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Immer komplexere Produkte in immer kleineren Losgrößen mit hoher Wirtschaftlichkeit zu produzieren stellt ihre Hersteller und damit die Maschinenund Anlagenbauer sowie Automatisierer vor enorme Herausforderungen Die Produktionsanlagen sollen sich selbsttätig auf Produktwechsel einstellen Dazu müssen sie zugleich produktiver und flexibler werden Im Maschinenund Produktionsanlagenbau galten jedoch maximale Produktivität und höchste Flexibilität lange Zeit als unvereinbar Als eines der Mittel zur Lösung dieses Konfliktes gelten Industrieroboter Seit der Markteinführung des ersten elektrisch angetriebenen Sechsachs-Knickarmroboters vor beinahe 50 Jahren übernehmen Roboter Arbeiten die für Menschen zu gefährlich zu kompliziert zu schwer zu schmutzig oder zu eintönig sind Seitdem lassen sich durch ihren Einsatz vor zwischen und nach den einzelnen Maschinen auch komplexe Produktionsketten durchgängig und mit hoher Flexibilität automatisieren Roboter-Flexibilität in die Maschinen Allerdings arbeiten Roboter bisher meist in eigenen Stationen den umzäunten Roboterzellen Dort bleiben sie allein oder unter sich Es gibt jedoch auch in und um Fertigungsoder Verpackungsmaschinen Aufgaben für deren Bewältigung sich Roboter mit ihrer Kraft ihrer Wiederholgenauigkeit und ihren sehr flexiblen Kinematiken anbieten Deshalb ist der Wunsch naheliegend die Vorteile der Robotik auch innerhalb einzelner Maschinen zu nutzen Denn Roboter sind wesentlich anpassungsfähiger als die zuvor oft verwendeten Vorrichtungen die meist als mechanische Sonderkonstruktionen für einen einzigen Verwendungszweck ausgeführt werden Integriert in Maschinen können Roboter Bearbeitungsschritte wie das Ein-Ausund Umspannen von Werkstücken zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten übernehmen Ebenso können sie in Verpackungsoder Montageanlagen Teile zuführen und positionieren sowie diese entstapeln und palettieren Die flexibleren Roboter lassen sich nicht nur einfacher den Produktionserfordernissen unterschiedlicher Produktvarianten anpassen sie können auch für Funktionen herangezogen werden die sich mit anderen Mitteln nur eingeschränkt oder überhaupt nicht realisieren ließen Dazu gehört ein vollautomatisches Umrüsten der Maschinenkonfiguration samt Werkzeugbestückung für einen Chargenoder Werkstückwechsel Integration mit Hürden Während Roboter in großen Produktionsstraßen in der Automobilindustrie seit Jahrzehnten zum Alltag gehören sind sie als integraler Bestandteil von Maschinen bisher nur selten anzutreffen Das hat durchaus nachvollziehbare Gründe Industrieroboter sind als völlig eigenständige Systeme konzipiert Deshalb verfügt jeder davon über eine eigene Steuerung Die Kommunikation zwischen einer Maschinensteuerung und der Robotersteuerung erfolgt meist über – teilweise sogar hart verdrahtete – Schnittstellen Das begrenzt die Möglichkeiten zur Synchronisierung der Bewegungsabläufe Deshalb lassen sich nicht ohne Weiteres die Zykluszeiten erreichen die von modernen Produktionsmaschinen erwartet werden Auch sonst ist der Aufwand zur Integration eines Roboters in Maschinen beträchtlich Engineering Diagnose und Wartung laufen über eigene meist proprietäre Systeme Sie erfolgen größtenteils mittels eigener Programmiersprachen Deshalb sind für die Roboterprogrammierung Spezialkenntnisse erforderlich Zudem lassen sich dadurch die Roboterprogramme nur schwer in die restliche Maschinenautomatisierung integrieren Nicht zuletzt deshalb schrecken viele Maschinenbauer vor dem Thema Robotik zurück Als Alternative zur Integration eines Roboters als autarke Gesamtmaschine bietet sich die direkte Integration einer Roboterkinematik in die Maschinenautomatisierung an Allerdings sind dabei einige Rahmenbedingungen zu beachten die bei der Verwendung eines Industrieroboters als Einzelmaschine nicht relevant sind Vor allem ist meist eine unbedingte Synchronität mit den oft sehr schnellen Bewegungsabläufen in der Maschine unabdingbar Nur ein kompromissloses Echtzeitverhalten sowohl bezüglich der Bewegungsausführung als auch in der Datenkommunikation ermöglicht das Zusammenfassen vieler Teilaufgaben im Produktentstehungsprozess und damit einhergehend eine erhebliche Steigerung des Automatisierungsgrades einer Maschine Integration mit Drive Es gibt mehrere Möglichkeiten zur direkten Integration der Roboterkinematik Egal ob Sechsachs-Knickarm-SCARAoder Delta-Roboter Die Motoren und Getriebe von Industrierobotern sind meist sehr sorgfältig auf deren mechanische Bewegungsachsen abgestimmt Gleiches gilt für ihr Zusammenspiel mit den Antriebsreglern oder -steuerungen In manchen Fällen sind diese noch dazu Sonderentwicklungen der Roboterhersteller Schnelle Ergebnisse ohne roboterseitige Kompatibilitätsthemen verspricht daher die Integration der Roboterkinematik als mechatronische Einheit also einschließlich der Servoverstärker und Antriebsregler Dabei kann sich ein Maschinenbauer oder Automatisierer auf die Ablaufsteuerung konzentrieren ohne sich um die Bahnsteuerung der Achsen kümmern zu müssen Das ist 17 Cobots und MRK | Schwerpunkt www industrialproduction de