Automatisierung: Achssystem und Scara-Roboter im Vergleich

"Ein Roboter kann alles besser.“ - ist das wirklich immer so? Afag wollte es wissen und hat einen 4-Achs-Roboter und ein Achssystem verglichen – mit überraschendem Ergebnis.

Der Trend zur Automatisierung mit Robotern ist ungebrochen. Allgemein gilt die Annahme als gesetzt, dass ein Industrieroboter immer günstiger, schneller und stärker ist, genauer und präziser arbeitet, mehr Freiheitsgrade besitzt und sich auch noch einfacher an die Steuerung anbinden lässt als andere Automatisierungssysteme. Aber stimmt das? Die Automatisierungsspezialisten von Afag wollten Gewissheit: „Wir haben beide Systeme einem Praxistest unterzogen“, erklärt Georg Geissler, Chief Sales Officer bei Afag. „Im direkten Vergleich wollten wir herausfinden, wer die Nase bei einer konkreten Anwendung vorn hat – ein SCARA-Roboter oder ein Achssystem aus unserem Haus.“ Ein Setting mit genau definierten Anforderungen an Auslegung und Anwendung wurde erarbeitet und ein unabhängiges Ingenieurbüro damit beauftragt, die Ergebnisse zu bewerten und die Objektivität des Vergleichs sicherzustellen.

Fest gesteckter Rahmen

„Als Spielfeld wählten wir eine Bestückungszelle, der Werkstückträger wird nach dem Schubladenprinzip ein- und ausgefahren“, erklärt Tatjana Götz Produkt Managerin bei Afag. In der Zelle werden Stifte vereinzelt, bereitgestellt, inspiziert und schließlich in das Werkstück eingesetzt. „Die Probanden mussten die Stifte prozesssicher, genau und fest fügen,“ führt Götz weiter aus. „Und ein festgelegtes Budget durften sie auch nicht überschreiten.“ In Zahlen übersetzt heißt das: eine Taktzeit von 1,5 Sekunden und eine Wiederholgenauigkeit von 0,03 Millimetern sowie eine Fügekraft von 150 Newton über die gesamte Serie. Neben diesen Muss-Anforderungen beobachteten die Prüfer noch weitere Kriterien – unter anderem, ob eine Fügekraftmessung in Echtzeit möglich ist, welche mechanische Reserven im System vorhanden sind und welche Prozesskräfte auf das Maschinengestell wirken.

Harter Test für Achssystem und Roboter

Es messen sich ein Afag Achssystem EPS maxi XYZ und ein 4-Achs-SCARA-Roboter in Standardausführung mit zwei Rotationsachsen. Die EPS maxi XYZ besteht aus Standard-Komponenten aus dem Afag-Sortiment. Eine Portalachse PDL30-630 mit einem Hub von 630 Millimetern bildet die x-Achse. Ein Elektroschlitten ES30-300 mit einem Hub von 300 Millimetern dient als y-Achse und ein Elektroschlitten ES30-50 mit einem Hub von 50 Millimetern als z-Achse. Die Probanden sind mit dem gleichen 2-Backen-Parallelgreifer ausgerüstet und müssen Hübe von 310 (x), 30 (y) und 39 Millimetern (z) leisten. Die Steuerung erfolgt bei beiden über ProfiNET. „Die jeweils einstündige Prüfungs-Serie fand unter identischen Bedingungen beim Roboterhersteller und im Afag-Testraum in Hardt statt“, erzählt Kevin Förnbacher, Servicetechniker bei Afag. „Das jeweilige Fachpersonal fuhr die Testserien und Vertreter des Ingenieurbüros waren sozusagen als ‚Ringrichter‘ anwesend und für die Bewertung zuständig.“

Ergebnis

Wie fiel deren Urteil am Ende des Tests aus? „Beide Systeme erfüllten alle Muss-Anforderungen, doch das Achssystem hatte insgesamt die Nase vorn“, freut sich Tatjana Götz. „Es arbeitet minimal präziser, ist mit einer Taktzeit von 1,35 Sekunden elf Prozent schneller, etwa 30 Prozent günstiger und mit einer Fügekraft von 255 Newton 70 Prozent stärker als der Roboter.“ Auch bei den Nebenkriterien konnte das Achssystem überzeugen: Deutliche Pluspunkte verzeichnet es bei der Steifigkeit und bei der Kräftemessung. Das Afag-System verfügt über die optimale Steifigkeit und zeigte keine Verformungen. Seine Kraftmessdose KE200 erlaubte zudem die Kräftemessung in Echtzeit. Dafür war, anders als beim Roboter, keine Zusatzprogrammierung notwendig. „Nur in einer Kategorie musste sich unser Achssystem deutlich geschlagen geben“, gibt Jürgen Schädle Verkaufsingenieur bei Afag freimütig zu. „Das Altbewährte ist gefühlt nicht sexy genug. Der Roboter macht den moderneren optischen Eindruck.“

Achssystem schlägt Roboter?

Mit diesem Vergleich konnte Afag zeigen, dass ein Roboter nicht immer die erste Wahl für Automatisierungsaufgaben ist. Bei der gestellten Aufgabe war das Afag-Achssystem bei den vom Kunden definierten Muss-Kriterien führend. „Ein Roboter kann eben nicht immer alles besser“, fasst Tatjana Götz das Ergebnis des Direktvergleichs zusammen. „Nur mit einem Vergleich der Muss-Kriterien finden Anwender die beste Lösung für eine konkrete Automatisierungsaufgabe – und das ist nicht automatisch ein Roboter aus dem Standardsortiment.“

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