(Bild: Schwerlastroboter-Kawasaki)
Bild: Schwerlastroboter-Kawasaki
Grundparameter des Knickarmroboters
Als erstes wichtiges Kriterium ist die Frage nach der Grundfunktion des Roboters zu stellen. Diese Grundfunktion bezogen auf die Anwendung legt die Gruppe der Roboter fest, aus der der benötigte Robotertyp ausgewählt wird. Grundfunktionen sind: Palettieren, Handhaben, Lackieren etc. Ist die Grundfunktion des Roboters bestimmt, müssen die Haupteigenschaften bewertet werden. Haupteigenschaften sind die Reichweite, die Traglast und die Taktzeit / Zyklen des Roboters. So können beispielsweise bei dem Robotfinder, dem Roboterkonfigurator von Kawasaki Robotics, diese Eigenschaften und die Grundfunktionen der Roboter schnell und einfach eingegeben werden, um so übersichtlich alle relevanten Modelle angezeigt zu bekommen und die entsprechende Auswahl treffen zu können.
Die Reichweite des Roboters ist abhängig von der Anwendung, beziehungsweise dem Prozess selbst. Die Determinanten des zu automatisierenden Prozesses können sein:
- Anzahl der zu bedienenden Maschinen,
- Art der Anwendung,
- Anzahl der anzufahrenden Positionen im Prozess,
- Entfernung der anzufahrenden Positionen von einander,
- Größe der Peripheriemaschinen und -geräte, wie z. B. Förderbänder, Produktaufnahme und die Produktabgabe, Prüfpositionen und die Aufnahme, bzw. Abgabe von Zusatzmaterial etc.
Determinanten in Beziehung setzen
Insbesondere gilt es zu prüfen, welche Armlänge der Roboter benötigt, um alle Positionen der Applikationen erreichen zu können. Nach der Betrachtung der ersten Determinante eines mit Knickarmrobotern zu automatisierenden Prozesses gilt es nun, die zweite Determinante zu betrachten, das vom Roboter zu bewegende Handhabungsgewicht. Das Handhabungsgewicht setzt sich aus verschiedenen Punkten zusammen: Produktgewicht, Greifergewicht und der Position des Massenschwerpunkts bezogen auf den Roboterflansch. Gerade bei diesem wichtigen Aspekt wird oft der Fehler begangen, rein von dem Produktgewicht auszugehen, so eignet sich zum Beispiel bei einem 200 kg schweren Produktgewicht keinesfalls ein Roboter mit einer Traglast von nur 200 kg. Greifergewicht und die Position des Massenschwerpunktes müssen ausreichend berücksichtigt werden und erhöhen das Handhabungsgewicht erheblich.
Berechnung der Taktzeit
Sind Reichweite und Handhabungsgewicht in die Planungen eingeflossen, muss dem letzten Parameter, der Taktzeit, Aufmerksamkeit geschenkt werden. Wie schnell muss der Roboter sein, um seine Aufgaben, von Anfang bis zum Ende, effizient erfüllen zu können? Belädt der Roboter zum Beispiel eine Werkzeugmaschine, ist die Bearbeitungszeit der Maschine für das Werkstück gleich der minimalen Zykluszeit, innerhalb der der Roboter seine Arbeit verrichten muss. Die Bearbeitungszeit der Hauptmaschine, in diesem Falle die Werkzeugmaschine, ist der bestimmende Faktor, den es zu beachten gilt und der Roboter ist entsprechend zu wählen. Sind innerhalb eines Automatisierungsprozesses mehrere Arbeitsschritte notwendig, zum Beispiel Werkstückentnahme, Prüfung des Werkstücks und Ablage des Werkstücks, ist die Gesamtzeit aller dieser Arbeitsschritte die Gesamtzeit des Prozesses, gleich der Taktzeit.
Produktivität der Prozesse
Liegt die Arbeitszeit des Roboters, in Verbindung mit allen Peripheriegeräten, maßgeblich über der Bearbeitungszeit der bestimmenden Maschine, wie die der Werkzeugmaschine, ist die Taktzeit überschritten, bedeutet das zu lange Stillstandszeiten der Hauptmaschine und der Prozess ist unproduktiv. Somit muss neben den beiden anderen Grundparametern auch ein großes Augenmerk auf die Takt-, beziehungsweise Zykluszeit des Knickarmroboters gelegt werden. Neben diesen beschriebenen Grundparametern, die den Roboter determinieren, ist der Betrachtung der Langlebigkeit des Roboters, wie bei allen anderen Komponenten auch, ebenfalls Beachtung zu schenken.
Nicht im Grenzbereich betreiben
Grundsätzlich empfiehlt es sich, den Roboter nicht im Grenzbereich von Reichweite, Traglast und Taktzeit zu betreiben. Je höher die Belastung des Roboters ist, desto höher der Verschleiß, umso höher sind die Folgekosten durch Wartung und Service. Dagegen gibt es aber ganz bewusste Entscheidungen, eine Maschine oder Anlage im Grenzbereich zu betreiben. Hierbei muß aber der erhöhte Verschleiß und eine eventuelle kritische Gesamtverfügbarkeit der Anlage von vornherein kalkuliert und nicht dem Zufall überlassen werden. Für jeden Knickarmroboter gibt es weitere Optionen, die sogenannte Detailausstattung, die zur Ausführung von Applikationen notwendig sind. So ist eine wichtige Frage die nach erhöhten Sicherheitsausstattungen, wie Sicherheitsmodule, wie zum Beispiel das CubicS-Modul von Kawasaki Robotics. CubicS wird eingesetzt, um den Arbeitsbereich des Roboters und der angebauten Werkzeuge, wie Greifer, zu überwachen.
Bestimmte Anwendungen benötigen eine gewisse Sensibilität im Roboterarm zur Vermeidung von Kollisionen. Auch hierfür gibt es Software, wie Collision-Detection-Funktionen.
Kommunikation mit Peripheriegeräten
Ein Knickarmroboter allein kann seine Arbeit nicht verrichten, er benötigt weitere Maschinen, Peripheriegeräte, die gemeinsam mit dem Roboter die Applikation bilden. Hierzu muss der Roboter mit den Peripheriegeräten kommunizieren. Typische Peripheriegeräte können sein: Pusher, Stopper, Zuführbänder, -Schweiß- oder Farbsteuerungen, Werkzeugmaschinen. Je nach Anforderung der Anlage kann der Roboter in eine übergeordnete Steuerung / SPS-Steuerung über BUS-Systeme eingebunden werden oder fungiert selbst als zentrales Steuerelement, was wiederum Kosten sparen kann.
Zusammen mit den Zusatz-, Peripheriegeräten wird die Gesamtfunktion des Roboters definiert und die zu automatisierende Applikation ist somit zu 100 % konfiguriert. Die Abgleichung der Gesamtapplikation, Roboter und Peripherie mit den firmeninternen Spezifikationen und Standards ist das letzte Glied in der Kette der Anforderungen an einen Kauf- und Implementationsprozess. Einer erfolgreichen Beschaffung und Implementation steht nun nichts mehr im Wege.
Autoren: Michael Henrich, Marketing Representative Kawasaki Robotics, und Kathrin Irmer
Checkliste für den Einkauf von Knickarmrobotern
 | Die Applikation bestimmt die Robotergruppe und die Reichweite des Roboters. |
| Die Traglast des Roboters wird bestimmt durch Produktgewicht, Werkzeuggewicht und die Position des Massenschwerpunktes. |
| Der zu automatisierende Prozess bestimmt die Takt-/Zykluszeit. |
| Die technischen Anforderungen bestimmen die Peripherie und die Optionen. |
| Der Auslastungs- und Beanspruchungsgrad des Roboters / der Anlage bestimmt die Serviceintensität. |
Drei Fragen an Peter Bogner, Minikamp Bogner GmbH
Für welche Einsätze kaufen Sie Knickarmroboter ein?
Wir setzen Knickarmroboter als 3D-Lasermesssysteme, als Handlingseinheiten und zum Schweißen und Palettieren ein. Aber überwiegend werden sie als Lasermesssysteme genutzt.
Welche Faktoren sind Ihnen bei der Auswahl das Anbieters und/oder der Ausführung am wichtigsten?
Wichtig sind für uns der Service des Anbieters, die Qualität der Roboter und wie leicht die Roboter in andere Systeme integrierbar sind. Hauptpunkt ist jedoch die Qualität der Roboter. Als kleines, mittelständisches Unternehmen mit einem Exportanteil von circa 60 % müssen wir auf eine hohe Qualität setzen.
Spielt die Energieeffizienz oder die Total Cost of Ownership eine Rolle?
Dies spielt bisher eher eine untergeordnete Rolle. Bei uns steht in erster Linie die Erfüllung der Aufgabe im Vordergrund.
Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit Kawasaki Robotics GmbH:
Kawasaki Robotics schöpft aus einer über 40-jährigen Erfahrung als Roboterhersteller in der Industrieautomatisierung. Unterschiedlichste Applikationen und Industriesegmente können daher gezielt bedient werden. Unser Angebot umfasst unzählige Roboteranlagen von Montagerobotern bis hin zu speziellen Roboterschweißanlagen oder Lackierrobotern. Die Kawasaki Robotics GmbH ist eine Niederlassung der Kawasaki Heavy Industries Ltd., Japan. In ihrer Rolle als Europazentrale organisiert sie die europäischen Distributoren der Kawasaki Industrieroboter ebenso wie den eigenen Vertrieb in Deutschland. Service und Ersatzteilhaltung sowie eine beratende Engineering Abteilung sind ebenfalls in Neuss angesiedelt und helfen Ihnen gerne bei der Lösung Ihrer spezifischen Aufgaben. Als besonderen Service für seine Kunden unterhält Kawasaki Robotics ein permanentes Roboterlager, um Lieferzeiten so kurz wie möglich zu gestalten.
Mehr unter: robotics.kawasaki.com