SCARA-Roboter überzeugen bei der Montage

Der duAro2 ist ein zweiarmiger kollaborativer SCARA-Roboter mit einer maximalen Nutzlastkapazität von 3 Kilogramm pro Arm und einem vertikalen Hub von 550 Millimetern. Foto mit freundlicher Genehmigung von Kawasaki Robotics

Wenn Sechs-Achsen-Roboter praktisch ein Synonym für Karosseriewerkstätten sind, dann sind SCARA-Roboter die Könige der Kleinteilemontageanwendungen. Mit ihrer hohen Geschwindigkeit, hohen Präzision und geringen Stellfläche eignen sich SCARAs ideal für automatisierte Montageanwendungen mit Teilen mit einem Gewicht von weniger als 5 Kilogramm.

SCARAs haben vier Bewegungsachsen. Die ersten beiden sind Radialverbindungen in der horizontalen Ebene. Dadurch kann der Arm um seine Basis gedreht und wie ein Paravent zusammengeklappt werden. Die dritte oder Z-Achse erzeugt eine vertikale Bewegung, während die vierte oder Θ-Achse eine Rotationsbewegung um die Z-Achse erzeugt. In manchen Fällen kann es auch zu einer Biegung am Ende der Z-Achse kommen.

Der Arbeitsbereich eines SCARA ist zylindrisch. Es sind Modelle mit einer horizontalen Reichweite von 250 bis 1.200 Millimetern und einer vertikalen Reichweite von 100 bis 800 Millimetern erhältlich. Die Nutzlastkapazitäten variieren zwischen 2,5 und 50 Kilogramm.

Geschwindigkeit ist ein großer Vorteil von SCARAs. Die „Zykluszeit“ für jeden kleinen Roboter wird oft als die Zeit angegeben, die er benötigt, um sich 1 Zoll nach oben, 12 Zoll in der Breite, 1 Zoll nach unten und wieder zurück zu bewegen. Einige SCARAs können diese Standardbewegung in weniger als 0,4 Sekunden mit einer Wiederholgenauigkeit von ±0,008 Millimetern ausführen. Ein sechsachsiger Roboter wäre nicht in der Lage, sich so schnell zu bewegen, einfach weil er mehr Motoren zu koordinieren hat.

Im Vergleich zu kartesischen Robotern benötigen SCARAs weniger Tisch- oder Bodenfläche, aber mehr Kopffreiheit. Die Mittelachse eines SCARA wird normalerweise am Boden oder Tisch montiert, der Roboter kann jedoch auch an der Wand oder Decke montiert werden. Durch die Montage eines Roboters über einem Förderband statt daneben kann erheblich Platz gespart werden.

SCARAs eignen sich hervorragend für Anwendungen, bei denen sie etwas mit einer geraden vertikalen Bewegung aufnehmen, es horizontal transportieren und es mit einer geraden vertikalen Bewegung wieder absetzen, ohne das Teil zu kippen. Viele Monteure verwenden SCARAs, um Teile von einem Förderband aufzunehmen und sie auf Paletten oder Verpackungen zu laden. Mit maschinellem Sehen können SCARAs zufällig platzierte Teile scannen und diejenigen in der richtigen Ausrichtung oder solche mit Mängeln identifizieren, selbst während sich die Teile auf einem Förderband bewegen.

SCARAs eignen sich hervorragend für vertikal ausgerichtete Montageprozesse, wie zum Beispiel Löten. Foto mit freundlicher Genehmigung von Japan Unix

SCARAs eignen sich auch gut für vertikal ausgerichtete Prozesse wie Schrauben, Löten und Dosieren. Bei der letztgenannten Anwendung kann ein SCARA beispielsweise einen Dosierkopf problemlos an Gefällen auf- und abwärts bewegen, aber er kann das Werkzeug nicht um 90 Grad drehen und Klebstoff entlang der Seite von etwas auftragen.

Bei der Spezifikation von SCARAs sollten Ingenieure zunächst die Nutzlast des Roboters bestimmen, zu der das Gewicht des Greifers sowie die von ihm zu tragenden Teile gehören. Als nächstes sollten Ingenieure ermitteln, wie weit der Roboter von seiner Mittelachse entfernt sein muss, um die Last zu tragen, da dies Einfluss darauf hat, wie viel der Roboter tragen kann. Je weiter ein Roboter vom Zentrum entfernt sein muss, desto weniger Nutzlast kann er tragen. Selbst wenn die Gesamtnutzlast nur 5 Kilogramm beträgt, benötigen Ingenieure möglicherweise einen Roboter mit einer Tragfähigkeit von 10 Kilogramm, wenn der Arm weite Strecken zurücklegen muss.

Weitere wichtige Spezifikationen sind Zykluszeit, Wiederholgenauigkeit, Arbeitsbereich, Steuerungssystem und Netzwerkkonnektivität. Auch das Arbeitsumfeld ist ein Thema. SCARAs können für den statiksicheren Betrieb, Reinräume der Klasse 10, Abwaschumgebungen und feuchte, staubige Umgebungen konfiguriert werden.

Die neuesten SCARA-Modelle bieten Ingenieuren eine breite Palette an Optionen hinsichtlich Geschwindigkeit, Präzision, Nutzlast, Reichweite, Größe und Wirtschaftlichkeit.

Die neuen GX4- und GX8-SCARAs von Epson Robots sind mit der Gyroplus-Technologie des Unternehmens ausgestattet und bieten hohe Geschwindigkeiten, reibungslose Bewegungssteuerung und hohe Nutzlastkapazitäten. Foto mit freundlicher Genehmigung von Epson Robots

Für ein Höchstmaß an Geschwindigkeit und Präzision gibt es die neuen GX4- und GX8-SCARAs von Epson Robots. Diese Maschinen sind mit der patentierten Gyroplus-Technologie von Epson ausgestattet, um hohe Geschwindigkeiten, reibungslose Bewegungssteuerung und hohe Nutzlastkapazitäten zu bieten. Die Roboter sind in mehreren Armkonfigurationen mit einer maximalen Reichweite von 650 Millimetern erhältlich. Sie können eine maximale Nutzlast von 8 Kilogramm bewältigen. Die Roboter verfügen über ein schlankes Design und lassen sich problemlos in Reinräume und statisch sichere Umgebungen integrieren.

Die RC+-Software von Epson arbeitet nahtlos mit den Robotern der GX-Serie zusammen. Mit batterielosen Encodern und einem integrierten Ethernet-Kabel bietet die GX-Serie niedrige Gesamtbetriebskosten.

Die Gyroplus-Technologie bietet Echtzeit-Geschwindigkeitsfeedback direkt am Ende des Roboterarms. Diese Rückmeldung ist in den Servoregelkreis integriert, wodurch der Roboter eine hohe Präzision erreichen und Vibrationen und Einschwingzeiten reduzieren kann.

Herkömmliche Robotersteuerungen nutzen die Rückmeldung der Winkelgeschwindigkeit, die sich am Motor des Roboters befindet. Aufgrund mechanischer Toleranzen, Reibung und des Einflusses von Peripheriegeräten wie Greifern und Verkabelungen weicht die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit am Ende des Roboterarms jedoch häufig von der Winkelgeschwindigkeit des Motors ab. Bisher bestand die effektivste Möglichkeit zur Vibrationsreduzierung darin, die Steifigkeit durch den Einsatz eines größeren Roboters zu erhöhen oder die Beschleunigungs- und Verzögerungszeit zu verkürzen. Diese Lösungen bedeuten jedoch eine Vergrößerung des Platzbedarfs und der Kosten des Roboters oder eine Verringerung der Zykluszeit und des Durchsatzes.

Die Gyroplus-Technologie löst diese Probleme durch die Montage eines Winkelgeschwindigkeitssensors am Ende des Roboterarms. Jetzt erhält die Robotersteuerung Informationen über das Verhalten am Ende des Arms und kann Bewegungsbefehle liefern, um die genaue Bewegung und Position des Roboterarms zu steuern, anstatt eine Schätzung basierend auf der Geschwindigkeit des Motors. Dies bedeutet eine präzisere Positionierungssteuerung und eine deutliche Vibrationsreduzierung.

Die All-in-One-SCARA-Roboter T3-B und T6-B bieten hohe Qualität und Leistung zu einem außergewöhnlichen Preis-Leistungs-Verhältnis und vereinfachen sowohl komplexe als auch einfache Automatisierungsanwendungen wie Verpackung, Pick-and-Place, Ausgabe und Inspektion. Diese Roboter verfügen über die gleiche intuitive Software, dieselben Funktionen und dieselbe Zuverlässigkeit wie die High-End-Roboter von Epson und halten gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten niedrig.

Die Roboter verfügen über ein platzsparendes Design, das über eine integrierte Steuerung im Robotersockel mit Strom für End-of-Arm-Werkzeuge verfügt. Der T3-B und der T6-B sind mit der Suite integrierter Optionen von Epson kompatibel, einschließlich Bildführung, IntelliFlex-Teilezuführung, Programmierhandgeräten sowie Feldbus-Master- und Slave-Schnittstellenkarten. Zu den weiteren Updates gehören ein verbessertes Formfaktor-Design und eine aktualisierte Bewegungssteuerung für reibungslosere und schnellere Zykluszeiten.

Die auf Benutzerfreundlichkeit ausgelegten T3-B und T6-B sind mit der Entwicklungssoftware Epson RC+ und der No-Code-Entwicklungssoftware Epson RC+ Express für die industrielle Automatisierung ausgestattet. Epson RC+ ist eine leicht zu erlernende Programmiersprache, die eine Reihe leistungsstarker Tools für die Automatisierung bietet und sich ideal für Anfänger und Fortgeschrittene eignet. Epson RC+ Express ist eine intuitive, visuell basierte Lehrumgebung und wurde für Benutzer mit wenig bis gar keiner Programmiererfahrung entwickelt, um einfach und effizient einfache, leistungsstarke Roboterprogramme zu entwickeln.

Die Roboter werden standardmäßig mit 110- und 220-Volt-Strom betrieben; Es ist kein spezielles Panel oder Stecker erforderlich. Für den Encoder des Roboters ist keine Batterie erforderlich, was Ausfallzeiten minimiert und die Gesamtbetriebskosten senkt.

Der SCARA der RS-Serie wird an der Decke montiert und verfügt über die einzigartige Fähigkeit, die zweite Achse unter die erste Achse zu bewegen, wodurch er sich im gesamten zylindrischen Arbeitsbereich bewegen kann. Foto mit freundlicher Genehmigung von Epson Robots

Man sagt, SCARA-Roboter hätten einen zylindrischen Arbeitsbereich, aber das stimmt nicht ganz. Aufgrund der Basis des Roboters und weil der Roboter nicht ganz hinter seinen Rücken greifen kann, hat es eigentlich eher die Form eines Herzens oder eines U. Die SCARAs der RS-Serie von Epson lösen dieses Problem. Die Roboter werden an der Decke montiert und verfügen über die einzigartige Fähigkeit, die zweite Achse unter die erste Achse zu bewegen, wodurch sie sich im gesamten zylindrischen Arbeitsbereich bewegen können. Die einzigartige Armstruktur dieser Roboter deckt den gesamten Arbeitsbereich unter dem Arm ab, sodass in der Mitte des Arbeitsbereichs kein Totraum entsteht. Sie verfügen über eine Positionswiederholgenauigkeit von 0,01 Millimeter und eine Zykluszeit von 0,339 Sekunden.

Es stehen zwei Modelle zur Verfügung. Der RS3 kann eine Nutzlast von 3 Kilogramm transportieren und hat eine Reichweite von 350 Millimetern. Der RS4 kann eine Nutzlast von 4 Kilogramm transportieren und hat eine Reichweite von 550 Millimetern. Beide können für Reinraum- und statiksicheren Betrieb ausgestattet werden.

Der micro-SCARA ist der kleinste SCARA-Roboter auf dem Markt. Foto mit freundlicher Genehmigung von Mecademic Inc.

Mecademic Inc. hat den Mikro-SCARA-Roboter vorgestellt. Aufbauend auf dem Erfolg und den Designprinzipien seines sechsachsigen Roboterarms Meca500 ist der micro-SCARA der kleinste SCARA-Roboter auf dem Markt. Es bietet hohe Präzision und Platzoptimierung und eignet sich ideal für Montageanwendungen kleiner Komponenten in der Elektronik-, Optik- und Medizingerätefertigung.

„Unser kompakter SCARA-Roboter hat es in sich und setzt unseren Fokus fort, große Automatisierungssprünge bei möglichst geringem Platzbedarf zu erzielen“, sagt Jonathan Coulombe, CEO von Mecademic. „Diese Erweiterung unserer Produktlinie war eine direkte Reaktion auf die Nachfrage unserer Kunden nach einem SCARA als Ergänzung zu unserem sechsachsigen Roboterarm. Wir freuen uns, dieses Versprechen mit einem Produkt einlösen zu können, das kleiner und mehr als 50 Prozent leichter ist als das nächstgelegene vergleichbare SCARA.“

Der Roboter hat eine Reichweite von 225 Millimetern, einen Z-Hub von 100 Millimetern und eine Nenntraglast von 0,5 Kilogramm. Die Positionswiederholgenauigkeit beträgt 0,005 Millimeter. Die maximale Geschwindigkeit in der X- und Y-Achse beträgt 2750 Millimeter pro Sekunde. Seine maximale Geschwindigkeit in der Z-Achse beträgt 900 Millimeter pro Sekunde. Es verfügt über Anschlussports für EtherCat, Profinet, Ethernet/IP und TCP.

„Wir waren einer der ersten Teilnehmer von Mecademic an seinem Early-Access-Programm für diesen Mikro-SCARA-Roboter“, sagt Shane Waskey, Präsident von Mechatronic Solutions, einem Automatisierungshändler in Maple Grove, MN. „Wir glauben, dass seine kompakte Größe und hohe Präzision eine Lücke im Automatisierungsmarkt für Anwendungen und Branchen schließt, die durch kleine Teile und komplexe Prozesse herausgefordert werden. Angesichts des Trends zur Miniaturisierung in vielen Branchen sehen wir eine starke Nachfrage nach diesem Roboter.“

Kawasaki Robotics hat den duAro2 vorgestellt, einen zweiarmigen kollaborativen SCARA-Roboter mit erhöhter maximaler Nutzlastkapazität und vertikalem Hub. Während das erste duAro1-Modell des Unternehmens auf horizontale Bewegung spezialisiert ist, verbessert das duAro2 seine Fähigkeiten, indem es den vertikalen Hubbereich seiner Arme um 400 Millimeter (von 150 auf 550 Millimeter) erweitert und die maximale Nutzlast seiner Arme um 1 Kilogramm pro Arm erhöht (von 2 bis 3 Kilogramm pro Arm).

Die Handgelenkbaugruppe wurde neu gestaltet, sodass sich die Arme des Roboters wie die eines Menschen falten lassen. Dieses Verbindungsdesign erhöht den vertikalen Hub, während der Gesamtbewegungsbereich kompakt bleibt, und ermöglicht den Einsatz des Roboters für eine Vielzahl von Anwendungen, wie zum Beispiel Verpackung und Regalbeladung. Die neue Option, die Arme des duAro2 von der Steuerung zu lösen, erhöht die Vielseitigkeit der Installation des Cobots weiter und macht ihn an eine Vielzahl von Anforderungen in Fertigungsstätten anpassbar, beispielsweise an die Installation auf Förderbändern.

Der duAro2-Roboter läuft auf der neuen F61-Steuerung von Kawasaki, die Optionen für Bluetooth-Konnektivität, Encoder-gestützte Förderbandsynchronisierung und integrierte 2D-Vision bietet. Der vorherige Controller erforderte einen separaten Computer für die Bildverarbeitung, um die Vision-Funktionalität nutzen zu können. Jetzt kann die F61 die Bildverarbeitung allein mit einer optionalen Kamera und Software übernehmen.

Diese Controller-Architektur ermöglicht auch flexiblere Installationsmöglichkeiten. Die Steuerung kann im schlanken, fahrbaren Gehäuse des duAro2 untergebracht werden (integrierte Installationsoption) oder einzeln über Kabel mit dem Roboter verbunden werden (separate Installationsoption). Bei der getrennten Variante sind die Arme abnehmbar, was den Einsatz von duAro-Robotern in nahezu jedem Layout ermöglicht.

Mit ihren beiden koaxialen Armen, die von einem Controller gesteuert werden, passen duAro-Roboter in einen Ein-Personen-Raum. Die einachsige Konfiguration ermöglicht nicht nur eine unabhängige Armbedienung, sondern ermöglicht den Robotern auch die einfache Ausführung koordinierter Armbewegungen, ähnlich wie ein Mensch.

Motoren mit geringer Leistung, ein weicher Körper, Geschwindigkeits-, Kraft- und Arbeitsbereichsüberwachung sowie eine Verzögerungsfunktion ermöglichen duAro-Robotern eine sichere Zusammenarbeit mit Menschen im Arbeitseinsatz. Im unwahrscheinlichen Fall einer Kollision stoppt die Kollisionserkennungsfunktion sofort die Bewegung des Roboters.

Mit der Lead-Through-Teach-Funktion können Ingenieure dem Roboter ganz einfach Aufgaben beibringen, indem sie seine Arme von Hand führen. Lehrvorgänge können auch über ein Tablet vermittelt werden, das mit mehreren Robotern verbunden werden kann.

Der neue i4H SCARA-Roboter wurde für statisch ableitende und Reinraumanwendungen optimiert. Foto mit freundlicher Genehmigung von Omron Automation

Der neue i4H SCARA-Roboter von Omron Automation wurde für statisch ableitende und Reinraumanwendungen optimiert.

Das statisch-dissipative Modell wurde entwickelt, um den Aufbau statischer Elektrizität zu verhindern, die empfindliche elektronische Komponenten beschädigen kann, während das Reinraummodell in Umgebungen eingesetzt werden kann, die sehr niedrige Partikelemissionen erfordern, wie z. B. in der Pharma-, Medizin- oder Halbleiterindustrie.

Der Roboter hat eine Traglast von 15 Kilogramm und ist mit einer maximalen Reichweite von 650, 750 oder 850 Millimetern erhältlich. Der Vertikalhub kann 210 oder 410 Millimeter betragen. Der Roboter kann an einem Tisch oder einer Wand montiert werden. Um Platz zu sparen, ist die Steuerung in den Roboter integriert und über EtherCAT oder Ethernet mit Werkstattnetzwerken verbunden.

Weitere Informationen zu SCARA-Robotern finden Sie unter www.assemblymag.com, wo Sie die folgenden Artikel lesen können: SCARA-Roboter löten Schaltungsbaugruppen, Roboter montieren Drucksensoren, Roboter automatisiert die Montage von Cricketbällen