Automatisierte Bewegungsführungssysteme mit hoher Tragfähigkeit erfreuen sich einer deutlich steigenden Nachfrage. Ein Grund dafür ist die Installation flexibler Mehrachsroboter auf langen Schienen. Dadurch können Ingenieure den Arbeitsbereich deutlich erweitern und gleichzeitig die Vorteile der siebten Achse einer Robotersteuerung voll ausschöpfen. Für viele Anwendungen kann ein linear geführtes Portalsystem die gleichen Aufgaben wie ein Mehrachsroboter erfüllen, ist dabei aber kostengünstiger. Darüber hinaus können diese Portalsysteme aus standardmäßigen Schwerlastbaugruppen oder -komponenten konstruiert und an Endnutzer geliefert und auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden. Hier sehen Sie fünf hochgradig konfigurierbare Systeme, die in Portalkonfigurationen für die Fabrikautomation anstelle komplexer Roboter eingesetzt werden können. Beginnen wir mit einem Blick auf einige grundlegende Portalkonzepte.

Geringe bis mittlere Präzision

Die Fabrikautomation erfordert nicht immer ein hohes Maß an Präzision. Oft geht es um schwere Produkte und unförmige oder ungleichgewichtige Materialien. Die meisten Anwendungen erfordern eine hohe Wiederholungsrate, lange Betriebszeiten und eine lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand. Häufig sind die Anforderungen an die Präzisionspositionierung gering. Pick-and-Place-Anwendungen können eine geringe Präzision beim Palettieren von Kisten oder beim Einreihen des nächsten Artikels in die Produktionswarteschlange erfordern. Bei Materialtransferanwendungen können Produkte mit einem Überkopf-Robotermanipulator von einem Bereich in einen anderen verlagert werden. XYZ-Portalroboter (die Z-Achse bezieht sich auf die vertikale Richtung) können Materialien überall im dreidimensionalen Raum positionieren und neu positionieren oder Operationen auf mehreren Seiten eines Werkstücks ermöglichen. Sprühsysteme können eine geringe Präzision über große Entfernungen erfordern, um einen Eisenbahnwaggon oder einen Flugzeugflügel zu lackieren.

Hochleistungs-Z-Achse

Beim Bewegen eines Produkts besteht die erste Aufgabe darin, die Last anzuheben. Die Konstruktion der Greifer, die zur Handhabung des Produkts verwendet werden, erfordert oft große Sorgfalt. Eine einfache vertikale Hebe- oder Senkmaschine kann als Z-Achsen-System bezeichnet werden. Nachdem das Objekt angehoben und vom System getragen wurde, erzeugt jede Bewegung aufgrund der Beschleunigung der Masse zusätzliche Lasten. Bei Hochgeschwindigkeitsbewegungen können erhebliche Lasten entstehen. Die Geschwindigkeit wird typischerweise anhand der Zykluszeit über die benötigte Distanz bestimmt. Die Lasten werden anhand der Beschleunigung (+ und -) der Masse berechnet. Die Geschwindigkeit typischer Portale beträgt bis zu 5 m/s. Daher kann eine hohe Tragfähigkeit erforderlich sein, um die erwartete Bewegung zu ermöglichen. Darüber hinaus kann eine lange Lebensdauer in die Anwendung integriert werden, wenn die Anforderungen an die Nutzlast im Verhältnis zur Tragfähigkeit des Bewegungssystems gering sind. Einachsige Bewegungstische können mit anderen Positionierern in verschiedenen Portalkonfigurationen kombiniert werden. Durch den Anbau zusätzlicher Bewegungssysteme werden Reichweite und Funktionalität erweitert, und Aufgaben können über größere Distanzen ausgeführt werden.

XZ-Roboter:Wenn ein Lineartisch mit Z-Achse auf einer zusätzlichen Querachse montiert ist, spricht man von einem XZ-Roboter. Diese Konfiguration kann ein Objekt vertikal anheben, geradlinig an eine andere Position bewegen und dort ablegen. Diese Konfiguration eignet sich besonders für Pick-and-Place- oder Transferanwendungen. Das Ende des XZ-Roboters kann beliebig innerhalb einer rechteckigen Ebene positioniert und lokalisiert werden. In einigen Fällen kann die Hauptmontageplatte der X-Achse die Linearführungslager der Z-Achse aufnehmen und alle notwendigen Ritzelantriebs- und automatischen Schmierkomponenten integrieren. Dies vereinfacht die Konstruktion erheblich und reduziert die bewegte Gesamtmasse.

XYZ-Roboter und X-X'-YZ-Roboterportal:Die flexibelste Konfiguration eines Roboterportalsystems verfügt über drei Bewegungsachsen, um eine Positionierung an jeder beliebigen Stelle innerhalb eines dreidimensionalen Arbeitsbereichs zu ermöglichen. Eine XYZ-Konfiguration ist seltener, da die Achsenbefestigungspunkte platzbeschränkt sind. Diese Konfiguration wird jedoch häufig beim automatisierten Schweißen eingesetzt, wo große Verfahrwege, aber keine schweren Lasten erforderlich sind. Weitaus üblicher ist eine Lösung mit paralleler X-Achse, bei der die Y-Achse an beiden Enden gelagert ist. Diese Konfiguration wird als X-X'-YZ-Portal (ausgesprochen X, X-Strich) bezeichnet. Beispiele für diese Konfiguration finden sich häufig in Produktionsmaschinen wie CNC-Fräsen.

Unbegrenzte individuelle Designkonfigurationen: Für großformatige automatisierte Bewegungssysteme sind zahlreiche Designs möglich. Ein kompletter mehrachsiger XYZ-Portalroboter kann aus einzelnen Linearführungen und Linearlagern individuell gestaltet werden, sodass Ingenieure für jeden Designbereich die optimalen Produkte auswählen können. Bestehende Produktlinien bieten standardisierte Komponenten und Baugruppen, die Konfiguration und Entwicklung durch die Verwendung gängiger Portallayouts beschleunigen und gleichzeitig die Freiheit bieten, ein individuelles Design zu erstellen. Dies ist mit vorkonfigurierten oder vorgefertigten Geräten nicht möglich, da diese die Arbeit auf zuvor festgelegte Grenzen beschränken.