Auswahlleitfaden für Roboter-Endeffektoren: So wählen Sie den richtigen EOAT aus

A Roboter-Endeffektorist das am Ende eines Roboterarms montierte Gerät, das direkt mit einem Werkstück, Werkzeug oder Prozess interagiert. Es wird normalerweise am Handgelenk des Roboters befestigt und führt dort die physische Aufgabe aus, die der Roboter automatisieren soll. Ein nützlicher Weg, die Beziehung zu verstehen, ist einfach:der Roboter sorgt für Bewegung; Der Endeffektor übernimmt die Aufgabe.

Der Roboterarm positioniert und bewegt das Werkzeug durch den Raum, während der Endeffektor den eigentlichen Vorgang ausführt. Abhängig von der Anwendung kann dieser Vorgang Folgendes umfassen:

 ein Teil greifen oder halten

 Bewegen oder Übertragen eines Objekts

 Schweißen

 Auftragen von Klebstoff, Dichtstoff oder anderem Material

 Schrauben oder Befestigen

 Inspektion eines Teils oder einer Oberfläche

 

Deshalb sollte unter einem Endeffektor nicht nur ein Gerät zum Aufnehmen von Gegenständen verstanden werden. Greifen ist eine häufige Funktion, aber Roboter-Endeffektoren können sowohl Materialtransportvorgänge als auch Fertigungsprozesse unterstützen.

Auf einer übergeordneten Ebene können Endeffektoren daher in zwei große Gruppen eingeteilt werden:Umgang mit Werkzeugen, die Teile oder Produkte manipulieren, undProzesswerkzeuge, die einen Vorgang wie Schweißen, Auftragen, Befestigen oder Prüfen durchführen.

Beim Vergleich einesEndeffektor vs. GreiferDer Hauptunterschied liegt im Umfang. Ein Greifer ist eine Art von Endeffektor, während der Begriff Endeffektor ein viel größeres Spektrum an Roboterwerkzeugen abdeckt.

Greifer dienen in erster Linie dazu, Gegenstände zu greifen, zu halten, zu positionieren oder zu bewegen. Beispielsweise kann ein Roboter einen Greifer verwenden, um eine Komponente von einem Förderband aufzunehmen, sie während der Montage zu halten oder sie zwischen Maschinen zu transportieren.

Andere Endeffektoren übernehmen Aufgaben, bei denen es überhaupt nicht um Greifen geht. Ein Schweißbrenner kann ein Roboter-Endeffektor sein. Dies gilt auch für einen Dosierkopf, ein Schneidwerkzeug, einen Schraubendreher, einen Inspektionssensor oder ein anderes aufgabenspezifisches Gerät.

Der Zusammenhang lässt sich klar zusammenfassen:

Alle Greifer sind Endeffektoren, aber nicht alle Endeffektoren sind Greifer.Auch bei der Lieferantenbewertung ist diese Unterscheidung sinnvoll. Je nach Hersteller oder Produktkategorie können ähnliche Geräte als bezeichnet werdenGreifer, Endeffektor, EOAT, oderRoboterwerkzeuge. Die Terminologie wird auf den Produktseiten nicht immer einheitlich verwendet, daher sollten sich Käufer auf die Funktion und Konfiguration der Ausrüstung und nicht nur auf das Etikett konzentrieren. Greifer sind eine Kategorie von Endeffektoren.EOATist ein weiterer Begriff, auf den Leser bei der Recherche zu Roboterwerkzeugen häufig stoßen.

EOAT bedeutet End-of-Arm Tooling.In der Industrierobotik wird der Begriff oft ähnlich wie „Roboter-Endeffektor“ verwendet, insbesondere wenn es um die Ausrüstung geht, die am Handgelenk des Roboters installiert ist, um eine Produktionsaufgabe auszuführen.

Die Begriffe überschneiden sich in der Praxis stark und sollten daher nicht als völlig separate Konzepte behandelt werden. Jedoch,EOATkann manchmal eher eine umfassendere Werkzeugbaugruppe als ein einzelnes Gerät beschreiben.

Eine komplette Roboter-EOAT-Baugruppe kann beispielsweise Folgendes umfassen:

 ein Greifer oder Prozesswerkzeug

 Montagehalterungen

 Sensoren

 Werkzeugwechsler

 Compliance-Geräte

 pneumatische, elektrische oder andere Versorgungsanschlüsse

In diesem Zusammenhang kann der Greifer selbst der primäre Endeffektor sein, während das komplette EOAT-Paket die unterstützenden Komponenten umfasst, die für die Montage, Steuerung und den Betrieb erforderlich sind. Das Verständnis dieser Terminologie erleichtert den Vergleich von Roboterwerkzeugen verschiedener Anbieter und Anwendungen, ohne dass ein bestimmtes Greifgerät mit der umfassenderen Kategorie der End-von-Armgeräten verwechselt wird.

Obwohl Greifer die bekanntesten Endeffektoren sind, stellen sie nur eine Kategorie dar. Sobald die Terminologie klar ist, stellt sich als nächstes die Frage, welche Arten von Endeffektoren verfügbar sind.

Das WichtigsteArten von Roboter-Endeffektorenlassen sich in zwei große Gruppen einteilen:Greifen und Handhaben von Endeffektoren, die Werkstücke halten oder bewegen, undProzess-Endeffektoren, die Fertigungsvorgänge direkt durchführen.

Die richtige Kategorie hängt weniger davon ab, wie das Werkzeug heißt, als vielmehr davon, wie es mit dem Werkstück oder Prozess interagiert. Ein nützlicher Vergleich berücksichtigt daher, wie jeder Endeffektor funktioniert, für welche Arten von Teilen er geeignet ist, wo er gut funktioniert und welche Einschränkungen berücksichtigt werden müssen.

Schweißwerkzeuge

Ein Schweißbrenner kann als Roboter-Endeffektor fungieren, wenn er am Handgelenk des Roboters montiert und entlang einer programmierten Schweißbahn bewegt wird. Roboterschweißen wird häufig dort eingesetzt, wo wiederholbare Brennerposition, Bewegungsgeschwindigkeit und Ausrichtung wichtig sind, insbesondere in der Automobilproduktion und der allgemeinen Metallverarbeitung.

Schraubwerkzeuge

Eine automatisierte Schraubeinheit ist ein weiteres gängiges Roboter-Prozesswerkzeug. Der Roboter positioniert den Schraubendreher am Befestigungspunkt, während der Endeffektor das Einsetzen und Festziehen der Schraube durchführt. Diese Systeme eignen sich gut für die wiederholte Montage, bei der Befestigungsposition und Drehmoment kontrolliert werden müssen. Zu den Anwendungen können Elektronik, Geräteherstellung, Automobilbaugruppen und die allgemeine Produktmontage gehören.

Dosierwerkzeuge

Ein Dosier-Endeffektor trägt eine kontrollierte Menge Material wie Klebstoff, Dichtmittel, Fett, Schmiermittel oder eine andere Prozessflüssigkeit auf. Der Roboter steuert den Dosierweg, während das Werkzeug die Materialabgabe reguliert. Dies macht die Roboterdosierung nützlich für Anwendungen, die eine wiederholbare Perlenplatzierung, ein konsistentes Volumen oder eine kontrollierte Abdeckung komplexer Pfade erfordern.

Beim Schweißen, Schrauben und Dosieren ist der entscheidende Punkt derselbe:Die Auswahl der Prozesswerkzeuge richtet sich nach den Anforderungen des Betriebs und nicht nach der Greifkraft.Werkzeuggewicht, Verlegung von Kabeln und Schläuchen, Prozesskontrolle, Genauigkeit, Versorgungseinrichtungen und Wartungszugang können allesamt zu wichtigen Designfaktoren werden.

Unterschiedliche Endeffektoren lösen unterschiedliche Aufgaben. Der Endeffektortyp allein reicht jedoch nicht aus, um eine Auswahl zu treffen. Die endgültige Wahl hängt von den spezifischen Werkstück- und Produktionsanforderungen ab.

Beim NachdenkenWie wählt man einen Roboter-Endeffektor aus?Die falsche Ausgangsfrage lautet oft: Welcher Greifer ist der Beste?

Es gibt keinen allgemein besten Greifer oder EOAT. Der bessere Ansatz besteht darin, mit der Anwendung zu beginnen und die Optionen in einer festen Reihenfolge einzugrenzen:

 das Werkstück verstehen

 Stellen Sie sicher, dass der Roboter das komplette Werkzeugsystem tragen kann

 Definieren Sie die erforderliche Produktionsleistung

 Überprüfen Sie die Betriebsumgebung.

Diese Reihenfolge ist wichtig. Ein Greifer mag auf der Grundlage seiner Katalogspezifikationen geeignet erscheinen, aber dennoch versagen, weil an der Oberfläche des Teils Vakuum austritt, der Schwerpunkt des Werkzeugs die Handgelenksgrenzen des Roboters überschreitet oder die erforderliche Zykluszeit nicht erreicht werden kann, wenn Verzögerungen beim Greifen und Lösen berücksichtigt werden.

Ein praktischesEOAT-AuswahlDer Prozess beginnt also beim Teil und erstreckt sich nach außen hin zum Roboter und Produktionssystem.

Das Werkstück ist in der Regel der erste Filter bei der Auswahl des Endeffektors. Gewicht, Abmessungen, Form, Material, Oberflächenbeschaffenheit und Variabilität bestimmen, welche Greifprinzipien realistisch sind, bevor Roboterspezifikationen überhaupt berücksichtigt werden.

Gewicht

Das Teilegewicht bestimmt die Mindesthaltekraft, die der Endeffektor erzeugen muss, aber das auf einer Zeichnung aufgedruckte statische Gewicht ist nur der Ausgangspunkt.

Das Werkzeug muss das Teil halten, während der Roboter beschleunigt, abbremst, die Richtung ändert und möglicherweise die Last dreht. Diese dynamischen Kräfte können höher sein als die Kraft, die erforderlich ist, um das gleiche Teil einfach stationär zu halten.

Die Berechnung muss auch widerspiegeln, wie der Prozess tatsächlich abläuft. Wenn der Roboter vier Produkte gleichzeitig aufnimmt, ist die relevante Werkstücklast die Gesamtlast aller vier Produkte und nicht das Gewicht einer Einheit.

Ein geeignetes Design berücksichtigt daher:

statisches Teilegewicht;

Beschleunigung und Verzögerung;

Orientierung während der Bewegung;

der erforderliche Sicherheitsfaktor;

die Anzahl der pro Pick gehandhabten Teile.

Wenn die Masse des Werkstücks und die dynamische Belastung zunehmen, erfordert die Anwendung möglicherweise eine größere mechanische Greifkraft, eine größere Saugnapffläche, eine stärkere magnetische Haltekapazität oder eine gänzlich andere Handhabungsstrategie.

Größe

Die Abmessungen des Werkstücks beeinflussen viel mehr als nur die Frage, ob der Greifer das Teil physisch umgreifen kann.

Eine größere Komponente erfordert möglicherweise eine größere Greifspanne, längere Finger, mehr Saugnäpfe oder einen größeren Werkzeugrahmen. Jede dieser Änderungen erhöht die Größe und oft auch die Masse des EOAT.

Dadurch können sekundäre Einschränkungen entstehen. Ein breiter Vakuumrahmen kann benachbarte Vorrichtungen beeinträchtigen. Lange Finger können die Biegebelastung erhöhen. Ein großer Greifer kann die nutzbare Reichweite des Roboters verringern, da das Werkzeug mit Maschinentüren, Schutzvorrichtungen oder umliegenden Geräten kollidiert, bevor das Roboterhandgelenk die programmierte Position erreicht.

Die Größe beeinflusst daher:

Greifspanne;

Fingerlänge;

Saugnapfabstand-;

Werkzeug-Fußabdruck;

Roboterreichweite;

Interferenz- und Kollisionsrisiko.

Ein Greifer, der das Teil technisch halten kann, ist nicht unbedingt geeignet, wenn seine Geometrie den Roboter daran hindert, den erforderlichen Aufnahme- oder Ablageort zu erreichen.

Form

Die Form entscheidet oft darüber, welches Greifprinzip sinnvoll ist.

Eine breite, relativ flache Oberfläche bietet möglicherweise genügend Kontaktfläche für das Vakuumgreifen. Eine starre Komponente mit definierten Kanten oder wiederholbaren äußeren Merkmalen eignet sich möglicherweise für mechanische Finger. Zylindrische Teile lassen sich möglicherweise leichter zentrieren, wenn die Backen entsprechend ihrem Durchmesser gestaltet sind. Unregelmäßige und empfindliche Produkte können von einem nachgiebigen oder weichen Greifansatz profitieren.

Die Beziehung ist nicht absolut, aber die Form kann die Suche schnell eingrenzen:

flache oder breite Flächen: Vakuumgreifen kann praktisch sein;

definierte Kanten oder Greifmerkmale: mechanisches Greifen kann eine bessere Kontrolle ermöglichen;

zylindrische starre Teile: Mechanische Backen können oft eine wiederholbare Zentrierung ermöglichen;

Unregelmäßige oder verformbare Produkte: Weiches oder adaptives Greifen kann den lokalen Druck verringern.

Flache ferromagnetische Teile: Magnetisches Greifen kann eine Option sein.

Asymmetrische Werkstücke verdienen besondere Aufmerksamkeit, da ihr Massenschwerpunkt möglicherweise nicht mit dem Greifpunkt übereinstimmt. Ein Greifer kann das Teil sicher halten und dennoch eine instabile oder ungünstige Belastung des Roboterhandgelenks erzeugen.

Material- und Oberflächenzustand

Das Material beeinflusst, wie der Endeffektor Haltekraft erzeugen und aufrechterhalten kann.

Stahl kann magnetisches Greifen ermöglichen, jedoch nur, wenn das Material ausreichend ferromagnetisch ist und die Kontaktbedingungen die erforderliche Haltekraft unterstützen. Kunststoff kann nicht auf die gleiche Weise behandelt werden, aber seine Oberfläche eignet sich je nach Steifigkeit und Oberflächenbeschaffenheit möglicherweise gut für mechanisches oder Vakuum-Greifen.

Glas bietet oft eine gute Dichtfläche zum Ansaugen, die Greifmethode muss jedoch Kratzer, konzentrierte Beanspruchung oder Brüche vermeiden. Pappe scheint für das Vakuum geeignet zu sein, da sie über eine breite, ebene Oberfläche verfügt. Bei poröser Pappe kann jedoch genügend Luft entweichen, sodass die Qualität der Versiegelung und der Vakuumfluss wichtiger sind als das Gewicht des Teils.

Essen bringt eine weitere Reihe von Überlegungen mit sich. Ob starre Finger, Vakuumelemente oder weiche Greifstrukturen geeignet sind, können Reibung, Verformbarkeit, Oberflächenempfindlichkeit, Hygiene und Reinigungsanforderungen beeinflussen.

Zu den typischen materialbedingten-Effekten gehören:

Stahl:magnetische Verträglichkeit, Oberflächenbeschaffenheit und Markierungsrisiko;

Plastik:Reibung, Steifigkeit, Verformung und kosmetischer Oberflächenschutz;

Glas:Versiegelungspotenzial, Zerbrechlichkeit und Oberflächenschäden;

Karton:Porosität, Leckage und strukturelle Steifheit;

Essen:Hygiene, Verformungs-, Bluterguss- und Kontaminationsrisiko;

poröse Materialien:Vakuumleckage und Dichtungsschwierigkeiten.

Ein nützliches Beispiel ist ein großer Karton. Es mag relativ leicht sein, sodass allein das Gewicht auf eine einfache Wahl schließen lässt. Wenn die Platine jedoch porös oder die Oberfläche uneben ist, kann Vakuumleckage zum größten Designproblem werden.

Die Auswahl der Roboternutzlast und des Endeffektors kann nicht als separate Entscheidungen behandelt werden.

Der Roboter trägt nicht nur das Produkt. Es trägt die gesamte am Handgelenk befestigte Last, darunter:

der Greifer oder das Prozesswerkzeug;

Montageplatten und Adapter;

Sensoren;

Werkzeugwechsler;

Ventile oder Hilfshardware;

Kabel oder Schläuche, deren Masse Einfluss auf die bewegliche Baugruppe hat;

das Werkstück selbst.

Ein häufiger Auswahlfehler besteht darin, nur das Werkstückgewicht mit der Nennnutzlast des Roboters zu vergleichen.

Sobald die Anwendung mechanisch realisierbar ist, stellt sich als nächstes die Frage, ob der Endeffektor die geforderte Produktionsleistung erbringen kann.

Geschwindigkeit, Präzision und Zykluszeit hängen zusammen, sollten aber nicht als austauschbare Spezifikationen betrachtet werden.

Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit des Endeffektors ist größer als die im Datenblatt des Greifers angegebene Öffnungs- oder Schließzeit.

Eine vollständige Auswahl kann Folgendes umfassen:

Annäherung an das Werkstück;

Öffnen oder Positionieren des Werkzeugs;

den Griff herstellen;

Bestätigen, dass das Teil sicher ist;

wegbeschleunigen;

zum Ziel bewegen;

das Teil freigeben;

Bestätigung der Freigabe.

Unterschiedliche Greiftechnologien führen zu unterschiedlichen Verzögerungen. Ein Vakuumsystem benötigt möglicherweise Zeit, um ein ausreichendes Vakuum aufzubauen. Ein mechanischer Greifer muss öffnen und schließen. Eine Erkennungsstrategie muss möglicherweise bestätigt werden, bevor die Bewegung fortgesetzt werden kann.

Die Werkzeugmasse beeinflusst indirekt auch die Geschwindigkeit. Ein schwererer EOAT kann die aggressive Beschleunigung des Roboters einschränken, sodass die Installation eines schnelleren Aktuators nicht unbedingt die gesamte Zelle schneller macht.

Präzision

Die erforderliche Präzision sollte entsprechend der Aufgabenstellung definiert werden.

Es gibt verschiedene Konzepte, die häufig unter dem Wort Genauigkeit zusammengefasst werden:

packende Wiederholgenauigkeit;

Wiederholbarkeit der Teileposition im Greifer;

Roboterpositionierung;

Endgültige Prozessgenauigkeit.

Bei einer Bin{0}}-Anwendung kann es zu Abweichungen in der Position eines Teils im Greifer kommen, wenn diese durch den nächsten Vorgang ausgeglichen werden können. Bei der Präzisionsmontage kann es erforderlich sein, dass das Werkstück mit viel genauerer Wiederholgenauigkeit mechanisch innerhalb des EOAT positioniert wird.

Ebenso kann sich ein flexibler Greifer gut an Variationen in der Produktform anpassen, bietet aber eine weniger starre Teilepositionierung als eine kundenspezifische mechanische Vorrichtung.

Die richtige Greifmethode hängt daher davon ab, was wiederholbar sein muss: einfach das Produkt halten, es der nächsten Station präsentieren oder einen hochpräzisen Prozess ausführen.

Zykluszeit

Die Zykluszeit sollte auf Systemebene bewertet werden.

Ein typischer Bearbeitungszyklus kann Folgendes umfassen:

Annäherung → Greifen → Griffbestätigung → Roboterbewegung → Loslassen → Freigabebestätigung → Zurück

Die Optimierung nur eines Teils dieser Sequenz kann kaum zu einer Verbesserung des Gesamtdurchsatzes führen.

Ein Greifer mit einer schnelleren Schließzeit bietet möglicherweise keinen nennenswerten Zykluszeitvorteil, wenn der Roboter an anderer Stelle im Prozess noch auf ein Vakuumbestätigungssignal warten muss. Umgekehrt kann ein flexiblerer Greifer eine etwas langsamere individuelle Betätigungszeit haben, aber Werkzeugwechsel zwischen Produktvarianten reduzieren, was die Gesamtproduktionseffizienz verbessert.

Daraus ergibt sich ein wichtiges Auswahlprinzip:

Ein schnellerer Greifer führt nicht automatisch zu einem schnelleren Robotersystem.

Die relevante Messgröße ist der komplette Produktionszyklus.

Bei der Verpackung großer Mengen kann beispielsweise die Reduzierung der Kommissionierungs- und Freigabeverzögerungen um einen Bruchteil jedes Zyklus von großem Nutzen sein, da sich die Aufgabe tausende Male wiederholt. Extreme Positionierungsgenauigkeit ist möglicherweise weniger wichtig.

Bei der Präzisionsmontage können sich die Prioritäten umkehren. Ein etwas längerer Greifzyklus kann akzeptabel sein, wenn das Werkzeug jede Komponente in einer wiederholbaren Ausrichtung platziert und nachgelagerte Ausrichtungsfehler verhindert.

Selbst wenn die Leistungsziele erreicht werden, muss das Tool dennoch überleben und der tatsächlichen Betriebsumgebung entsprechen.

Ein Endeffektor, der während eines Prüfstandstests gut funktioniert, kann dennoch unzuverlässig werden, wenn er realen Produktionsbedingungen ausgesetzt wird. Temperatur, Staub, Abwaschen, Kontaminationskontrollen und Reinraumanforderungen können sowohl die Greiftechnologie als auch die im EOAT verwendeten Materialien verändern.

Temperatur

Hohe und niedrige Temperaturen können das Verhalten vieler EOAT-Komponenten verändern.

Die Temperatur kann Folgendes beeinflussen:

Elastomerdichtungen;

Saugnäpfe;

Kunststoffe;

Schmiermittel;

Klebstoffe;

Sensoren;

elektronische Komponenten.

Ein Saugnapfmaterial, das bei Raumtemperatur gut funktioniert, kann außerhalb des vorgesehenen Temperaturbereichs aushärten, erweichen oder die Dichtleistung verlieren. Ebenso können Schmierstoffe und Dichtungen in mechanischen Geräten unterschiedliche Spezifikationen für heiße oder kalte Umgebungen erfordern.

Temperaturgrenzen sollten daher für die gesamte Werkzeugbaugruppe überprüft werden, nicht nur für den Roboter.

Staub und Verschmutzung

Staub, Späne, Pulver und andere Verunreinigungen können verschiedene Fehlerarten verursachen.

Sie können Folgendes beeinträchtigen:

optische oder Näherungssensoren;

mechanische Gleitflächen;

Vakuumfilter;

Saugdichtungen;

Ventile und pneumatische Komponenten.

In Bearbeitungsumgebungen können Metallspäne den ordnungsgemäßen Greiferkontakt verhindern oder in Bewegungsmechanismen eindringen. Bei staubigen Verpackungs- oder Pulverhandhabungsanwendungen erfordern Vakuumfilter möglicherweise eine häufigere Inspektion und Wartung.

Beim EOAT-Design sollte daher nicht nur berücksichtigt werden, ob es in der Umgebung betrieben werden kann, sondern auch, wie sich die Verschmutzung auf die Wartungsintervalle und die langfristige Zuverlässigkeit auswirkt.

VieleEOAT-Auswahlfehlerentstehen nicht durch die Wahl der falschen Technologiekategorie. Sie entstehen durch eine zu enge Bewertung des Werkzeugs-mit Blick auf den Kaufpreis, die Nennnutzlast oder die aktuelle Teilegeometrie, ohne zu berücksichtigen, wie sich der Endeffektor im Laufe der Zeit auf das gesamte Robotersystem auswirken wird.

Der nützlichste Weg, diese Fehler zu bewerten, besteht darin, drei Fragen zu stellen: Was wird übersehen? Welche Konsequenz hat es? Was sollte stattdessen überprüft werden?

Ein häufiger Fehler besteht darin, die Nenntraglast des Roboters nur mit dem Gewicht des Werkstücks zu vergleichen.

Der Roboter muss die gesamte bewegliche Last tragen, einschließlich Endeffektor, Adapter, Sensoren, Werkzeugwechsler, Hilfshardware und das Teil selbst. Ein Werkzeug kann daher aufgrund des Teilegewichts akzeptabel erscheinen, während das Handgelenk dennoch übermäßig belastet wird.

Die Folgen können sein:

reduzierte zulässige Beschleunigung;

langsamere Roboterbewegung;

Überlastungs- oder Lade-Überwachungsalarme;

übermäßiges Handgelenksmoment oder übermäßige Trägheit;

reduzierte operative Marge;

erhöhte mechanische Belastung und Zuverlässigkeitsrisiko.

Bei langen oder breiten EOAT-Baugruppen ist das Problem besonders leicht zu übersehen. Ein großer Vakuumrahmen ist beispielsweise vielleicht nicht besonders schwer, aber sein verlängerter Schwerpunkt kann ein erhebliches Handgelenksmoment erzeugen.

Ein kostengünstigerer Endeffektor führt nicht zwangsläufig zu einem kostengünstigeren Automatisierungssystem.

Der Kaufpreis ist nur ein Teil der wirtschaftlichen Entscheidung. Ein billigerer Greifer kann im Laufe der Zeit teurer sein, wenn er längere Greifzyklen erfordert, häufiger Teile verliert, schnell verschleißt oder manuell ausgewechselt werden muss, wenn sich das Produktformat ändert.

Mögliche Folgen sind:

langsamere Produktionszyklen;

mehr abgelehnte oder fallengelassene Teile;

häufige Wartungseingriffe;

höherer Verbrauchsmaterialverbrauch;

längere Umstellungen;

zusätzliche Einbindung des Betreibers;

ungeplante Produktionsstopps.

Beispielsweise kann es beim Erstkauf attraktiv erscheinen, Geld für einen weniger anpassungsfähigen Greifer zu sparen. Wenn die Linie jedoch jeden Tag zwischen mehreren Produktgrößen wechselt, kann ein wiederholtes manuelles Umrüsten schnell teurer werden als der ursprüngliche Werkzeugunterschied.

Endeffektoren sind Arbeitsgeräte, keine statischen Anbaugeräte. Komponenten, die mit dem Produkt in Berührung kommen oder sich bei jedem Zyklus bewegen, verschleißen irgendwann, werden verunreinigt oder müssen angepasst werden.

Die Wartungsanforderungen variieren je nach Technologie. Typische Serviceleistungen können sein:

Austausch des Saugnapfes;

Vakuumfilter;

Dichtungen und O-Ringe;

mechanische Finger und Kontaktpads;

Lager oder Gleitelemente;

Sensoren;

Pneumatikschläuche;

Kabel und Steckverbinder.

Der Fehler besteht nicht einfach darin, zu vergessen, dass diese Komponenten verschleißen. Dabei wird die Zelle so konstruiert, dass sie schwierig zu prüfen oder auszutauschen ist.

Ein Saugnapf kann beispielsweise kostengünstig sein, aber der Austausch wird störend, wenn das Wartungspersonal Schutzvorrichtungen entfernen, mehrere Versorgungsleitungen trennen oder den gesamten Werkzeugrahmen demontieren muss, um ihn zu erreichen.

Der nützlichste Weg, die Auswahl von Roboter-Endeffektoren zu verstehen, besteht darin, zu untersuchen, wie reale Produktionsbedingungen die Entscheidung beeinflussen. In derselben Branche werden möglicherweise mehrere verschiedene EOAT-Typen verwendet, da die richtige Wahl von der spezifischen Aufgabe, dem Werkstück, dem Roboter und dem Produktionsziel abhängt.

Automobil: Blechtransfer

Stellen Sie sich eine Stanzlinie vor, in der ein Roboter geformte Stahlplatten zwischen den Arbeitsgängen transportiert.

Das Werkstück ist typischerweise eine relativ große Blechkomponente mit begrenzter Steifigkeit, einer großen Oberfläche und einer Geometrie, die sich je nach Fahrzeugmodell ändern kann. Die Anwendung erfordert außerdem schnelle Zyklen, da sich die Übertragungsgeschwindigkeit direkt auf den Durchsatz der Druckleitung auswirkt.

Zwei gängige Optionen sind Vakuum- und Magnetgreifen.

Ein Vakuumsystem kann geeignet sein, wenn das Panel über zugängliche Oberflächen verfügt, die eine zuverlässige Abdichtung durch Saugnäpfe ermöglichen. Mehrere Näpfe können die Haltekraft auf das Teil verteilen und lokale Verformungen reduzieren.

Ein magnetischer Endeffektor kann vorzuziehen sein, wenn die Platte aus einem kompatiblen ferromagnetischen Material besteht und die Oberflächengeometrie eine Vakuumabdichtung erschwert. Magnetisches Greifen kann auch die Abhängigkeit von der Qualität der Saugnapfdichtung verringern.

Die Wahl hängt daher von mehr als der Tatsache ab, dass das Teil aus Metall ist. Ingenieure müssen Folgendes berücksichtigen:

ob das Material ferromagnetisch ist;

Verfügbare Vakuum- oder Magnetkontaktfläche;

Löcher, Kurven, Beschichtungen oder Oberflächenverunreinigungen;

Plattensteifigkeit;

kombinierte Werkzeugausstattung und Teilenutzlast;

Beschleunigung beim Transfer.

Eine wichtige Vorsichtsmaßnahme besteht darin, davon auszugehen, dass ein großes, leichtes Panel eine Anwendung mit geringer{0}}Last erstellt. Breite Werkzeugrahmen und Hochgeschwindigkeitsroboterbewegungen können ein erhebliches Handgelenksmoment und eine erhebliche Trägheit erzeugen, selbst wenn das Panel selbst relativ leicht ist.

Elektronik: Präzisionsschrauben

Stellen Sie sich bei der Elektronikmontage einen Roboter vor, der Schrauben in ein Gehäuse oder eine Gerätebaugruppe einbaut.

Hier übernimmt der Endeffektor nicht primär die Handhabung des Produkts. Es führt einen Befestigungsvorgang durch. Der passende EOAT ist also ein automatisiertes Schraubwerkzeug und kein herkömmlicher Greifer.

Die Hauptanforderungen sind in der Regel eine genaue Werkzeugpositionierung, ein wiederholbarer Schraubeneingriff, ein kontrolliertes Anzugsdrehmoment und eine zuverlässige Schraubenzuführung. Der Roboter muss jeden Schraubpunkt in der richtigen Orientierung anfahren, während der Schraub-Endeffektor den eigentlichen Schraubvorgang steuert.

Diese Anwendung erfordert möglicherweise auch Aufmerksamkeit auf Folgendes:

kleine Strukturgrößen;

begrenzter Freiraum rund um die Schraubenpositionen;

Drehmoment- und Tiefenkontrolle;

screw-präsente Erkennung;

Reaktionskräfte;

Kabel- und Zuleitungsführung.

Abhängig vom Produkt und der Produktionsumgebung können auch Kontrollen der elektrostatischen{0}}Entladung, Reinraumkompatibilität oder Kontaminationsanforderungen das Werkzeugdesign beeinflussen.

Die wichtigste Vorsichtsmaßnahme besteht darin, die Positionierungsgenauigkeit als reine Roboterspezifikation-zu behandeln. Auch wenn der Roboter wiederholt den programmierten Punkt erreicht, können Spiel im Werkzeug, eine schlechte Schraubenausrichtung oder eine inkonsistente Teileposition immer noch zu Quergewinde oder fehlerhafter Befestigung führen.

Lebensmittel: Umgang mit empfindlichen Backwaren

Stellen Sie sich einen Roboter vor, der weiche Backwaren von einem Förderband in Tabletts oder Verpackungen überführt.

Das Werkstück kann in Größe und Form von einem Stück zum anderen leicht variieren, und eine übermäßige örtliche Greifkraft kann das Produkt verformen oder sichtbare Spuren hinterlassen. Gleichzeitig müssen alle Werkzeuge, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, möglicherweise eine häufige Reinigung und einen hygienischen Betrieb ermöglichen.

Ein weicher oder nachgiebiger Greifer kann geeignet sein, da er sich an Produktvariationen anpasst und den Kontaktdruck über eine größere Fläche verteilt. Dadurch kann die Gefahr von Quetschungen oder Markierungen im Vergleich zu starren Fingern verringert werden.

Bei einigen Anwendungen für verpackte{0}}Lebensmittel kann stattdessen die Vakuumgreifung die bessere Wahl sein. Eine versiegelte Verpackung mit einer breiten, glatten Oberfläche verhält sich ganz anders als ein unverpacktes weiches Produkt.

Die Auswahl hängt daher von Faktoren ab wie:

Produktverformbarkeit;

akzeptabler Anpressdruck;

Formvariation;

exponiertes versus verpacktes Produkt;

Anforderungen an den Kontakt mit Lebensmitteln-;

Abwasch- und Reinigungsverfahren.

Die wichtigste Vorsichtsmaßnahme besteht darin, nur für sanftes Greifen zu optimieren. Ein Greifer für die Handhabung von Lebensmitteln muss außerdem praktisch zu reinigen, zu prüfen und zu warten sein. Ein äußerst konformes Design, das Produktrückstände auffängt oder schwer zu waschen ist, kann ein größeres Produktionsproblem verursachen, als es löst.

Logistik: Gemischte Karton- und Paketabwicklung

Eine Logistikzelle stellt eine andere Herausforderung dar: Produktvariation.

Stellen Sie sich einen Roboter vor, der Kartons und Pakete unterschiedlicher Größe entlädt, sortiert oder palettiert. Das System kann während einer einzigen Schicht ein breites Spektrum an Artikelnummern, Verpackungsmaterialien, Oberflächenbeschaffenheiten und Gewichten erkennen.

Bei normalen Kartons mit ausreichend glatten Oberflächen kann ein Vakuumgreifer eine schnelle Aufnahme und Freigabe mit relativ einfachem Kontakt ermöglichen. Ein Mehrzonen-Vakuumdesign kann manchmal unterschiedliche Kartonabmessungen berücksichtigen, ohne dass für jede SKU ein spezielles Werkzeug erforderlich ist.

Für eine größere Mischung aus starren und unregelmäßigen Paketen kann ein adaptives oder flexibleres Greifkonzept vorzuziehen sein.

Wichtige Anforderungen sind nicht nur die Greifkraft, sondern auch:

Variation der Verpackungsabmessungen;

Porosität von Pappe;

beschädigte oder unebene Oberflächen;

Durchsatz;

Erkennung erfolgreicher Picks;

die Fähigkeit, sich von fehlgeschlagenen Picks zu erholen;

zukünftige Änderungen im SKU-Mix.

Ein häufiger Fehler besteht darin, das Werkzeug nur auf den größten oder häufigsten Karton auszurichten. Dies kann zu einer schlechten Handhabungsleistung führen, wenn kleinere, poröse, beschädigte oder unregelmäßige Pakete in das System gelangen.

Für die Logistikautomatisierung gemischter-SKUs ist der beste Robotergreifer oft derjenige, der eine zuverlässige Handhabung mit ausreichend Flexibilität verbindet, um manuelle Umrüstungen und Umrüstungen zu reduzieren.

Die wichtigste Vorsichtsmaßnahme besteht darin, die Handhabung fehlgeschlagener-Auswahlen in den Systementwurf einzubeziehen. Ein Greifer, der bei 98 % der idealen Kartons erfolgreich ist, kann immer noch zu inakzeptablen Störungen führen, wenn das Steuerungssystem die verbleibenden Ausfälle nicht effizient erkennen und beheben kann.

 

Bei diesen Anwendungen wird das richtige Werkzeug weniger durch die Branchenbezeichnung als vielmehr durch das spezifische Teil, den Prozess, den Roboter und das Produktionsziel bestimmt.

Der richtige Endeffektor ist nicht einfach die stärkste, schnellste oder fortschrittlichste Option. Es ist dasjenige, das mit dem übereinstimmtWerkstück, Roboterbeschränkungen, Produktionsziel, Betriebsumgebung und Lebenszyklusökonomieder Bewerbung.

 

Bevor Sie einen Lieferanten auswählen oder ein Werkzeugdesign fertigstellen, dokumentieren Sie die wichtigsten Anwendungsanforderungen:

 Teilegewicht, Abmessungen, Geometrie und Material

 Roboternutzlast, Schwerpunkt--, Moment und Trägheitsgrenzen

 erforderliche Zykluszeit und Positionierleistung

 Umwelt- oder Hygieneanforderungen

 erwartete Produkt- und SKU-Variation

 Wartungs- und Umstellungserwartungen.

 

Wenn diese Eingaben definiert sind, können EOAT-Optionen anhand der technischen Eignung und nicht nur anhand der Katalogspezifikationen oder des Kaufpreises verglichen werden.

 

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