Ich glaube, jeder hat davon gehörtder Roboter. Er zeigt seine Fähigkeiten oft in Filmen, ist Iron Mans rechte Hand oder bedient präzise verschiedene komplexe Instrumente in Präzisionstechnikfabriken. Diese fantasievollen Darstellungen vermitteln uns einen ersten Eindruck und wecken die Neugier aufder RoboterWas also ist ein industrieller Fertigungsroboter?
AnIndustrieller FertigungsroboterEin Roboter ist ein mechanisches Gerät, das Aufgaben automatisch ausführen kann. Er kann bestimmte Armbewegungen nachahmen und Vorgänge wie Materialhandhabung, Teilebearbeitung und Produktmontage in einer industriellen Produktionsumgebung ausführen. Beispielsweise kann ein Roboter in einer Automobilwerkstatt Autoteile präzise greifen und an der vorgegebenen Position montieren. Industrielle Fertigungsroboter werden in der Regel durch Antriebselemente wie Motoren, Zylinder und Hydraulikzylinder angetrieben. Diese Antriebselemente bewegen die Gelenke des Roboters unter der Kontrolle eines Steuerungssystems. Das Steuerungssystem besteht im Wesentlichen aus einer Steuerung, einem Sensor und einem Programmiergerät. Die Steuerung ist das „Gehirn“ des Roboters und empfängt und verarbeitet verschiedene Anweisungen und Signale. Der Sensor erfasst Position, Geschwindigkeit, Kraft und weitere Statusinformationen des Roboters. Beispielsweise wird während des Montageprozesses ein Kraftsensor eingesetzt, um die Montagekraft zu regulieren und so Beschädigungen an Teilen zu vermeiden. Das Programmiergerät kann ein Programmiergerät oder eine Computerprogrammiersoftware sein. Bewegungsbahn, Aktionsablauf und Betriebsparameter des Manipulators lassen sich durch Programmierung einstellen. Beispielsweise können bei Schweißaufgaben der Bewegungspfad und die Schweißparameter des Manipulatorschweißkopfes, wie Schweißgeschwindigkeit, Stromstärke usw., durch Programmierung eingestellt werden.
Funktionale Merkmale:
Hohe Präzision: Er ermöglicht präzises Positionieren und Bedienen, und der Fehler kann im Millimeter- oder sogar Mikrometerbereich kontrolliert werden. Beispielsweise kann der Manipulator bei der Herstellung von Präzisionsinstrumenten Teile präzise montieren und verarbeiten.
Hohe Geschwindigkeit: Wiederholte Aktionen können schnell ausgeführt und die Produktionseffizienz verbessert werden. Beispielsweise kann der Manipulator in einer automatisierten Verpackungsproduktionslinie Produkte schnell greifen und in Verpackungsbehälter legen.
Hohe Zuverlässigkeit: Der Manipulator kann über einen langen Zeitraum stabil arbeiten und Fehler reduzieren, die durch Faktoren wie Müdigkeit und Emotionen verursacht werden. Im Vergleich zur Handarbeit kann der Manipulator in einigen rauen Arbeitsumgebungen wie hohen Temperaturen, Toxizität und hoher Intensität kontinuierlicher arbeiten.
Flexibilität: Die Arbeitsaufgaben und Bewegungsmodi lassen sich durch Programmierung an unterschiedliche Produktionsanforderungen anpassen. So kann derselbe Manipulator beispielsweise in der Hochsaison Hochgeschwindigkeits-Materialhandhabung und außerhalb der Saison die Feinmontage von Produkten übernehmen.
Welche Anwendungsgebiete gibt es für industrielle Fertigungsmanipulatoren?
Automobilindustrie
Teilehandhabung und Montage: In Automobilproduktionslinien können Roboter große Teile wie Motoren und Getriebe effizient transportieren und präzise am Fahrgestell montieren. Beispielsweise kann ein Sechs-Achs-Roboter einen Autositz mit extrem hoher Präzision an einer festgelegten Position in der Karosserie montieren. Seine Positioniergenauigkeit erreicht ±0,1 mm, was die Effizienz und Qualität der Montage deutlich verbessert. Schweißarbeiten: Das Schweißen der Karosserie erfordert hohe Präzision und Geschwindigkeit. Der Roboter kann die verschiedenen Teile des Karosserierahmens mittels Punktschweißen oder Lichtbogenschweißen gemäß einer vorprogrammierten Bahn zusammenschweißen. Beispielsweise kann ein industrieller Fertigungsroboter das Schweißen eines Autotürrahmens in ein bis zwei Minuten abschließen.
Elektronik- und Elektroindustrie
Leiterplattenherstellung: Bei der Herstellung von Leiterplatten können Roboter elektronische Bauteile montieren. Sie können winzige Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren präzise mit einer Geschwindigkeit von mehreren oder sogar Dutzenden Bauteilen pro Sekunde auf Leiterplatten montieren. Produktmontage: Bei der Montage elektronischer Produkte wie Mobiltelefonen und Computern übernehmen Roboter Aufgaben wie die Gehäusemontage und Bildschirminstallation. Am Beispiel der Mobiltelefonmontage kann der Roboter Komponenten wie Bildschirme und Kameras präzise in das Gehäuse des Mobiltelefons einbauen und so die Konsistenz und hohe Qualität der Produktmontage gewährleisten.
Mechanische Bearbeitungsindustrie
Be- und Entladevorgänge: Vor CNC-Werkzeugmaschinen, Stanzmaschinen und anderen Bearbeitungsanlagen übernimmt der Roboter das Be- und Entladen. Er greift Rohlinge schnell aus dem Silo, befördert sie zur Werkbank der Bearbeitungsanlage und entnimmt anschließend das fertige oder halbfertige Produkt. Beispielsweise kann der Roboter bei der Bearbeitung von Wellenteilen an einer CNC-Drehmaschine alle 30–40 Sekunden den Be- und Entladevorgang abschließen, was die Auslastung der Werkzeugmaschine verbessert. Unterstützung bei der Teilebearbeitung: Bei der Bearbeitung komplexer Teile unterstützt der Roboter beim Wenden und Positionieren der Teile. Beispielsweise kann der Roboter bei der Bearbeitung komplexer Formen mit mehreren Flächen die Form nach Abschluss eines Prozesses in den passenden Winkel wenden, um sie für den nächsten vorzubereiten. Dies verbessert die Effizienz und Genauigkeit der Teilebearbeitung.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Verpackungsvorgänge: Beim Verpacken von Lebensmitteln und Getränken kann der Roboter das Produkt greifen und in Verpackungskartons oder -beutel legen. Beispielsweise kann der Roboter in einer Getränkedosen-Produktionslinie 60 bis 80 Getränkeflaschen pro Minute greifen und verpacken und dabei die Sauberkeit und Standardisierung der Verpackung gewährleisten.
Sortiervorgang: Bei der Lebensmittelsortierung, beispielsweise beim Sortieren von Obst und Gemüse, kann der Roboter nach Größe, Gewicht, Farbe und anderen Produktmerkmalen sortieren. Nach der Ernte kann der Roboter Früchte unterschiedlicher Qualität identifizieren und in verschiedenen Bereichen platzieren. Dies verbessert die Sortiereffizienz und die Produktqualität.
Logistik- und Lagerbranche
Frachthandling und Palettierung: Im Lager kann der Roboter Waren unterschiedlicher Form und Gewichte transportieren. Er kann Waren aus Regalen entnehmen oder auf Paletten stapeln. Große Logistik- und Lagerroboter können beispielsweise tonnenschwere Waren transportieren und nach bestimmten Regeln übersichtlich stapeln, was die Lagerraumnutzung verbessert. Auftragssortierung: In Umgebungen wie der E-Commerce-Logistik sortiert der Roboter die entsprechenden Waren anhand der Auftragsinformationen aus den Regalen. Er scannt Produktinformationen schnell und platziert die Produkte präzise auf dem Sortierförderband, was die Auftragsabwicklung beschleunigt.
Welche konkreten Auswirkungen hat der Einsatz industrieller Fertigungsmanipulatoren auf die Produktionseffizienz von Unternehmen?
Verbessern Sie die Produktionsgeschwindigkeit
Schnelle, repetitive Vorgänge: Manipulatoren in der industriellen Fertigung können repetitive Arbeiten mit sehr hoher Geschwindigkeit ausführen, ohne dass es zu Ermüdungserscheinungen oder Effizienzeinbußen wie bei manueller Arbeit kommt. Bei der Montage elektronischer Komponenten beispielsweise kann der Manipulator Dutzende oder sogar Hunderte von Greif- und Installationsvorgängen pro Minute durchführen, während bei manueller Arbeit möglicherweise nur einige Male pro Minute ausgeführt werden. Am Beispiel der Mobiltelefonproduktion kann die Anzahl der pro Stunde mithilfe von Manipulatoren installierten Bildschirme drei- bis fünfmal höher sein als bei manueller Installation. Verkürzung des Produktionszyklus: Da der Manipulator (bei ordnungsgemäßer Wartung) 24 Stunden am Tag arbeiten kann und eine schnelle Umstellungsgeschwindigkeit zwischen Prozessen aufweist, verkürzt er den Produktionszyklus des Produkts erheblich. Im Automobilbau beispielsweise hat der effiziente Einsatz des Manipulators beim Karosserieschweißen und bei der Teilemontage die Montagezeit eines Fahrzeugs von Dutzenden von Stunden auf mittlerweile über zehn Stunden reduziert.
Verbessern Sie die Produktqualität
Hochpräziser Betrieb: Die Betriebsgenauigkeit des Manipulators ist deutlich höher als bei manueller Bedienung. Bei der Präzisionsbearbeitung kann der Roboter die Bearbeitungsgenauigkeit von Teilen im Mikrometerbereich steuern, was bei manueller Bedienung nur schwer zu erreichen ist. Beispielsweise kann der Roboter bei der Herstellung von Uhrenteilen das Schneiden und Schleifen von Kleinteilen wie Zahnrädern präzise durchführen und so die Maßgenauigkeit und Oberflächengüte der Teile sicherstellen und so die Gesamtqualität des Produkts verbessern.
Gute Qualitätsstabilität: Die Wirkungskonsistenz ist gut, und die Produktqualität schwankt nicht aufgrund von Faktoren wie Emotionen und Ermüdung. Bei der Arzneimittelverpackung kann der Roboter die Dosierung des Arzneimittels und die Versiegelung der Verpackung präzise steuern. Die Qualität jeder Verpackung ist hochkonsistent, was die Fehlerquote reduziert. Beispielsweise kann bei der Lebensmittelverpackung durch den Einsatz des Roboters die Produktverlustrate durch ungeeignete Verpackung von 5 % bis 10 % im manuellen Betrieb auf 1 % bis 3 % gesenkt werden.
Optimieren Sie den Produktionsprozess
Automatisierte Prozessintegration: Der Roboter lässt sich nahtlos mit anderen automatisierten Anlagen (wie automatisierten Produktionslinien, automatischen Lagersystemen usw.) verbinden, um den gesamten Produktionsprozess zu optimieren. In der Produktionslinie für elektronische Produkte kann der Roboter die Produktion, Prüfung und Montage von Leiterplatten eng integrieren, um eine automatisierte, kontinuierliche Produktion vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt zu erreichen. Beispielsweise kann der Roboter in einer kompletten Produktionswerkstatt für Computer-Motherboards verschiedene Verarbeitungsanlagen koordinieren, um eine Reihe von Prozessen von der Leiterplattenproduktion über die Chipinstallation bis hin zum Schweißen abzuschließen. Dadurch werden Wartezeiten und menschliche Eingriffe in den Zwischenschritten reduziert. Flexible Aufgabenanpassung: Die Arbeitsaufgaben und der Arbeitsauftrag des Roboters lassen sich durch Programmierung einfach an unterschiedliche Produktionsanforderungen und Produktänderungen anpassen. In der Bekleidungsherstellung muss bei einem Stilwechsel lediglich das Roboterprogramm angepasst werden, um es an Zuschnitt, Nähassistenz und andere Aufgaben des neuen Kleidungsstils anzupassen. Dies verbessert die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Produktionssystems.
Reduzieren Sie die Produktionskosten
Reduzierte Arbeitskosten: Obwohl die anfängliche Investition in einen Roboter hoch ist, kann er langfristig einen Großteil der Handarbeit ersetzen und die Arbeitskosten des Unternehmens senken. Beispielsweise kann ein arbeitsintensiver Spielzeughersteller durch die Einführung von Robotern für die Montage einiger Teile 50–70 % seiner Montagemitarbeiter einsparen und so erhebliche Arbeitskosten einsparen. Reduzierte Ausschussrate und Materialverlust: Durch die präzise Arbeitsweise des Roboters wird die durch Bedienungsfehler verursachte Ausschussrate reduziert und der Materialverlust verringert. Beim Aufnehmen und Beschneiden von Spritzgussteilen greift der Roboter die Produkte präzise, um Produktschäden und übermäßigen Ausschuss zu vermeiden. Dadurch werden die Ausschussrate um 30–50 % und der Materialverlust um 20–40 % reduziert.
Veröffentlichungszeit: 21. Januar 2025
