Arbeitsbereichserweiterung für Roboter durch Fahrbahnen

08.05.2017 15:36

Das Thema Arbeitsbereichserweiterung für Roboter durch Fahrbahnen wirft zunächst folgende wichtige Fragen auf:

  • Was sind die klassischen Anwendungsfälle, in denen der Wirkungsbereich von Robotern durch Verfahrachsen vergrößert wird?
  • Welche Einheiten werden dazu angeboten?
  • Was ist dabei technisch zu beachten?
  • Wann arbeitet man besser mit mehreren Robotern statt mit einem Roboter auf Verfahrachse?

Es gibt Fälle, in denen man den Arbeitsbereich eines Roboters durch eine Verfahrachse oder ein Verfahrachssystem erweitert. Dabei kann es sich sowohl um eine lineare, als auch rotatorische Achse handeln. Genauso gut kann es aber auch ein Achssystem sein, das den Roboter in mehreren Freiheitsgraden positioniert.
Diese Anwendungsfälle kennzeichnet in der Regel, dass entweder der Roboter an einem sehr großen Bauteil arbeitet und die Verfahrachse(n) das Erreichen aller erforderlichen Positionen ermöglicht oder ein Roboter ein Werkstück durch mehrere unterschiedliche Arbeitsstationen schleusen soll, die ohne die Arbeitsbereichserweiterung bzw. mit einem größeren Roboter nicht zu erreichen wären.

Typische lineare Verfahrsysteme sind Fahrbahnen, die entweder am Boden montiert werden oder Portalfahrbahnen bei denen der Roboter hängend an einer Verfahrachse verfährt. Rotatorische Verfahrsysteme werden z.B. bei Handling von Blechen in Abkanntanlagen verwenden um den Arbeitsraum des Roboters wegen der großen und vergleichsweise leichten Bauteile flächig zu vergrößern.

Technisch ist das ganze Thema sehr anspruchsvoll, da einerseits der Roboter mit seinem Eigengewicht bewegt werden muss, dabei aber so stabil und fest montiert und geführt sein muss, dass die dynamischen Kräfte aus der Eigenbewegung sicher übertragen werden und die erforderlichen Genauigkeiten des Gesamtsystems erreicht werden. Ferner müssen die Energieversorgung des Roboters sowie des Werkzeuges entsprechend geführt werden, dazu sind entsprechende Kabelschlepps erforderlich. Steuerungstechnisch wird es meist so gelöst, dass die Verfahrachse(n) als zusätzliche Basisachse(n) für den Roboter über die Robotersteuerung mit interpoliert werden. Teilweise gibt es jedoch auch einfachere Systeme, bei denen nur ein paar fixe Positionen angefahren werden und an diesen das jeweilige Ablaufprogramm angesteuert wird, wenn der Roboter dort angekommen ist. In diesen Fällen wird der Roboter oft pneumatisch bewegt.

In der Regel ist es nicht sinnvoll einen Roboter durch eine Fahrbahn an mehreren unabhängigen Prozessen einzusetzen, wenn diese nicht direkt zusammen hängen. Einerseits liegen die Kosten für eine Fahrbahn je nach Länge, meist in der gleichen Höhe wie ein weiterer Roboter, außerdem sind dann alle Prozesse in einem Sicherheitskreis zusammengeführt, was die komplette Anlage (z.B. bei NotAus oder Öffnen des Sicherheitskreises) stillsetzt. Und weiterhin kann ein Roboter auf einer Fahrbahn immer nur einen von beiden Prozessen sequenziell bedienen, während zwei Roboter zwei Prozesse unabhängig voneinander parallel bedienen können. Außerdem ist die Wiederverwendbarkeit von zwei einzelnen Robotern größer als sie es von einem Roboter-Fahrbahn-System ist.