Einfache Kinematik für spezialisierte Aufgaben
Zylindrische Roboter
Zylindrische Roboter, auch Säulenroboter genannt, zeichnen sich durch ein kinematisches System aus, das hauptsächlich auf Bewegung basiert Drehung um die vertikale Achse und linear entlang der Z-Achse. Häufig verfügen sie außerdem über eine zusätzliche Reichweitenachse, mit der Komponenten in kurzer Entfernung von der Säule präzise dosiert, aufgenommen oder platziert werden können. Diese mechanische Anordnung macht einen zylindrischen Roboter besonders geeignet für Aufgaben, die regelmäßige Drehbewegungen und Auf-Ab-Bewegungen erfordern, insbesondere wenn Produktionsstationen radial um die Drehachse angeordnet sind.
Warum zylindrische Roboter in Betracht ziehen?
Einfache Konstruktion und niedrige Wartungskosten: Weniger komplexe Gelenke und einfachere Antriebe reduzieren die Zahl potenzieller Fehlerquellen und senken Servicekosten.
Einfache Integration: Dank der begrenzten Anzahl von Bewegungen, Drehung plus vertikale Bewegung und optional Reichweite, lässt sich ein Zylinderroboter bei wiederkehrenden rotierenden Anwendungen häufig einfacher programmieren und schneller implementieren.
Platzersparnis: Die Säulenkonstruktion benötigt wenig horizontale Fläche, was in engen Hallen oder dicht angeordneten Arbeitsstationen von Vorteil sein kann.
Zylindrische Roboter
Aufbau und Funktionsprinzip
Zylindrische Roboter unterscheiden sich von kartesischen und Knickarmrobotern durch eine vertikale Säule, die Z-Achse, und die Möglichkeit zur Drehung um diese Achse. In vielen Konstruktionen kommt zusätzlich eine radiale Ausladung hinzu, mit der das Werkzeug, zum Beispiel ein Greifer, horizontal bewegt werden kann.
Mechanische Konstruktion
- Säule (Z-Achse) Der Roboter basiert auf einer vertikalen Säule, entlang der sich ein Arm oder Schlitten bewegt. Dies ermöglicht Auf- und Abwärtsbewegungen, sodass Komponenten auf unterschiedlichen Ebenen aufgenommen oder abgelegt werden können.
- Rotationsachse Meist an der Basis der Säule angeordnet, ermöglicht sie dem Roboter eine Drehung in der horizontalen Ebene. Dadurch kann ein Roboterarm mehrere kreisförmig angeordnete Stationen bedienen. Ausleger / Radius (optional)
- Ausleger / Radius (optional) Ermöglicht dem Werkzeug, beispielsweise einem Greifer oder Sensor, sich weiter von der Säulenachse zu entfernen und dadurch die horizontale Reichweite des Roboters zu vergrößern. Bei einigen Konstruktionen kann dies eine zusätzliche Linear- oder Drehachse sein.
Antrieb und Steuerung
- Schrittmotoren oder Servoantriebe Sie steuern die Bewegung um die Drehachse und entlang der vertikalen Achse (Z). Abhängig von den Genauigkeitsanforderungen werden Schrittmotoren eingesetzt, die günstiger, jedoch weniger präzise sind, oder Servoantriebe mit höherer Präzision und Dynamik.
- Steuerungen und HMI-Panels Zylinderroboter können über typische PLC-Steuerungen oder spezielle Controller des Herstellers bedient werden. Die Software ist meist weniger komplex als bei Gelenkrobotern, was die Implementierung erleichtert.
- Sensoren und Sicherheitssysteme Je nach Anwendung können Endschalter, Lichtvorhänge oder Bildverarbeitungssysteme integriert werden. Häufig reichen jedoch einfache Sicherheitslösungen aus, wenn der Roboter in einer abgegrenzten Zone arbeitet.
Bewegungsart
- Komplexe zylindrische Bewegung Ein zylindrischer Roboter kombiniert eine lineare Bewegung entlang der vertikalen Achse mit einer Drehung um seine eigene Basis. Diese Kombination ermöglicht die Bedienung mehrerer um den Roboter angeordneter Arbeitsstationen und macht ihn zu einer idealen Lösung für Prozesse, die Flexibilität und Wiederholgenauigkeit erfordern.
- Präzise Manipulation Dank einstellbarer Armreichweite kann ein zylindrischer Roboter in unterschiedlichen Radien um seine Hauptachse arbeiten. Dadurch lässt sich die Bewegung an die Besonderheiten des Prozesses anpassen, vom einfachen Teiletransport bis zu präziseren Aufgaben wie Verpackung oder Montage.
- Begrenzte Anzahl von Achsen: typischerweise 2-3 Freiheitsgrade, Rotation + vertikale Bewegung + Radius, im Vergleich zu bis zu 6 bei Knickarmrobotern.
- Wartungsfreundlichkeit: Weniger Verbindungsstellen und mechanische Gelenke bedeuten weniger Komponenten, die gewartet werden müssen.
- Intuitive Programmierung: Bewegungen, die in einer Drehachse und einer vertikalen Achse sowie gegebenenfalls mit Ausleger definiert werden, sind relativ einfach zu programmieren.
Wichtigste Vorteile
Wichtigste Vorteile von Zylinderrobotern
Zylindrische Roboter wirken möglicherweise weniger vielseitig als Knickarm- oder kartesische Roboter, verfügen jedoch über eine Reihe von Eigenschaften, die sie für ausgewählte Anwendungen besonders attraktiv machen:
- Kompakte und stabile Konstruktion Die Hauptsäule benötigt nur sehr wenig horizontalen Platz. Dadurch kann der Roboter nahe an anderen Maschinen positioniert werden, ohne wertvolle Bodenfläche in der Produktionshalle zu beanspruchen.
- Niedrige Betriebskosten Weniger Gelenke und ein vereinfachter mechanischer Aufbau bedeuten weniger Verschleißteile. Dies führt in der Regel zu niedrigeren Service- und Ersatzteilkosten.
- Einfache Bedienung und Konfiguration Die einfache Kinematik bedeutet eine kürzere Lernkurve für Bediener und Ingenieure. Häufig sind keine fortschrittlichen Offline-Systeme oder 3D-Simulationen erforderlich, um grundlegende Bewegungen eines zylindrischen Roboters zu programmieren.
- Stabilität bei Drehung und Vertikalbewegung Bei Aufgaben, die regelmäßige Drehungen um die eigene Achse und vertikale Bewegungen erfordern, etwa beim Dosieren oder Entnehmen von Komponenten aus einer Trommel, liefert ein zylindrischer Roboter besonders wiederholgenaue Ergebnisse.
Industrielle Anwendungen
Zylinderroboter
Obwohl zylindrische Roboter kinematisch weniger fortschrittlich wirken als Gelenk- oder kartesische Roboter, sind sie in manchen Prozessen nahezu unersetzlich. Nachfolgend stellen wir ihre häufigsten Einsatzbereiche vor:
Drehen und Dosieren
Rotierende Flüssigkeitsdosierung
Wenn eine Dosiereinheit um eine zentrale Achse rotieren und sich vertikal entlang Z bewegen muss, bietet ein zylindrischer Roboter Einfachheit und Wiederholgenauigkeit.
Automatisches Auftragen von Substanzen
Farben, Klebstoffe, Schmiermittel - Dosierung entlang der vertikalen Achse und Rotation zur gleichmäßigen Verteilung des Mediums auf einem rotierenden Bauteil.
Rotierende Maschinen und Trommeln
Entnahme von Teilen aus einer Trommel
In Prozessen, bei denen Komponenten zufällig in einer rotierenden Trommel liegen, kann ein zylindrischer Roboter um die Säulenachse rotieren, sich vertikal bewegen und Teile effizient entnehmen.
Radiale Sortierung
Wenn Arbeitsstationen rundherum angeordnet sind, kann ein Säulenroboter leicht zwischen den Punkten wechseln und dabei Dreh- und Vertikalbewegungen ausführen.
Einfache Montageanwendungen
Vertikales Stapeln von Komponenten
Wenn präzise Auf- und Abbewegungen sowie Rotation ausreichen, um Teile in vorbereitete Aufnahmen einzusetzen.
Anziehen von Schrauben oder Muttern
Begrenzte Rotation und Höhenverstellung können bei einheitlichen Montageprozessen ausreichen, ohne komplexe Bewegungen in mehreren Ebenen zu erfordern.
Maschinenbedienung
Vertikale Last
Ein zylindrischer Roboter kann Rohstoffe aus einer Zone aufnehmen, entlang der Z-Achse anheben, drehen und anschließend in eine Bearbeitungsmaschine oder am nächsten Arbeitsplatz ablegen.
Be- und Entladen
Dank seiner einfachen Bewegungen eignet er sich gut für Maschinen, die kreisförmig angeordnet sind, oder für kleine Arbeitsbereiche, in denen nur eine bestimmte Tätigkeit automatisiert werden soll.
Qualitätskontrolle und Tests
Positionierung einer Kamera oder eines Sensors
Begrenzte Rotation und vertikale Bewegung können für die sequenzielle Inspektion mehrerer Punkte an einem Bauteil ausreichend sein.
Einfache Press- oder Anziehtests
Wenn eine wiederholbare Druckkraft entlang der Z-Achse und die Möglichkeit, eine Komponente um einen ausgewählten Winkel zu drehen, wichtig sind.
Zylinderroboter
Branchen, in denen zylindrische Roboter am häufigsten eingesetzt werden
Dank einfacher Kinematik und stabiler vertikaler sowie rotierender Bewegungen werden zylindrische Roboter in verschiedenen Branchen eingesetzt. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für Bereiche, in denen dieser Robotertyp besonders geschätzt wird:
Entnahme kleiner Teile aus einer Trommel und Ablage auf einem Montageförderer.
Dosieren von Lötpaste oder Platzieren kleiner Bauteile entlang der vertikalen Achse.
Handhabung von Produkten aus rotierenden Trommeln, zum Beispiel in Verpackungs- oder Sortierprozessen.
Gleichmäßiges Auftragen von Zusatzstoffen oder Gewürzen in einer vertikalen Dosierbewegung.
Dosierung von Flüssigkeiten wie Parfüms, Cremes oder Reinigungsmitteln mithilfe rotierender und vertikaler Bewegungen.
Aufnehmen und Ablegen von Flaschen oder Gläsern, die rund um die Achse des Roboters angeordnet sind.
Entnahme von Fläschchen aus Rundmagazinen, Dosierung von Medikamenten, Versiegelung und Etikettierung von Verpackungen.
Qualitätskontrolle durch Einpressen oder Messung der Kontaktkraft.
Entnahme gespritzter Teile aus einem rotierenden Formtisch und Ablage im Kühlbereich.
Handhabung kleiner Komponenten in Pick-&-Place-Prozessen, bei denen Arbeitsplätze um die Drehachse angeordnet sind.
Rotierende Manipulation von Proben, Dosierung von Reagenzien entlang der vertikalen Achse.
Testanwendungen, die zyklisches Andrücken oder Festigkeitsprüfungen in einem begrenzten Bewegungsbereich erfordern.
In Branchen, in denen wiederholbare Dreh- und Vertikalbewegungen wichtig sind und der Prozess weder komplexe Bahnen noch hohe Traglasten erfordert, eignen sich zylindrische Roboter besonders gut. Sie senken die Automatisierungskosten und beschleunigen die Inbetriebnahme neuer Produktionslinien.
Zylinderroboter
Technische Anforderungen und Integration
Zylindrische Roboter besitzen zwar eine relativ einfache Kinematik, erfordern jedoch trotzdem eine geeignete Anpassung an die Arbeitsbedingungen und eine korrekte Integration in die Produktionslinie. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Aspekte, die vor der Implementierung berücksichtigt werden sollten:
Betriebsparameter
Drehbereich
Wie groß muss der Drehwinkel sein, um rund um die Station angeordnete Teile zu handhaben? Einige Modelle bieten Drehungen bis 360 Grad, andere ermöglichen vollständige wiederholte Rotationen.
Nutzlast und Geschwindigkeit
Obwohl typische zylindrische Roboter für kleinere Lasten eingesetzt werden, sollte die maximale Nutzlast auf der vertikalen Z-Achse geprüft werden. Auch die zulaessige Drehgeschwindigkeit ist wichtig, um Vibrationen bei schnelleren Zyklen zu vermeiden.
Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit
Bei einigen Prozessen wie Dosierung und Prüfung ist eine hohe Präzision bei der Positionierung der Z-Achse und des Drehwinkels erforderlich. Der Wiederholgenauigkeitsparameter wird üblicherweise in Millimetern oder Mikrometern angegeben.
Integration mit Steuerungssystemen
PLC und Kommunikationsprotokoll
Zylindrische Roboter arbeiten häufig mit gängigen Protokollen wie EtherCAT, Profinet und Modbus. Für einfache Anwendungen reicht eine Standard-PLC zur Steuerung der Z-Achse und der Drehachse aus.
Software und Programmierung
Anbieter stellen üblicherweise eigene Umgebungen zur Erstellung von Bewegungsbahnen bereit, häufig reicht jedoch standardmäßige sequenzielle PLC-Programmierung aus. Dank der begrenzten Anzahl von Achsen kann die Programmierung sehr intuitiv sein.
Sicherheit und Sensoren
Wenn im Arbeitsbereich des Roboters keine Personen vorgesehen sind, reichen standardmäßige Schutzumzäunungen oder Lichtvorhänge aus. Bei komplexeren Anwendungen, zum Beispiel Werkzeugwechsel, können zusätzliche Positionssensoren oder ein Bildverarbeitungssystem sinnvoll sein.
Umgebungsbedingungen
Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Zylindrische Roboter müssen an die Bedingungen der jeweiligen Produktionsumgebung angepasst sein, zum Beispiel Kühlräume in der Lebensmittelindustrie oder höhere Luftfeuchtigkeit in Laboren.
Staub und Verunreinigungen
Wenn der Prozess Staub, Späne oder Metallpartikel erzeugt, sollten geeignete Schutzabdeckungen und Dichtungen eingesetzt werden, zum Beispiel mit einer den Bedingungen entsprechenden IP-Schutzart.
Kompatibilität mit Industrie 4.0
Bei der Arbeit mit IoT-Systemen, die Betriebsdaten von Robotern erfassen, sollte geprüft werden, ob der zylindrische Roboter mit Kommunikationsmodulen für Fernüberwachung und Diagnose ausgestattet werden kann.
Zylindrische Roboter
Vergleich mit anderen Robotertypen
Zylindrische Roboter sind Maschinen mit einer einfachen und effizienten Konstruktion, die Bewegungen in einem zylindrischen Koordinatensystem ermöglicht: Rotation, vertikale Bewegung und optional Reichweite. Mit einer geringen Achsenzahl, normalerweise 2-3, sind sie besonders einfach zu bedienen, zu warten und zu programmieren. Sie sind eine ideale Lösung für Anwendungen, die Wiederholgenauigkeit, Präzision und zuverlässige Leistung erfordern. Um ihre Möglichkeiten vollständig zu verstehen und die beste Technologie für Ihre Prozesse auszuwählen, lohnt sich der Vergleich mit anderen Robotertypen wie kartesischen Robotern, SCARA-, Knickarm-, Delta-, kollaborativen Cobots oder Portalrobotern.
Zylindrische Roboter vs. kartesisch (XYZ)
Kinematik und Bewegungsbereich
Zylinderroboter verbinden eine Drehbewegung um eine vertikale Achse mit linearer Bewegung entlang dieser Achse (Z) und häufig mit einer zusätzlichen radialen Auslegerachse. Kartesische Roboter (XYZ) arbeiten entlang dreier linearer Achsen, wodurch einfache Bewegungsbahnen, etwa entlang X, Y und Z, leichter zu definieren sind. Zylinderroboter können kompakter um die Drehachse angeordnet sein, während kartesische Systeme häufig mehr Fläche benötigen, dafür aber klare orthogonale Bewegungen bieten.
Anwendungen
Zylinderroboter werden dort gewählt, wo Bauteile oder Stationen um eine Rotationsachse angeordnet sind, zum Beispiel bei Maschinen mit zylindrischer Kammer oder Anwendungen nach dem Prinzip „aufnehmen und drehen, anschließend anheben, Z“. Kartesische Roboter, XYZ, eignen sich besonders für Prozesse mit langen geraden Verfahrwegen, zum Beispiel 3D-Druck, Fräsen oder präzises Pick-and-Place auf großen Flächen.
Wann wählen?
Wenn Sie einen einfachen und zuverlässigen Roboter für Drehbewegungen um eine Achse zusammen mit vertikaler Z-Bewegung benötigen und die Arbeitsplätze um ihn herum angeordnet sind, kann ein Zylinderroboter ausreichend und wirtschaftlich sein. Wenn Sie dagegen einen großen X-Y-Arbeitsbereich haben und Wiederholgenauigkeit bei linearen Bewegungen entscheidend ist, ist ein kartesischer XYZ-Roboter vielseitiger.
Zylinderroboter vs. SCARA
Konstruktion und Dynamik
SCARA-Roboter verfügen über zwei Drehgelenke in der horizontalen Ebene und eine starre vertikale Z-Achse, was ihnen sehr hohe Geschwindigkeit und Präzision bei Montage- oder Pick-and-Place-Aufgaben verleiht. Zylindrische Roboter können sich zwar ebenfalls um ihre eigene Achse drehen, erreichen jedoch meist nicht dieselbe horizontale Dynamik und konzentrieren sich stattdessen auf die Bedienung von um sie herum angeordneten Arbeitsstationen sowie vertikale Bewegungen.
Anwendungen und typische Vorteile
SCARA-Roboter eignen sich besonders für den schnellen Teiletransport und die Montage kleiner Komponenten, vor allem bei begrenztem Platzangebot. Zylindrische Roboter sind dagegen für Anwendungen geeignet, bei denen eine weniger komplexe Kinematik, also Rotation plus Reichweite plus vertikale Bewegung, ausreicht, zum Beispiel bei einfachen Dosierlinien oder bei der Maschinenbeladung, wenn Teile rund um den Roboter angeordnet sind. SCARA-Roboter erfordern in der Regel eine präzise geplante ebene Bahn, bieten jedoch eine höhere Geschwindigkeit und Zykluswiederholgenauigkeit.
Wann wählen?
Wenn Ihre Anwendung extrem kurze Zykluszeiten und überwiegend Arbeiten in einer Ebene erfordert, zum Beispiel das Befestigen kleiner Komponenten oder Pick-and-Place, ist SCARA die bessere Wahl. Sind Teile dagegen rund um den Roboter angeordnet und erfordert die Aufgabe eine einfache Drehung um einen bestimmten Winkel plus Bewegung entlang der vertikalen Z-Achse, kann ein zylindrischer Roboter ausreichend und günstiger in der Wartung sein.
Zylindrische Roboter vs. Gelenkroboter (Roboterarme)
Freiheitsgrade und Bewegungsumfang
Gelenkroboter, Roboterarme, verfügen über 4 bis 6 Drehachsen und bieten dadurch eine hohe Flexibilität. Sie können komplexe Bahnen in mehreren Ebenen ausführen. Zylindrische Roboter bieten hauptsächlich eine Drehbewegung um die eigene Achse sowie eine vertikale Bewegung entlang Z, gegebenenfalls mit zusätzlicher Ausladung. Dadurch ist ihr Bewegungsbereich deutlich eingeschränkter als bei Gelenkrobotern.
Anwendungen
Knickarmroboter bewähren sich sehr gut bei Aufgaben wie Schweißen, Lackieren, Montage in verschiedenen Orientierungen und CNC-Maschinenbeschickung. Zylindrische Roboter eignen sich besser, wenn vertikale Bewegung und begrenzte Rotation ausreichen, beispielsweise beim Entnehmen von Teilen aus einer rotierenden Trommel und dem Übergeben an eine oder zwei Stationen entlang des Umfangs.
Wann wählen?
Wenn Sie Vielseitigkeit und Bewegungen in vielen räumlichen Richtungen benötigen, ist ein Knickarmroboter kaum zu übertreffen. Wenn die Anwendung dagegen nur vertikale Bewegungen und Drehungen in einem Radius um die Basis erfordert, erfüllt ein zylindrischer Roboter die Aufgabe einfacher und kostengünstiger.
Zylindrische Roboter vs. Delta
Kinematik und Bewegungsbereich
Delta-Roboter verwenden eine fortschrittliche Kinematik auf Basis von drei oder vier Armen, die an einer gemeinsamen Plattform über dem Arbeitsbereich befestigt sind. Dadurch erreichen sie außergewöhnlich hohe Geschwindigkeiten bei der Handhabung kleiner Komponenten. Zylindrische Roboter drehen sich um eine vertikale Achse und können sich entlang der Z-Achse bewegen, optional mit radialer Erweiterung. Dadurch besitzen sie einen begrenzteren Bewegungsbereich und im Allgemeinen geringere Dynamik.
Anwendungen und Eigenschaften
Delta-Roboter dominieren extrem kurze Pick-&-Place-Zyklen, hauptsächlich mit leichten Objekten, beispielsweise in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie. Zylindrische Roboter eignen sich besser für einfachere Aufgaben. Sie können sich um die eigene Achse drehen, ein Bauteil an einer Station aufnehmen und zu einer anderen bewegen, insbesondere wenn die Stationen kreisförmig angeordnet sind. Die extrem hohen Geschwindigkeiten und die dynamische Präzision von Delta-Robotern erreichen sie jedoch nicht.
Wann wählen?
Wenn der extrem schnelle Transfer kleiner Teile, Hunderte Zyklen pro Minute, Priorität hat, wählen Sie einen Delta-Roboter. Ist der Prozess weniger dynamisch und erfordert lediglich eine vertikale Drehbewegung sowie eine einfache Bahn, zum Beispiel Auf-Ab, ohne komplexe Kinematik, reicht ein zylindrischer Roboter aus und ist häufig günstiger im Betrieb.
Zylindrische Roboter vs. Cobots (kollaborative Roboter)
Sicherheit und Interaktion mit Bedienern
Cobots wurden für die direkte Zusammenarbeit mit Menschen entwickelt, englisch collaborative robots. Sie verfügen über integrierte fortschrittliche Sicherheitssysteme, die Kollisionen erkennen und eine Arbeit Seite an Seite mit dem Bediener ermöglichen. Zylindrische Roboter sind klassische Industriekonstruktionen, die bei höheren Geschwindigkeiten oder Traglasten in der Regel Schutzumhausungen oder Lichtvorhänge erfordern.
Anwendungen
Bei Aufgaben mit Mensch-Roboter-Interaktion, z. B. Montageunterstützung, bei der der Roboter dem Bediener Teile reicht, haben Cobots aufgrund integrierter Sicherheitsmechanismen und schneller Umprogrammierbarkeit Vorteile. Zylinderroboter eignen sich am besten für feste, wiederkehrende Dreh- und Vertikalbewegungen, bei denen sich kein Mensch in unmittelbarer Nähe des Arbeitsbereichs aufhalten muss.
Wann wählen?
Wenn sicherer Betrieb direkt neben einem Bediener und schnelle Arbeitsplatzwechsel für unterschiedliche Aufgaben entscheidend sind, wählen Sie Cobots. Erfordert der Prozess nur einfache axiale Bewegungen und Rotation und kann der Arbeitsplatz abgesichert werden, ist ein zylindrischer Roboter die einfachere und häufig kostengünstigere Lösung.
Zylindrische Roboter vs. Gantry (Portalroboter)
Konstruktion und Arbeitsbereich
Gantry-Systeme basieren auf mehreren Linearachsen, häufig in großem Maßstab, beispielsweise mit einem Kran, der sich über eine gesamte Halle bewegt. Sie ermöglichen den Transport schwerer oder übergroßer Komponenten zwischen vielen Punkten auf einer großen Fläche. Ein zylindrischer Roboter besitzt eine kompaktere Bauweise mit einer Säule, die eine Drehachse und eine Führung der Z-Achse umfasst, und eignet sich daher ideal für Anwendungen, bei denen Arbeitsstationen kreisförmig auf relativ kleiner Fläche angeordnet sind.
Anwendungen
Gantry-Systeme stehen eindeutig für einen größeren Maßstab und sind häufig in Hochregallagern, der Stahlindustrie oder bei der Bedienung von Produktionslinien mit großen Lasten zu finden. Zylindrische Roboter sind in der Regel kleiner und für Aufgaben wie die Entnahme eines Werkstücks aus einer Trommel, das Drehen um einen bestimmten Winkel, die Positionierung in der vertikalen Achse und die Übergabe an die nächste Station vorgesehen.
Wann wählen?
Portalroboter eignen sich gut, wenn große Reichweite und die Handhabung schwerer Komponenten über eine große Fläche erforderlich sind. Wenn Sie jedoch Prozesse auf kleinem Raum rund um eine Rotationsachse automatisieren möchten, kann ein zylindrischer Roboter ausreichend und deutlich einfacher zu installieren sein.
Zylindrische Roboter bieten eine einfache Kinematik, die sich gut für rotierende und vertikale Aufgaben in einem begrenzten Bereich eignet. Sie sind eine wirtschaftliche und zuverlässige Lösung für viele Pick-and-Place-Prozesse mit kreisförmiger Anordnung. Liegt der Schwerpunkt jedoch auf extrem schnellem Pick-and-Place, auf Zusammenarbeit mit Bedienpersonal oder auf der Abdeckung sehr großer Flächen, können andere Roboter wie Delta-Roboter, Cobots oder Gantry-Systeme effektiver sein. Die Wahl hängt stets von den Prozesseigenschaften, dem Bewegungsbereich und den erforderlichen Betriebsparametern ab.
Häufig gestellte Fragen
Häufig gestellte Fragen zu zylindrischen Robotern
Zylindrische Modelle sind gewöhnlich für leichte und mittlere Lasten vorgesehen, obwohl auch Varianten mit etwas höherer Tragfähigkeit existieren. Wenn eine hohe Traglast entscheidend ist, sollten Gantry-Systeme, Portalroboter, oder verstärkte Knickarmroboter geprüft werden.
Dies hängt von den verwendeten Antrieben, Servo oder Schrittmotor, und von den Getrieben ab. In den meisten Fällen lässt sich eine Genauigkeit im Bereich von Hundertstelgraden erreichen, was für Dosier- und Montageanwendungen vollkommen ausreicht.
Eine PLC-Steuerung und einfache Bewegungssequenzen, Rotation, Z-Achsenbewegung und gegebenenfalls radiale Verlängerung sind häufig ausreichend. Einige Unternehmen bieten eigene Software mit grafischer Benutzeroberfläche an, bei einfachen Abläufen ist die Programmierung jedoch meist weniger komplex als beispielsweise bei Knickarmrobotern.
Die Säulenkonstruktion ermöglicht eine kompakte Einbauweise. Das Robotergehäuse benötigt um die Achse meist wenig Platz. Bei hohen Drehgeschwindigkeiten muss jedoch eine entsprechende Sicherheitszone berücksichtigt werden.
Dank des vereinfachten mechanischen Aufbaus ist die Wartung häufig relativ unkompliziert. Erforderlich sind regelmäßige Prüfungen der Lager an der Drehachse, der Führungen an der Z-Achse, die Schmierung von Komponenten und die Kontrolle der Dichtheit von Abdeckungen.
Ja, sofern der Roboter eine ausreichende Steifigkeit entlang der Z-Achse bietet und programmierte Druckparameter besitzt, die beispielsweise über einen Servomotor mit Drehmomentsensor gesteuert werden können. Wenn komplexere Bewegungen benötigt werden, etwa in mehreren Ebenen, sollte ein Knickarmroboter in Betracht gezogen werden.
Viele Modelle ermöglichen die Ergänzung um einen zusätzlichen Drehgreifer oder ein rotierendes Werkzeug wie einen Schraubendreher. Dadurch erhält der Roboter eine zusätzliche R-Achse, die jedoch nicht bei jeder Konstruktion zum Standard gehört.
Dies hängt von Nutzlastmasse, Traegheit und Antriebsleistung ab. Im Vergleich zu SCARA- oder Delta-Robotern erreichen zylindrische Roboter keine derart extremen Geschwindigkeiten, für typische Pick-&-Place-, Dosier- und Maschinenbeschickungsaufgaben sind sie jedoch meist ausreichend.
Ja, insbesondere bei Verwendung gängiger Kommunikationsprotokolle und PLC-Steuerungen. Häufig genügt es, die Ein- und Ausgänge, I/O, an die Signale der Linie anzupassen und kurze Bewegungssequenzen zu programmieren.
Konventionelle zylindrische Roboter sind Standard-Industrieroboter und erfordern häufig eine Schutzumzäunung. Wenn die Zusammenarbeit mit Menschen im selben Bereich wichtig ist, sollten spezielle Cobots in Betracht gezogen werden, da sie integrierte Sicherheitssysteme wie Kraft- und Drehmomentsensoren besitzen und für direkte Interaktion ausgelegt sind.
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