Was ist ein Industrieroboter und wie viele Arten gibt es?

Roboter haben uns geholfen, einige der schwierigsten Probleme der Industrie zu lösen, von der Steigerung der Produktionskapazität bis zur Risikominderung.

Industrieroboter gibt es in allen Formen und Größen, aber es kommt darauf an, was jedes Unternehmen braucht. Im Allgemeinen übernehmen sie viele sich wiederholende und gefährliche Aufgaben. 

Deshalb möchten wir heute mit Ihnen über Industrieroboter sprechen, darüber, wie viele Arten es gibt und wie sie Unternehmen helfen.

Was sind Industrieroboter?

Erinnern Sie sich an den Film Wall-e? Nun, im Grunde sind Industrieroboter automatisierte Maschinen, die gebaut wurden, um sich wiederholende, gefährliche und schwierige Aufgaben schneller, effizienter und genauer zu erledigen als Menschen. 

So wie in dem Film Hunderte von Robotern auf der Erde sind, um sie zu säubern, weil der Sauerstoff für den Menschen nicht mehr atembar ist, so können Roboter in Unternehmen bestimmte gefährliche Aufgaben mit größerer Präzision erledigen als wir. 

Sie verringern die Abhängigkeit von menschlichen Arbeitskräften, erhöhen die Produktivität und die Kapazität des Prozesses, in den sie eingebunden sind. Die Wahl des richtigen Roboters vom richtigen Hersteller ist der Schlüssel zum Aufbau eines erfolgreichen Industrieunternehmens.

Was bedeutet das? Es gibt mehrere Arten von Robotern: kartesische, gelenkige, zylindrische, Delta- und Polarroboter und viele mehr. Wenn Sie den Film Wall-e aufmerksam gesehen haben, werden Sie sogar mehr als einen erkennen, wenn wir darüber sprechen.

Funktionselemente eines Industrieroboter

Kommen Sie, Roboterkonzepte sind nicht neu für uns. In verschiedenen Büchern und antiken mythologischen Artefakten finden sich Hinweise auf Geräte, die den Menschen bei ihren täglichen Aktivitäten helfen sollen. Wir scheinen gerne Befehle zu erteilen, meinen Sie nicht auch?

Doch erst in jüngster Zeit wurden bedeutende Entwicklungen in der Robotik eingeführt, die durch neue mechanische, elektrische und elektronische Technologien ermöglicht wurden. 

Als die Fähigkeiten der elektromechanischen Systeme ihren Höhepunkt zu erreichen schienen, ermöglichten die Fortschritte in der Informations- und Kommunikationstechnologie den Robotern, den nächsten Schritt zu machen und bessere Funktionen anzubieten.

Roboter sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken und werden heute in fast allen Industriezweigen eingesetzt, aber wie alles andere haben auch sie bestimmte Elemente, die sie zum Funktionieren bringen:

• Steuerung: Dies ist die Komponente, die den Roboter mit dem Speicher und der Verarbeitungsleistung versorgt, die er für seinen Betrieb benötigt. Man kann sagen, dass sie das Äquivalent zu unserem Gehirn ist, nur eben im Roboter.
• Sensoren: Roboter verwenden Sensoren, um Daten aus ihrer Umgebung zu sammeln. Sie sind das Äquivalent zu den Augen und Ohren des Roboters.
• Antrieb und Energieversorgung: Ein Roboter kann elektrische, pneumatische, hydraulische oder andere Antriebsarten verwenden, um die für seinen Betrieb benötigte Energie zu gewinnen und umzuwandeln.
• Roboterarm: Roboterarme sind Strukturen, die aus mehreren Segmenten bestehen, die durch Gelenke und/oder Glieder miteinander verbunden sind und einen menschlichen Arm nachahmen sollen. Diese Gelenke können so programmiert werden, dass sie sich in die gewünschte Richtung bewegen.
• End-of-Arm-Tools: EOATs (End-of-Arm-Tools) sind kundenspezifische Ausrüstungen/Aktoren, die am Ende eines Roboterarms angebracht sind und zur Durchführung spezifischer Arbeiten wie Schweißen, Materialhandhabung, Lackieren, Montage usw. verwendet werden. Einige Industrieroboter unterstützen die Austauschbarkeit von EOATs, so dass sie verschiedene Operationen durchführen können.

Wo werden Industrieroboter eingesetzt?

Sie denken vielleicht, dass Industrieroboter nur von großen Unternehmen eingesetzt werden, aber wir können Ihnen sagen, dass das nicht stimmt. 

Tatsächlich entscheiden sich immer mehr kleine und mittlere Unternehmen für diese Art von Technologie, warum? Weil sie durch die Automatisierung bestimmter Prozesse die Rentabilität steigern und die Produktionskosten senken können.

Eines der Ziele der Industrierobotik besteht darin, die Produktionslinien zu optimieren, indem sie flexibler und an die spezifischen Bedürfnisse jedes Kunden und/oder Unternehmens anpassbar gemacht werden.

• Schweißen: wurde in den 1980er Jahren populär, da es die Produktivität steigerte und die Arbeiter sicherer vor Verbrennungen machte.
• Materialtransport: wird zum Bewegen, Verpacken und Sortieren von Produkten eingesetzt. Sie können auch Funktionen automatisieren, die den Transport von Teilen von einem Gerät zum anderen betreffen. Die direkten Arbeitskosten werden gesenkt und ein Großteil der mühsamen und gefährlichen Tätigkeiten entfällt.
• Maschinenbeschickung: Bei der Roboterautomatisierung für die Maschinenbeschickung handelt es sich um das Be- und Entladen von Maschinen mit Rohstoffen zur Bearbeitung und Überwachung der Maschine bei der Ausführung einer Aufgabe.
• Verpackung: Die meisten Produkte werden vor dem endgültigen Versand mehrmals bearbeitet. Die robotergestützte Kommissionierung und Verpackung erhöht die Geschwindigkeit und Genauigkeit und senkt gleichzeitig die Produktionskosten.

Zwar werden Industrieroboter hauptsächlich für diese und andere Zwecke eingesetzt, aber in den letzten Jahren haben sie auch in anderen Bereichen Fuß gefasst

• Sicherheit und Rettung: Erkennung und Bewertung von Bedrohungen, Sammlung und Übermittlung von Informationen in Echtzeit, Transport von Gütern… Die autonome mobile Robotik kann in den Bereichen Sicherheit, Rettung und Verteidigung einen wichtigen Beitrag leisten.
• Landwirtschaft: Industrieroboter werden zunehmend eingesetzt, um Früchte zu ernten, den Zustand einer Ernte zu erkennen, zu begasen oder zu sortieren, um Lebensmittelabfälle zu vermeiden.
• Bauwesen: Die frühzeitige Erkennung von Fehlern, die Automatisierung gefährlicher Aufgaben oder die Überwachung und Inspektion sind nur einige der Aufgaben, die ein Industrieroboter im Bausektor übernehmen kann.
• Gesundheitswesen: Wie bereits erwähnt, sind kollaborierende Roboter bei Aufgaben wie dem Transport von Lebensmitteln oder Vorräten, der Unterstützung bei chirurgischen Eingriffen, der Teleassistenz oder bei Verwaltungsaufgaben bereits weit verbreitet.

Arten von Industrierobotern mit ihren Vor- und Nachteilen

So wie es eine Vielzahl von Hilfsmitteln gibt, gibt es auch verschiedene Arten von Industrierobotern, denn ein und derselbe Roboter kann keine unterschiedlichen Aufgaben erfüllen, wenn er nicht dafür ausgelegt ist. 

1. Kartesischer Roboter

Diese auch als Portalroboter bezeichneten Industrieroboter führen lineare Bewegungen im Raum aus. Sie bewegen sich entlang der X-, Y- und Z-Achse, die alle orthogonal/rechtwinklig zueinander sind. 

Diese Roboter haben ihren Namen vom kartesischen Koordinatensystem, das Punkte im Raum entsprechend ihrer kürzesten Abstände zu vordefinierten Achsen darstellt. 

Kartesische Roboter werden für Pick-and-Place-Anwendungen eingesetzt, wie sie in der Verpackungs- und Inspektionsbranche üblich sind. Sie werden auch für die Automatisierung von Schneid-, Plot-, 3D-Druck- und CNC-Anwendungen eingesetzt.

Vorteile

• Einfacher Aufbau und Betrieb.
• Hohe Genauigkeit bei der Ausführung von Aufgaben.
• Sie gehören zu den preisgünstigsten Robotern in der Branche.

Nachteile

• Sie nehmen viel mehr Platz ein als andere Roboter.
• Sie führen ihre Aufgaben mit begrenzter Geschwindigkeit aus.
• Sie haben nicht so viel Flexibilität.

2. Knickarmroboter

Knickarmroboter sind Industrieroboter mit drehbaren Gelenken. Die Gelenke werden durch Servomotoren betätigt und als Roboterachsen bezeichnet. Die Bewegungen von einfachen Knickarmrobotern ähneln denen eines menschlichen Arms. 

In komplexen Konfigurationen kann die Anzahl solcher Gelenke bis zu 10 oder sogar mehr betragen, da sie verschiedene Arten von Maschinen umfassen. 

Daher ist die Liste der Anwendungen im Vergleich zu anderen enorm. Um nur einige zu nennen, werden diese Roboter zum Lackieren, Beschichten, Schweißen und Verpacken eingesetzt.

Vorteile 

• Sie bieten eine größere Flexibilität bei der Ausführung ihrer Aufgaben.
• Gleichzeitig haben sie eine höhere Geschwindigkeit und steigern so die Produktivität.

Nachteile

• Sie sind aufgrund der Bewegungen, die sie ausführen können, komplexer als andere Arten von Robotern.
• Sie haben einen höheren Preis, von der Anschaffung bis zur Wartung.

3.Zylindrischer Roboter

Zylindrische Roboter sind Industrieroboter mit einem Drehgelenk an der Basis, das mit einer Achse verbunden ist, deren Arm ein prismatisches Gelenk hat. Der Roboter hat drei Bewegungsachsen, von denen zwei linear und eine kreisförmig sind. 

Die Achse, die mit der Basis des Roboters verbunden ist, kann sich drehen, und der Arm kann sich auf und ab bewegen und sogar ausfahren, um einen zylindrischen Arbeitsraum zu bilden.

Vorteile 

• Es handelt sich um einen der Robotertypen mit der höchsten Tragfähigkeit.

Nachteile

• Benötigt viel mehr Platz.

 

4. Delta-Roboter

Delta-Roboter sind Industrieroboter, die auf einem starren dreieckigen Rahmen aufgebaut sind. Der Rahmen ist direkt über dem Arbeitsbereich angebracht, und in jedem Arm befindet sich ein drehmomentstarker Servomotor. 

Die Motorwelle ist mit einem Arm, dem so genannten Bizeps, verbunden, der sich senkrecht zur Drehachse des Motors erstreckt. Das andere Ende des Bizeps ist mit Stangen verbunden, die in Form eines Parallelogramms angeordnet sind. 

Vorteile 

• Hohe Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Nachteile

• Kann nicht viel Gewicht tragen.

5. Sphärischer Roboter

Diese auch als Polarroboter bezeichneten Industrieroboter verfügen über zwei Drehgelenke und ein Lineargelenk. Die Drehgelenke ermöglichen die Rotationsbewegung und die vertikale Anhebung des Roboters. 

Das Lineargelenk ermöglicht die Ausdehnung des Roboterarms, so dass er seinen Arbeitsraum um sich selbst herum erweitern kann, was zu einer kugelförmigen Arbeitsumgebung führt. 

Heutzutage werden Polarroboter meist durch Knickarmroboter ersetzt, da diese eine bessere Leistung erbringen. Sie werden nach wie vor für Spritzgießen, Materialhandhabung, Schweißen und einige andere allgemeine Anwendungen eingesetzt.

Vorteile 

• Ausgezeichnete Fähigkeit zum Heben von Lasten.

Nachteile

• Nutzt den Arbeitsraum nicht aus.
• Komplexere Konstruktion als bei anderen Robotern.
• Die Wartungskosten sind unwirtschaftlich.

 

6. SCARA-Roboter

SCARA ist ein Akronym für Selective Compliance Assembly Robot Arm oder Selective Compliance Articulated Robot Arm, da es ziemlich kompliziert zu nennen ist.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei SCARAs um spezielle Knickarmroboter, die über Drehgelenke verfügen. Sie sind in der X-, E- und Y-Achse mechanisch nachgiebig und in der Z-Achse starr.

Zu den wichtigsten Anwendungen für SCARA-Roboter gehören Aufgaben wie das Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place, die eine hohe Präzision erfordern. Sie sind vielseitig einsetzbar, da sie für Anwendungen wie Gravieren, Materialhandhabung und mehr verwendet werden können.

Vorteile 

• Sie sind die besten Roboter für sich wiederholende Aufgaben.
• Geringer Platzbedarf und einfach zu installieren.
• Mäßig hohe Geschwindigkeiten für beste Leistung.

Nachteile

• Nicht für schwere Lasten geeignet.

7. Kollaborativer Roboter

Kollaborative Roboter sind Industrieroboter, die ihren Arbeitsbereich mit uns teilen und die Aufgaben ausführen, für die sie entwickelt wurden. Da man davon ausgeht, dass sich kollaborierende Roboter in unmittelbarer Nähe des Menschen aufhalten, sind sie so konzipiert, dass sie sicher sind.

Diese Art von Robotern verwendet verschiedene Sensoren, um sicherzustellen, dass sie unerwartetes menschliches Verhalten erkennen und sicher arbeiten. Manchmal werden sie so konstruiert, dass sie mit reduzierter Geschwindigkeit und Kraft arbeiten, wenn ein Mensch in der Nähe ist. 

Dennoch müssen sie ihre Produktivität und Effizienz aufrechterhalten, damit sich ihr Einsatz in der Industrie wirklich lohnt. Für kollaborative Roboter gibt es eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. Schrauben, Polieren, Versiegeln, Kommissionieren von Behältern und vieles mehr.

Vorteile 

• Sicher für die Arbeiter.
• Einfach zu bedienen.
• Anpassungsfähig und flexibel.

Nachteile

• Begrenzte Geschwindigkeit.
• Hohe Wartungskosten.
• Erfordert die Einhaltung einer Arbeitsgenehmigung.

Kann ein Roboter Ihr industrielles Wachstum verbessern?

Die Antwort auf diese Frage ist ein klares Ja, aber Sie müssen bereit sein, den Schritt zur Automatisierung in Ihrem Unternehmen zu tun. Das ist nicht einfach und nicht gerade billig, aber es ist sicherlich ein wichtiger Schritt zur Steigerung der Produktivität.

Es stehen Ihnen jedoch verschiedene Arten von Robotern zur Verfügung, die Ihnen den Einstieg erleichtern können, natürlich abhängig von den Bedürfnissen Ihres Unternehmens. Das bringt uns zu den nächsten 2 Fragen:

Welcher Roboter würde am besten zu Ihrem Unternehmen passen? Wie viele Roboter würden Sie erkennen? Lassen Sie uns nicht im Unklaren, wir würden uns freuen, von Ihnen in den Kommentaren zu hören.