zykluszeit noch die Produktionsflexibilität, verursacht die Achse möglicherweise nur zusätzliche Kosten, Installationsaufwand und Wartungspunkte.
3. Warum die Hublänge nur der Ausgangspunkt ist
Die Hublänge bestimmt den Verfahrweg, nicht aber die Stabilität. Eine zwei Meter und eine drei Meter lange Roboterspur mögen auf den ersten Blick wie einfache Längenänderungen erscheinen, doch die tatsächliche Belastung hängt von der Robotergröße, der Arbeitshaltung, der bewegten Masse, der Beschleunigung, dem Bremsverhalten, der Steifigkeit der Basis und der Reichweite des Roboterarms während des Vorgangs ab.
Für die erste Diskussion ist ein grober Roboterplan oft hilfreicher als die reine Hubzahl. Robotermodell, Werkzeuggewicht, Werkstückgewicht, Greifrichtung, Stationsposition und Arbeitshaltung geben in der Regel mehr Aufschluss über das Achsenrisiko als die reine Verfahrstrecke.
| Auswahlartikel | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Hublänge | Definiert Fahrstrecke, Schienenlänge, Antriebslänge und Fahrstrecke des Kabelträgers |
| Roboterhaltung | Zeigt, wo die größte Schwerpunktverlagerung auftreten kann. |
| Momentenlast | Beeinflusst die Größe des Schlittens, den Führungsabstand, den Blockabstand und die Steifigkeit der Basis |
| Bewegungsart | Entscheidet, ob die Achse nur indiziert oder mit dem Roboter-TCP koordiniert werden muss. |
| Stiftung | Beeinträchtigt die Schienenausrichtung, Vibrationen und die Langzeitstabilität. |
4. Indexbewegung vs. koordinierte Bewegung
Eine der wichtigsten Fragen ist, wie sich die Linearachse des Roboters bewegt. Nicht jede Roboterbahn funktioniert auf die gleiche Weise.
Manche Systeme bewegen den Roboter lediglich von einer Station zur anderen. Die Achse stoppt, und der Roboter beginnt seine Arbeit. Andere Systeme erfordern, dass sich Roboterarm und externe Linearachse gemeinsam bewegen, während das Werkzeug einer vorgegebenen Bahn folgt. Diese beiden Bewegungsarten stellen unterschiedliche Anforderungen an Antriebssystem, Steifigkeit, Wiederholgenauigkeit, Steuerung und Kalibrierung.
4.1 Wenn sich die Achse nur zwischen Stationen bewegt
Bei einer Indexierungsanwendung bewegt die Linearachse die Roboterbasis in eine Position, stoppt diese und ermöglicht dem Roboter die weitere Arbeit. Dies ist gängig, wenn ein Roboter mehrere Maschinen, Verladestationen, Vorrichtungen oder Paletten bedient.
Die Hauptanforderung ist ein stabiles und wiederholgenaues Anhalten. Die Achse muss die Station sicher erreichen, zuverlässig stoppen und die Roboterbasis stabil halten, während der Roboterarm seine Aufgabe ausführt. Bei dieser Art von Robotertransfereinheit sind die wichtigsten Auswahlkriterien Verfahrweg, Wiederholgenauigkeit der Stoppposition, Schlittenlagerung, Kabelführung, Sicherheitsstopps, Sensorposition und ausreichende Steifigkeit nach dem Anhalten der Achse.
4.2 Wenn sich die Achse mit dem Roboterarm bewegt
Koordinierte Bewegungen sind anspruchsvoller. In diesem Fall bewegen sich der Roboterarm und die Linearachse gemeinsam, und der Roboter-TCP muss einem kontrollierten Pfad folgen, während sich die Basis bewegt.
Dies zeigt sich beispielsweise bei langen Schweißnähten, Beschichtungsprozessen, der Prüfung langer Bauteile oder Anwendungen, bei denen der Roboter die Werkzeugposition während der Bewegung entlang des Werkstücks beibehalten muss. Die Außenachse dient nun nicht mehr nur der Positionierung, sondern wird Teil der Roboterbahn. Dadurch gewinnen Bewegungssteuerung, Kalibrierung, Geschwindigkeitsanpassung, Schwingungsverhalten und mechanische Steifigkeit an Bedeutung.
| Bewegungsart | So funktioniert es | Was am wichtigsten ist | Auswahlwarnung |
|---|---|---|---|
| Indexierungsbewegung | Die Roboterstrecke fährt zu einer Station, hält an, dann arbeitet der Roboter. | Wiederholbare Stoppposition, sichere Bewegung, Stabilität des Sockels nach dem Anhalten | Bremskraft und Notbremslast nicht ignorieren. |
| Koordinierte Bewegung | Der Roboterarm und die externe Achse bewegen sich während des Prozesses gemeinsam. | Bewegungsglätte, Regelungsgenauigkeit, Steifigkeit, Vibration, Kalibrierung | Behandeln Sie es nicht wie eine einfache Transferachse. |
Bei Indexierbewegungen ist vor allem ein präzises Anfahren und Anhalten der Achse erforderlich. Bei koordinierten Bewegungen muss sich die Achse während des gesamten Roboterbetriebs präzise bewegen. Dieser Unterschied beeinflusst Antriebsart, Steuerungsanforderungen, Schlittenkonstruktion, Basisstruktur und Vibrationstoleranz.
5. Nutzlast, Lage und Momentenbelastung
Das Gewicht des Roboters ist wichtig, aber nur der erste Wert. Bei der Auswahl eines 7-Achs-Roboters sollte die gesamte bewegliche Last berücksichtigt werden: Roboterkörper, Endeffektor, Werkstück, Adapterplatte, Kabelbaum, Fahrwagen, Abdeckungen, Sensoren sowie alle zusätzlichen Halterungen oder Sicherheitsbauteile.
Die größere Herausforderung liegt nicht nur im Gewicht des Roboters, sondern auch in der Art und Weise, wie die Last auf die Achse wirkt. Ein Roboter dreht sich, fährt aus und transportiert Werkzeuge in verschiedene Richtungen. Sobald der Arm sich von der Schiene entfernt, verlagert sich der Schwerpunkt und erzeugt ein Drehmoment auf den Schlitten und das Führungssystem.
Wenn der Roboterarm ausgefahren ist, verteilen die Führungsblöcke die Last möglicherweise nicht gleichmäßig. Eine Seite des Schlittens kann stärker belastet werden, und die Achse muss neben dem vertikalen Gewicht auch Nick-, Roll- und Gierbewegungen entgegenwirken. Um diese Kräfte genauer zu betrachten, beginnen Sie mit der grundlegenden Methode. Berechnung der Last und des Moments der Linearführung.
Beschleunigung und Notstopp verschlimmern diesen Zustand. Die Folge ist nicht immer ein sofortiger Ausfall. Häufiger äußern sich die Anzeichen in Vibrationen, langsamer Stabilisierung, ungleichmäßiger Bewegung, Geräuschen, Schienenverschleiß, gelösten Schrauben oder instabiler Prozessqualität.
6. Wie man den Antriebstyp für eine Roboterkette auswählt
Die Antriebsart sollte im Kontext des Roboters betrachtet werden. Riemenantrieb, Kugelgewindetrieb, Zahnstangenantrieb und integrierte Modulstrukturen haben alle ihre Berechtigung, aber keine von ihnen sollte allein anhand einer allgemeinen Vergleichstabelle ausgewählt werden.
Die bessere Frage lautet: Welches Roboterbewegungsproblem lösen Sie?
| Antrieb oder Struktur | Optimale Passform | Sei vorsichtig, wenn | Typischer Roboterkontext |
|---|---|---|---|
| Riemengetriebene Linearachse | Leichte bis mittlere Last, längerer Verfahrweg, höhere Geschwindigkeit, Indexierbewegung | Hohe Momentenbelastung, schwerer Roboter, aggressiver Notstopp, hohe Steifigkeitsanforderungen | Cobot-Transfer, leichter Robotershuttle, schnelle Bewegung zwischen Stationen |
| Kugelgewindetrieb-Linearmodul | Kurzer bis mittlerer Hub, kompakte Positionierung, wiederholbare Stoppposition | Sehr langer Hub, hohe Drehzahl über langen Hub, Schraubenschwingung, hohe Einschaltdauer | Kompakte robotergestützte Positionierung oder einachsige Automatisierung |
| Zahnstangengetriebene Roboterbahn | Langer Verfahrweg, schwererer Industrieroboter, höhere Einschaltdauer, bodenmontierte Schiene | Schlechte Ausrichtung des Sockels, schwaches Fundament, Spielkontrolle, Schmierzugang | Industrieroboter-Transfereinheit und lange Roboterbahn |
| Eingebautes Führungsmodul | Kompakter Automatisierungsmechanismus im Zusammenhang mit Roboterzellen | Schwere, bodenmontierte Robotertransferbahn | Werkzeug, Vorrichtung, Messkopf oder kompakter Bewegungsmechanismus in der Nähe eines Roboters |
Diese Tabelle stellt keine feste Rangfolge der Antriebssysteme dar. Sie dient lediglich als erste Orientierungshilfe, bevor Robotergewicht, Momentenbelastung, Verfahrweg, Geschwindigkeit, Positionieranforderungen, Steifigkeit, Installationsgrundlage, Umgebungsbedingungen und Wartungsplan geprüft werden.
6.1 Riemengetriebene Achse für leichte oder schnelle Übertragung
Eine riemengetriebene Linearachse ist sinnvoll, wenn die Anwendung längere Verfahrwege, höhere Geschwindigkeiten und leichte bis mittlere Lasten erfordert. Sie wird häufig für Cobot-Transfers, die Bedienung leichter Maschinen, Pick-and-Place-Bewegungen, Robotershuttles und schnelle Stationswechsel eingesetzt.
Dennoch sollte ein Riemen nicht nur als kostengünstigere Alternative betrachtet werden. Riemenspannung, Dehnung, Beschleunigung, Notstoppverhalten und Langzeitstabilität spielen eine wichtige Rolle. Für eine leichte Cobot-Achse mag dies akzeptabel sein. Bei einem schweren Industrieroboter mit großem Auslegerarm kann dieselbe Annahme jedoch riskant werden.
6.2 Lineares Kugelgewindetrieb-Modul für kompakte Positionierung
Ein Kugelgewindetrieb eignet sich in der Regel besser, wenn der Verfahrweg nicht zu lang ist und die Wiederholgenauigkeit wichtiger ist als der maximale Verfahrweg. Diese Bauart eignet sich für kompakte Automatisierungsanlagen, Prüfstationen, Präzisionsfertigung, Montagesysteme und die Positionierung von Robotern mit kurzen bis mittleren Hüben.
Bei schraubengetriebenen Roboterachsen sollte die Abstimmung von Führung und Antrieb gemeinsam geprüft werden. Ein starker Antrieb kann eine schwache Führung, eine unzureichende Basissteifigkeit oder eine ungenaue Ausrichtung nicht kompensieren. Für die Positionierung kompakter Roboter kann die Struktur mit Standardwerten verglichen werden. lineare Module bevor entschieden wird, ob eine maßgefertigte Roboterbahn erforderlich ist.
6.3 Zahnstangengetriebene Roboterbahn für lange und schwere Verfahrwege
Für große Fahrstrecken und schwerere Industrieroboter ist ein zahnstangengetriebenes Roboterbahnsystem oft die bessere Wahl. Es eignet sich für lange, bodenmontierte Systeme und wird häufig dort eingesetzt, wo der Roboter mehrere Meter unter hoher Belastung zurücklegen muss.
Das macht Zahnstangenantriebe jedoch nicht zur Allzwecklösung. Zahneingriff, Zahnflankenspiel, Schmierung, Schienenausrichtung, Getriebewahl, Antriebssteifigkeit und Basissteifigkeit beeinflussen die langfristige Bewegungsqualität. Für Projekte dieser Art ist es ratsamer, eine kundenspezifische Roboter-Transfereinheit anstelle eines einfachen Linearmoduls zu entwickeln.
6.4 Integriertes Führungsmodul für kompakte Robotermechanismen
Nicht jedes Automatisierungsprojekt mit Robotern benötigt eine schwere Roboterachse. Manche Anwendungen eignen sich besser für kompakte Automatisierungsanlagen. Die Achse kann beispielsweise ein Werkzeug, eine Vorrichtung, einen Messkopf, ein Prozessmodul oder einen kleinen Mechanismus in der Nähe einer Roboterzelle bewegen, anstatt eine große Roboterbasis zu tragen.
Bei dieser Art von Projekt, integriertes Führungsmodul Eine Überprüfung könnte sich lohnen. Der Vorteil liegt in der kompakten, integrierten Bewegungssteuerung, nicht im schweren, bodenmontierten Robotertransport.
Die 7. Achse eines Cobots und die Fahrwerkskonstruktion eines schweren Industrieroboters sollten nicht nach denselben Kriterien bewertet werden. Bei der Prüfung von Last, Sicherheit und Steifigkeit kann für eine Cobot-Achse eine leichtere, riemengetriebene oder kompakte Modulstruktur verwendet werden. Bei der Fahrwerkskonstruktion eines schweren Industrieroboters sollten hingegen die Basissteifigkeit, der Führungsabstand, die Momententragfähigkeit, die Antriebssteifigkeit, die Bodenmontage, die Sicherheitsanschläge, die Schmierzugänglichkeit und die langfristige Wartungsfreundlichkeit im Vordergrund stehen.
7. Steifigkeits- und Schwingungsprüfungen vor der Auswahl der Roboterbahn
Eine schwache Linearachse eines Roboters fällt nicht immer sofort aus. In vielen Fällen äußert sie sich durch langsames Einschwingen, Werkzeugvibrationen, instabile Prozessqualität, ungleichmäßigen Lauf oder verlängerte Wartezeiten nach dem Roboterstopp.
Das Führungssystem trägt die bewegliche Struktur und nimmt Biegemomente auf. Die Schienengröße ist wichtig, aber nicht der einzige Faktor. Auch die Anzahl der Blöcke, der Blockabstand, die Wagenlänge, die Vorspannung, der Schienenabstand und die Lastrichtung beeinflussen die Stabilität.
Wenn der Roboterarm sich von der Schiene wegbewegt, Anzahl und Abstand der Linearführungsblöcke Die Wahl einer größeren Schienengröße kann die Stabilität stärker beeinflussen. Ein kompakter Wagen lässt sich zwar leichter verpacken, bietet aber möglicherweise nicht genügend Stabilität bei einem starken Stoß.
Das Führungssystem ist nur ein Teil der Konstruktion. Selbst eine stabile Führung auf einem instabilen Fundament funktioniert nicht optimal. Bei einer Roboterbahn beeinflussen Boden, Stahlrahmen, Montagefläche, Nivellierungsmethode und Verankerungspunkte die Bewegungsqualität. Lange Verfahrwege können kleine Fehler verstärken, und ein unter Last verwindendes Fundament kann dazu führen, dass sich der Schlitten nach der Montage schwergängig anfühlt.
Positionierung ist nicht gleich Prozessstabilität. Ein Roboter kann eine Koordinate erreichen, während das Werkzeug noch vibriert oder sich nur langsam stabilisiert. Häufige Ursachen hierfür sind geringe strukturelle Steifigkeit, lange, ungestützte Basisabschnitte, geringe Führungsabstände, hohe Beschleunigung, plötzliche Stopps, übermäßige Armverlängerung, ungenaue Schienenausrichtung, lockeres Fundament und mangelnde Flexibilität des Antriebssystems.
8. Eine praktische Checkliste zur Auswahl von 7-Achs-Robotern
Die Auswahl einer Robotertransfereinheit sollte schrittweise erfolgen. Die folgende Checkliste hilft dabei, die Diskussion auf die tatsächlichen Bewegungsbedingungen und nicht nur auf die Hublänge zu konzentrieren.
| Schritt | Was zu bestätigen ist | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| 1 | Prüfen Sie, ob die Achse für die Stationsabdeckung oder die Werkstückabdeckung vorgesehen ist. | Diese beiden Fälle erzeugen unterschiedliche Anforderungen an Bewegung und Steifigkeit. |
| 2 | Entscheiden Sie, ob es sich um eine Indexierungs- oder eine koordinierte Bewegung handelt. | Koordinierte Bewegungen erfordern eine höhere Regelgüte und Vibrationsstabilität. |
| 3 | Berechnen Sie die gesamte bewegliche Last | Das Körpergewicht des Roboters allein reicht für die Auswahl nicht aus. |
| 4 | Überprüfen Sie die schlimmste Roboterhaltung | Ausgestreckte Armpositionen erzeugen Nick-, Roll- und Gierbewegungen. |
| 5 | Vergleichen Sie Riemen-, Schrauben-, Zahnstangen- oder kundenspezifische Schienensysteme | Die Antriebsart hängt von Last, Hub, Drehzahl, Genauigkeit und Einschaltdauer ab. |
| 6 | Überprüfen Sie die Stabilität des Fundaments und die Installationsmethode. | Schwache Fundamente können gute Bauteile ruinieren. |
| 7 | Planen Sie Kabel, Anschläge, Sensoren, Schutzvorrichtungen und Schmierstoffe. | Wartung und Sicherheit sollten nicht erst nach Abschluss der mechanischen Konstruktion hinzugefügt werden. |
Diese Checkliste ersetzt keine detaillierten Berechnungen, hilft aber dabei, ungeeignete Konstruktionen frühzeitig auszusortieren. Sie optimiert außerdem die Kommunikation mit den Lieferanten, da die Diskussion vom tatsächlichen Betriebsbedingungen des Roboters ausgeht.
9. Installationsdetails, die über Erfolg oder Misserfolg des Systems entscheiden können
Viele Probleme mit Roboterbahnen treten erst nach der Installation auf, nicht schon bei der Komponentenauswahl. Die ausgewählten Komponenten mögen zwar geeignet sein, doch die endgültige Bewegung kann trotzdem mangelhaft sein, wenn Fundament, Ausrichtung, Gelenke, Kabel, Schmierung oder Schutzvorrichtungen nicht fachgerecht ausgeführt wurden.
9.1 Fundamentierung und Nivellierung
Das Fundament ist entscheidend. Eine Robotertransfereinheit benötigt eine stabile Basis. Bewegt sich der Boden, der Rahmen oder die Montagefläche nach der Installation, ändert sich auch die Schienenausrichtung.
Bevor Sie die Wiederholgenauigkeit besprechen, prüfen Sie, ob die Montagebasis eben, steif, waagerecht und ausreichend stabil für die Roboterlast ist. Eine gerade Schiene auf einer instabilen Basis ermöglicht keine dauerhaft stabile Bewegung.
9.2 Schienenausrichtung und lange Schienenstöße
Die Schienenausrichtung wird mit zunehmender Verfahrstrecke empfindlicher. Die Referenzschiene muss sorgfältig positioniert und die Sekundärschiene gemäß der korrekten Ausrichtungsmethode ausgerichtet werden. Die Montageflächen müssen sauber und gratfrei sein und vor dem Festziehen geprüft werden.
Lange Schienen benötigen oft Gelenke. Wenn sich der Schlitten beim Passieren eines Gelenks schwergängig anfühlt, hilft zusätzliches Fett nicht. Zuerst sollten Sie Höhenunterschiede im Gelenk, seitliche Abweichungen, Grate oder eine fehlerhafte Schienenpositionierung überprüfen. Schmierung kann die Reibung verringern, aber die Geometrie nicht korrigieren. Eine detailliertere Montageanleitung finden Sie in der entsprechenden Anleitung. Schienenausrichtung und Überprüfung mit Messuhr.
9.3 Kabel, Anschläge, Schmierung und Schutz
Eine Roboterbahn benötigt üblicherweise Kabelträger, Referenzsensoren, Endschalter, Sicherheitsstopper und gegebenenfalls Kollisionsschutzvorrichtungen. Diese Komponenten sollten bei der Auswahl berücksichtigt und nicht nachträglich hinzugefügt werden.
Die Wartungszugänge sollten bereits vor der Montage der Roboterbahn geplant werden. Schmierstellen für Führungsbahnen, Kugelgewindetriebe, Zahnstangen und Getriebe müssen erreichbar sein. Auch die Überprüfung der Riemenspannung, der Kabelführung, der Sensoren und der Endanschläge sollte praktikabel sein.
Die Arbeitsumgebung bestimmt den erforderlichen Schutzumfang. Schweißspritzer, Staub, Späne, Kühlmittel, abrasive Partikel oder Reinraumanforderungen können den Schutzplan verändern. Je nach Umgebung können Abdeckungen, Faltenbälge, Abstreifer, Wischer, verstärkte Kappen, selbstschmierende Elemente oder ein geändertes Schmierintervall erforderlich sein.
10. Die 12-Punkte-Checkliste für technische Fragen zur Vorbereitung vor der Auswahl
Eine sinnvolle Empfehlung erfordert mehr als nur “Robotergewicht plus Verfahrweg”. Wenn der Lieferant die Roboterhaltung, die bewegliche Last, die Bewegungsart, den Installationssockel und die Umgebung nicht versteht, ist die Auswahl möglicherweise zu ungenau für die reale Maschine.
| Zu erstellende Daten | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Robotermodell und Gewicht des Roboterkörpers | Definiert die Grundlast und die Montageschnittstelle |
| Endeffektor- und Werkzeuggewicht | Änderungen der gesamten beweglichen Last und der Momentenlast |
| Werkstückgewicht | Wichtig, wenn der Roboter das Teil während des Transports oder des Betriebs mitführt. |
| Arbeitshaltung und Greifrichtung | Hilft bei der Überprüfung von Nick-, Roll- und Gierbewegungen. |
| Hub- oder Verfahrweglänge | Definiert Schienenlänge, Antriebsart, Basislänge und Kabelträgerweg |
| Indexierung oder koordinierte Bewegung | Änderungen an Antriebs-, Steuerungs-, Steifigkeits- und Vibrationsanforderungen |
| Geschwindigkeit und Beschleunigung | Beeinflusst die Antriebswahl, die Bremskraft, die Vibrationen und die Motorauslegung. |
| Erforderliche Wiederholgenauigkeit oder Positionierungskonstanz | Hilft beim Vergleich von Riemen-, Schrauben-, Zahnstangen- und Modulstrukturen |
| Montagebasis und Bodenbeschaffenheit | Beeinflusst die Gleisausrichtung, die Nivellierung und die Langzeitstabilität |
| Arbeitsumfeld | Definiert Schutz-, Schmier- und Wartungsplan |
| Sicherheitsanforderungen | Betrifft Stopps, Sensoren, Schutzeinrichtungen und die Überprüfung von Not-Aus-Schaltern |
| Wartungszugangsbeschränkungen | Verhindert, dass Schmierstellen, Sensoren oder Spannvorrichtungen unerreichbar werden. |
Sobald diese Details vorliegen, wird die Diskussion zielführender. Der Lieferant kann dann beurteilen, ob das Projekt eher einer leichten Cobot-Achse, einem kompakten roboterbezogenen Positioniermodul oder einer langen, robusten Robotertransfereinheit entspricht.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein 7-Achs-Roboter?
Ein 7-Achs-Roboter ist üblicherweise ein 6-Achs-Roboter, der auf einer externen Linearachse, einer Robotertransfereinheit oder einer Roboterschiene montiert ist. Er wird auch als 7-Achs-Roboter, Roboterlinearachse oder externe Achse bezeichnet. Durch die Bewegung der Roboterbasis entlang einer geraden Bahn erweitert er den Arbeitsbereich des Roboters.
Wie wähle ich eine Linearachse für einen Roboterarm aus?
Beginnen Sie mit der Anwendung, nicht nur mit dem Hub. Prüfen Sie vor der Auswahl der Linearachse das Gewicht des Roboters, des Werkzeugs und des Werkstücks, den Verfahrweg, die Arbeitsposition, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Positioniergenauigkeit, die Momentbelastung, die Steifigkeit, den Montagegrund, den Antriebstyp, die Sicherheitsstopps und die Wartungszugänglichkeit.
Ist eine 7. Achse dasselbe wie eine Robotertransfereinheit?
In vielen industriellen Anwendungen ja. Robotertransfereinheit, Roboterbahn, Roboterlinearachse, Lineartransfereinheit und 7.-Achs-System werden häufig verwendet, um ein angetriebenes Linearsystem zu beschreiben, das die Roboterbasis bewegt. Die genaue Bezeichnung kann je nach Hersteller variieren, das technische Problem ist jedoch ähnlich.
Ist ein Riemenantrieb für die 7. Achse eines Cobots geeignet?
Ein Riemenantrieb eignet sich für die 7. Achse eines Cobots, wenn die Last leicht bis mittel ist und die Anwendung längere Verfahrwege oder höhere Geschwindigkeiten erfordert. Riemenspannung, Dehnung, Beschleunigung, Notstoppverhalten, Steifigkeit und Momentenbelastung sollten jedoch vor der endgültigen Auswahl geprüft werden.
Wann sollte eine Robotertransfereinheit einen Zahnstangenantrieb verwenden?
Für Industrieroboter mit langen Verfahrwegen, hohem Gewicht und hoher Einschaltdauer werden üblicherweise Zahnstangenantriebe eingesetzt. Sie ermöglichen lange Roboterbahnen, erfordern jedoch eine präzise Ausrichtung von Schienen und Zahnstange, Schmierung, Spielkontrolle, geeignete Getriebeauswahl, hohe Stabilität des Unterbaus und gute Wartungszugänglichkeit.
Warum ist das Drehmoment in einer Roboter-Linearachse wichtig?
Die Momentenbelastung gewinnt an Bedeutung, wenn der Roboterarm sich von der Führungsschiene entfernt, insbesondere wenn sich am Ende ein Werkzeug oder Werkstück befindet. Die Führungsblöcke verteilen die Last möglicherweise nicht gleichmäßig. Wird dies vernachlässigt, kann die Achse vibrieren, sich nur langsam stabilisieren, ungleichmäßig laufen oder schneller verschleißen.
Was verursacht Vibrationen in einer linearen Roboterbahn?
Vibrationen können durch geringe strukturelle Steifigkeit, schwache Basisunterstützung, ungenaue Schienenausrichtung, lange ungestützte Abschnitte, geringe Führungsabstände, hohe Beschleunigung, abrupte Stopps, übermäßige Armauslenkung oder flexible Antriebskomponenten verursacht werden. Der Roboter erreicht zwar möglicherweise noch die Position, das Werkzeug bleibt aber unter Umständen nicht stabil genug für den Prozess.
Welche Wartungsarbeiten sind an einer Roboter-Transfereinheit erforderlich?
Eine Robotertransfereinheit benötigt möglicherweise Schmierung der Führungsbahnen, der Zahnstangen oder Schnecken, Überprüfung der Riemenspannung, Inspektion der Kabelträger, der Sensoren, der Endschalter, der Referenzsensoren und der Endanschläge, Staubschutz und eine Reinigung entlang der Schiene. Der Wartungsplan sollte auf Last, Betriebszyklus und Arbeitsumgebung abgestimmt sein.
Fazit: Wählen Sie die Achse um die tatsächliche Bewegung des Roboters.
Eine längere Schiene kann den Verfahrweg des Roboters verlängern, aber nur die richtige Linearachse kann den realen Arbeitsbedingungen des Roboters gerecht werden.
Bei einem 7-Achs-Roboter sollte die Auswahl nicht allein auf der Hublänge basieren. Sie müssen vielmehr die Stationsabdeckung, die Werkstückabdeckung, die Indexierung bzw. koordinierte Bewegung, die gesamte bewegliche Last, die Roboterposition, das Momentenbelastungsmoment, den Antriebstyp, die Steifigkeit des Sockels, die Montagegenauigkeit, die Kabelführung, die Sicherheitsstopps und die Wartungszugänglichkeit berücksichtigen.
Für leichte Cobot-Transferanwendungen kann bei ausreichender Steifigkeit und Sicherheit eine riemengetriebene Achse oder ein kompaktes Modul genügen. Für präzise, wiederholgenaue Positionierung eignet sich hingegen ein schraubengetriebenes Modul. Bei schweren Industrierobotern mit langen Verfahrwegen und hoher Einschaltdauer sollte das Projekt in der Regel als kundenspezifische Roboter-Transfereinheit und nicht als einfache Auswahl eines Linearmoduls betrachtet werden.
Ziel ist es nicht nur, den Roboter weiter zu bewegen. Ziel ist es, den Roboter während der Ausführung der eigentlichen Produktionsaufgabe stabil, betriebsbereit und zuverlässig zu halten.
💡 Weiterführende technische Lektüre
- Um Betriebslast, Stoßlast, Haltelast und Arbeitszyklus vor der Auswahl von Führungskomponenten für eine Roboterbahn zu vergleichen, lesen Sie Folgendes: Dynamische vs. statische Tragfähigkeit von Linearführungen
- Um zu verstehen, wie sich die Vorspannung auf Steifigkeit, Vibrationen, Positionierstabilität und Lebensdauer von Linearführungssystemen auswirkt, lesen Sie: Vorspannung der Linearführung: Warum sie wichtig ist