Linearroboter für mehrdimensionale Bewegungen
Kartesische Roboter sind automatisierte Handlingssysteme, die lineare Bewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achse ausführen. Dadurch können sie Objekte präzise bewegen und positionieren. Sie gehören zu den am häufigsten verwendeten Robotertypen für industrielle Automatisierung.
Ein kartesischer Roboter, manchmal auch Linear-, Portal- oder XYZ-Roboter genannt, kann aufgrund seiner Modularität sehr gut an die jeweiligen Applikationsbedingungen der modernen Fabrikautomation angepasst werden. Er verfügt über die exakt passenden Funktionalitäten für die jeweilige Anwendung und ist nie überdimensioniert. Dadurch benötigt er weniger Platz als ein Knickarmroboter.
Aufgrund ihrer rechteckigen Struktur sind Linearroboter sehr stabil und biegefest. Das ist für Anwendungen wichtig, bei denen Vibrationen oder Verwindungen vermieden werden sollen.
Kartesische 2 bis 6 Achs-Roboter von IAI
IAI bietet kartesische 2- bis 6-Achs-Roboter als Standard- oder Hochpräzisionsmodell mit Linearantrieben, Schlittenachsen, Parallelkinematiken und Roboterhandgelenken an. Sie verfahren mehrdimensional entlang der X-, Y- und Z-Achsen und können aufgrund ihrer optional langen Hübe auch in größeren Arbeitsbereichen eingesetzt werden. Durch ihre hohe Geschwindigkeit und Präzision sind sie auch für Produktionsumgebungen mit kurzen Taktzeiten geeignet.
Aufgrund ihres mechanischen Aufbaus sind kartesische Roboter von IAI einfach zu programmieren: So muss für Vertikalbewegungen beispielsweise nur eine Achse angesteuert werden. Funktionen wie die Energieabschaltung in der Ruheposition machen die Handlingsysteme zudem sehr energieeffizient. Sie lassen sich nahtlos in bestehende Fertigungslinien integrieren und mit vorhandenen Automatisierungslösungen kombinieren.
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Kartesische Roboter sind einer der am häufigsten verwendeten Robotertypen für industrielle Automatisierung. Sie sind flexibel konfigurierbar und bieten die Möglichkeit, die Geschwindigkeit, Präzision, Hublänge und Größe des Roboters anzupassen.
Die wichtigsten Vorteile:
1. Einfache Kinematik & Programmierung
- Bewegungen entlang X, Y, Z – das entspricht dem natürlichen Koordinatensystem.
- Intuitive Programmierung, da keine komplexen Winkel- oder Gelenkberechnungen nötig sind.
2. Hohe Präzision
- Durch die Verwendung linearer Führungen und Antriebe erreichen kartesische Roboter eine oft eine Wiederholgenauigkeit von ±0,01 mm oder besser.
- Besonders geeignet für präzise Montage-, Dosier- oder Messaufgaben.
3. Modularität & Anpassbarkeit
- Leicht anpassbar an verschiedene Arbeitsbereiche, Nutzlasten und Anforderungen. Achsenlängen, Hublängen, Motoren und Steuerungen sind konfigurierbar.
- Kann in vorhandene Anlagen integriert oder als eigenständige Einheit verwendet werden.
4. Günstige Anschaffungskosten
- Im Vergleich zu komplexeren Robotern (z. B. 6-Achs-Gelenkarmrobotern) oft preiswerter in Anschaffung und Wartung.
- Weniger bewegliche Teile = geringerer Verschleiß.
5. Hohe Steifigkeit und Stabilität
- Ideal für Kraft-basierte Prozesse (z. B. Pressen, Schrauben, Fräsen), da die Struktur oft auf einem stabilen Rahmen basiert.
- Geringe Schwingungen = bessere Prozessqualität.
6. Großer Arbeitsbereich möglich
- Besonders geeignet für lange Wege in X/Y – z. B. beim Palettieren, Sortieren oder Fräsen großer Teile.
- Arbeitsbereich wächst linear mit der Achsenlänge, ohne dass komplexe Bewegungen nötig sind.
7. Einfache Wartung
- Lineare Komponenten sind gut zugänglich und leicht austauschbar.
- Geringere Wartungsanforderungen als bei Robotern mit vielen Gelenken oder Achsen.
Kartesische Roboter mit NSA Linearachsen in Kombination mit Kugelspindelantrieben bieten hervorragende Transportmöglichkeiten. Sie werden standardmäßig als 6-Ach-Roboter mit Basis- oder schlittenmontierten Z-Achsen angeboten.
NSA Linearachsen sind die Linearaktuatoren mit einem im Schlitten integrierten Servomotor. Statt einen Schlitten durch eine rotierende Kugelumlaufspindel zu bewegen, wird er mittels des integrierten Servomotors über eine rotierende Mutter angetrieben. Die feststehende Spindel ermöglicht Hochgeschwindigkeits-Bewegungen mit langen Verfahrwegen, was zu verkürzten Zykluszeiten führt.
Für komplexere Anwendungen sind Doppel- und Mehrfachschlitten-Ausführungen erhältlich, wobei alle Schlitten unabhängig voneinander steuerbar sind.
Mit dem Roboterhandgelenk (WU Wrist Unit) haben kartesische Systeme die gleiche Flexibilität und Freiheitsgrade wie Knickarm-Roboter. IAI's einzigartiges Design machen die Bauteile leicht und kompakt. Ideal geeignet für Linearroboter mit Interpolations-Anwendungen.
Ausgestattet sind die Handgelenkeinheiten mit zwei Gelenken: Das Kippgelenk für die Neigung deckt einen Arbeitskreis von ±100⁰ ab, während das Drehgelenk für die Rotation um ±360⁰ drehbar ist. Die beiden Schrittmotoren bewegen diese Achsen mit Geschwindigkeiten zwischen 750⁰/s und 1.200⁰/s.
Kartesische RoboCylinder
Die neuesten kartesischen RoboCylinder basieren auf der RCP6-Serie mit kostengünstigen Schrittmotoren, wodurch sich die Bauform im Vergleich zu Vorgängerversionen verschlankt hat und höhere Geschwindigkeiten erzielt werden können. Alle Achskombinationen sind standardmäßig mit hochauflösenden batterielosen Absolut-Encodern ausgestattet. Dadurch entfallen Referenzfahrten, Home-Sensor, Batteriewartungen und vieles mehr.
Alle vertikal eingesetzten Achsen können optional mit einer Bremse ausgestattet werden, damit bei einer Unterbrechung der Stromversorgung das Absinken des Schlittens verhindert wird.
516 Kombinationsmöglichkeiten
Die zur Verfügung stehenden Kombinationsmöglichkeiten erlauben eine den Anforderungen entsprechende Auswahl von 516 Optionen. Durch Verwendung der Z-Achse in Tischschlitten-Ausführung (Modelltyp TA) und einer Modellserie mit ZR-Einheit (für Vertikal- und Drehbewegungen) sind zusätzliche Konfigurationstypen möglich.
