Willkommen zu unserem Podcast über industrielle Automatisierung. Heute werden wir eine häufige Herausforderung diskutieren, mit der viele Hersteller bei der Modernisierung ihrer Produktionslinien konfrontiert sind – wie man Vibrations- und Resonanzprobleme in einem kompakten 4-Achsen-Delta-Robotersystem mit zwei Vibrationswendeln löst.
Für viele Fabriken geht es bei der Automatisierung nicht nur um den Kauf eines Roboters. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, eine vollständige und stabile Automatisierungslösung zu schaffen, die in einer Produktionsumgebung kontinuierlich laufen kann.
Kürzlich haben wir mit einem Kunden zusammengearbeitet, der ein kompaktes Pick-and-Place-Automatisierungssystem benötigte. Seine Anforderung war einfach: Er wollte einen Spinnenroboter mit zwei Vibrationswendeln verwenden, um kleine Komponenten automatisch zu handhaben und manuelle Arbeit zu reduzieren.
Während der Testphase entdeckten sie jedoch ein unerwartetes Problem – Vibrationsresonanz.
Der Kunde wählte einen kompakten 4-Achsen-Delta-Roboter aufgrund seiner Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit und Flexibilität.
Das System umfasste:
- Einen kompakten Delta-Roboter
- Zwei Vibrationswendeln
- Ein Vision-Positionierungssystem
- Automatische Pick-and-Place-Funktion
Der Roboter war für den Hochbetrieb ausgelegt, mit einem Arbeitsbereich von ca. 360 mm × 255 mm, einer Nutzlast von 0,5 kg und einer Geschwindigkeit von bis zu 2500 bis 3500 Stück pro Stunde.
Als jedoch beide Vibrationswendeln gleichzeitig liefen, bemerkte der Kunde mehrere Probleme:
Erstens begann die Maschinenstruktur zu vibrieren.
Zweitens wurde die Zuführleistung instabil.
Drittens wurde die Greifgenauigkeit des Roboters im Hochbetrieb beeinträchtigt.
Der Kunde war besorgt, da eine instabile Zuführung die Produktionseffizienz verringern und zu zusätzlichen Ausfallzeiten führen könnte.
Warum geschah das also?
Der Grund lag nicht am Roboter selbst. Das Problem entstand aus der Wechselwirkung mehrerer Vibrationsquellen.
Eine Vibrationswendel erzeugt von Natur aus mechanische Vibrationen, um Komponenten vorwärts zu bewegen. Wenn zwei Vibrationswendeln gleichzeitig arbeiten, können ihre Vibrationsfrequenzen mit dem Maschinenrahmen interagieren.
Wenn die Vibrationsfrequenz nahe der Eigenfrequenz der Ausrüstung ist, tritt Resonanz auf.
Dies kann kleine Vibrationen zu größeren Bewegungen verstärken.
Für ein Automatisierungssystem, insbesondere ein Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-System, kann selbst eine kleine mechanische Bewegung beeinflussen:
- Zuführstabilität
- Genauigkeit der Kameraerkennung
- Präzision der Roboterpositionierung
- Langfristige Maschinenzuverlässigkeit
Um dieses Problem zu lösen, reduzierte unser Ingenieurteam nicht einfach die Vibrationsleistung der Zuführungen.
Stattdessen analysierten wir das gesamte System.
Die Lösung umfasste mehrere Verbesserungen.
1. Verbesserung der mechanischen Entkopplung
Der erste Schritt war die Trennung der Vibrationsquelle von der Roboterstruktur.
Wir optimierten die Einbauposition der beiden Vibrationswendeln und verbesserten die Vibrationsentkopplung zwischen den Zuführeinheiten und dem Hauptmaschinenrahmen.
Dies reduzierte die Vibrationsübertragung von den Zuführungen auf die Delta-Roboterplattform.
2. Optimierung des Maschinenstrukturdesigns
Der zweite Schritt war die Verbesserung der mechanischen Stabilität des Systems.
Ein kompakter Delta-Roboter erfordert eine leichte Struktur für schnelle Bewegungen, benötigt aber auch ausreichende Steifigkeit.
Unsere Ingenieure passten das Strukturdesign an, um eine bessere Balance zu erreichen zwischen:
- Gewicht
- Steifigkeit
- Vibrationsbeständigkeit
Dies half dem System, während der kontinuierlichen Produktion stabil zu laufen.
3. Anpassung der Betriebsparameter
Der dritte Schritt war die Optimierung von Software und Parametern.
Die Vibrationsfrequenz jeder Zuführung wurde angepasst, um überlappende Vibrationsmuster zu vermeiden.
Gleichzeitig wurden die Beschleunigungs- und Bewegungsparameter des Roboters optimiert.
Dies reduzierte unnötige mechanische Auswirkungen während des Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place-Betriebs.
Nach der Optimierung erreichte der Kunde einen stabilen Produktionsprozess.
Der kompakte 4-Achsen-Delta-Roboter konnte reibungslos mit dem Dual-Zuführungssystem zusammenarbeiten.
Die endgültige Lösung bot:
- Stabile automatische Zuführung
- Zuverlässige Pick-and-Place-Leistung
- Reduzierte Produktionsunterbrechungen
- Verbesserte Automatisierungseffizienz
Der Kunde konnte nun repetitive manuelle Zuführvorgänge durch eine zuverlässige automatische Zuführungslösung ersetzen.
Viele Hersteller denken, dass die Wahl eines Industrieroboters nur auf Geschwindigkeit abzielt.
Erfolgreiche Automatisierung erfordert jedoch die Integration von:
- Robotertechnologie
- Design des Zuführungssystems
- Maschinenbau
- Vision-Inspektion
- Softwaresteuerung
Ein Standardroboter löst nicht immer die Produktionsherausforderung eines Kunden.
Eine kundenspezifische Automatisierungslösung ist oft der Schlüssel zu einem stabilen Langzeitbetrieb.
Für Kleinteile, Elektronikteile, Medizinprodukte, Hardwareteile und Präzisionsfertigungsanwendungen kann ein kompakter 4-Achsen-Delta-Roboter in Kombination mit einem geeigneten Zuführungssystem eine effiziente und flexible Lösung bieten.
Das Resonanzproblem in einem Dual-Zuführungssystem ist eine technische Herausforderung, kann aber durch geeignetes mechanisches Design, Vibrationskontrolle und Systemoptimierung gelöst werden.
Bei Fider Automation konzentrieren wir uns auf die Bereitstellung vollständiger Pick-and-Place-Automatisierungslösungen, einschließlich kompakter Delta-Roboter, flexibler Zuführungen, Vibrationszuführungen, Vision-Systeme und kundenspezifischer Automatisierungsgeräte.
Wenn Sie nach einer kompakten Spinnenroboterlösung für Ihre Produktionslinie suchen, kann unser Ingenieurteam Ihnen helfen, ein stabiles und effizientes Automatisierungssystem zu entwerfen.
