Taktzeitdiagramm zeichnen — Die Bewegungen auf der Zeitachse aufreihen und finden, wo Verkürzen wirkt

Zuletzt aktualisiert: 2026-09-24 ／ Kategorie: Mechanik- und Steuerungskonstruktion, Taktzeit

Ein Taktzeitdiagramm reiht die Bewegungen eines Zyklus auf einer Zeitachse auf und zeigt, wo Verkürzen wirkt. Dieser Leitfaden richtet sich an Mechanik- und Steuerungskonstrukteure, die schon im Angebot wissen wollen, ob die geforderte Taktzeit erreichbar ist.

Bei einer Maschine mit 5,5 s geforderter Taktzeit kam ein Zyklus der Umsetzeinheit auf 6,0 s. Die längste Bewegung ist der Fördererhub mit 2,0 s, doch ein schnellerer Förderer verkürzt den Zyklus nicht. Welche Bewegung sich zu verkürzen lohnt, sieht man erst, wenn die Bewegungen auf der Zeitachse stehen und die Wartezeiten durch Pfeile verbunden sind. Das ist ein anderes Diagramm als das Zeitdiagramm zeichnen mit EIN/AUS der Signale, und es entsteht auf Millimeterpapier oder in Excel.

Taktzeitdiagramm einer Umsetzeinheit. Zeilen von oben: Z ab (Entnahmeseite) 0,5 s (Katalog 0,4 s plus 0,1 s Drossel), Greifer zu 0,3 s, Z auf (Entnahmeseite) 0,5 s, X fahren 0,9 s, Z ab (Vorrichtungsseite) 0,5 s, Greifer auf 0,3 s, Z auf (Vorrichtungsseite) 0,5 s, X zurück 0,9 s, Fördererhub 2,0 s, Start des nächsten Zyklus. Jede Bewegung beginnt 0,2 s nach dem Ende der Bewegung, auf die sie wartet. Der Fördererhub beginnt nach Z auf (Entnahmeseite) und endet bei 3,9 s. Der Start des nächsten Zyklus wartet auf X zurück und den Fördererhub: 6,0 s. Die 8 Bewegungen der Umsetzeinheit sind schwarz, der Fördererhub schraffiert. Die gestrichelte Linie der geforderten 5,5 s wird überschritten. — Ein Zyklus einer Umsetzeinheit, die das Teil an der Festposition des Förderers mit Z greift und mit X zur Vorrichtung bringt. Jede Bewegung beginnt 0,2 s (die Prüfpause) nach dem Ende der Bewegung, auf die sie wartet. Die Anmerkung unter jeder Zeile nennt die Bewegungszeit und womit der Abschluss bestätigt wird. Schwarz: der längste durch Warten verbundene Pfad, der den Zyklus bestimmt. Der schraffierte Fördererhub darf 1,9 s später enden, ohne den Zyklus zu ändern. Auf dem Smartphone die Abbildung seitlich scrollen oder antippen.

1. Vor dem Zeichnen klären: Bedeutung der Taktzeit, Anfang und Ende, Feinheit der Zeilen

Ist die geforderte Taktzeit eine Obergrenze je Zyklus oder ein Mittelwert? Dasselbe Diagramm besteht oder fällt durch, je nachdem. Bei einem Palettierer, dessen Bewegung von der Ablageposition abhängt, ist jeder Zyklus anders lang. Mit dem Verfasser der Spezifikation festlegen, was zugesagt wird (das Beispiel verwendet die Obergrenze je Zyklus).
Anfang und Ende eines Zyklus Den Anfangs- und den Endzustand über das Diagramm schreiben. Bei der Abnahme wird die Taktzeit zwischen denselben zwei Punkten gemessen. Das Beispiel läuft von „Z oben, X auf Entnahmeseite, Teil in Position“, bis dieser Zustand wieder eintritt.
Eine Zeile je Bewegung Zylinder vor und zurück, Greifer zu und auf und jedes Ziel einer Achse bekommen eine eigene Zeile. Unter jede Zeile die Bewegungszeit und die Bestätigung des Abschlusses schreiben (Sensor obere Endlage, Position erreicht). Das Heben von Z auf der Entnahmeseite und an der Vorrichtung wartet auf Verschiedenes, also sind es getrennte Zeilen.

2. Bewegungszeiten als Katalogwert plus Drosselung und Einschwingen schätzen

Pneumatikzylinder — Die Balkenlänge ist die Vollhubzeit aus dem Katalog plus das, was die Drossel hinzufügt. Die Katalogzeit ist unter schnellen Bedingungen gemessen: Nenndruck, kurze Leitungen, Nadel ganz offen. In der Anmerkung getrennt schreiben, „0,4 s + Drossel 0,1 s“, und nach der Inbetriebnahme mit den gemessenen Werten neu zeichnen.
Servo- und Elektroachsen — Bei einem Trapezprofil ist die Zeit Weg L ÷ Höchstgeschwindigkeit v + t_a (Beschleunigungs-/Bremszeit). 300 mm mit 500 mm/s und t_a = 0,2 s dauern 0,8 s, plus Einschwingen bis Position erreicht. Ist der Weg kürzer als v × t_a, erreicht die Achse die Höchstgeschwindigkeit nie, und die Zeit ist 2√(L × t_a ÷ v).
Roboter — Die Standardtaktzeit im Katalog gilt für die schnellsten Bedingungen: feste Traglast und Bahn, grobe Positionierung, die das Ausschwingen nicht abwartet. Die Zeit je Abschnitt aus dem Simulator mit eingetragener Teilemasse holen und Greifer auf/zu sowie die Übergabewartezeiten dazurechnen.
Prüfpause — Die Lücke zwischen dem Abschluss einer Bewegung und dem Start der nächsten, oft pauschal 0,2 bis 0,5 s. Sensorreaktion, SPS-Zyklus und Ausgangsverzögerung ergeben zusammen einige zehn Millisekunden. Der Rest ist Reserve für Streuung und bewusstes Warten wie den Vakuumaufbau; was sich nicht begründen lässt, wird gestrichen.

3. Jeder Start ist „Ende der abgewarteten Bewegung + Prüfpause“, verbunden durch einen Pfeil

Jede Bewegung beginnt bei „Ende der Bewegung, auf die sie wartet, + Prüfpause“, und dorthin zeigt der Wartepfeil. Wartet eine Bewegung auf zwei andere, zwei Pfeile zeichnen und ab dem späteren Ende zählen. „Start des nächsten Zyklus“ im Beispiel wartet auf X zurück und den Fördererhub. Mit dieser Zeile lässt sich die Zykluslänge als ihr Startzeitpunkt ablesen.

Beginnt die nächste Bewegung mitten im Hub, den Zwischensensor in der Anmerkung nennen und den Pfeil aus der Mitte des Balkens zeichnen. Ob diese Position ein sicherer Startpunkt ist, klärt die Mechanikkonstruktion. Die Bedingung zum Weitergehen ist ein Sensor, keine Zeit. Wer nur mit einem Timer weiterschaltet, startet bei einem verklemmten Teil die nächste Bewegung, bevor die vorherige beendet ist.

4. Kandidaten zum Verkürzen liegen nur auf dem längsten Pfad

Die Zykluslänge bestimmt der längste der durch Wartepfeile verbundenen Pfade. Im Beispiel ist der Pfad der 8 Bewegungen der Umsetzeinheit (schwarz) 6,0 s lang. Der Fördererhub endet bei 3,9 s, ein schnellerer verkürzt den Zyklus also nicht. Die Kandidaten liegen nur auf dem schwarzen Pfad.

Die zwei X-Fahrten um je 0,2 s verkürzen — Höchstgeschwindigkeit auf 750 mm/s, mit Einschwingen 0,7 s. Die Beschleunigung steigt ebenfalls auf das 1,5-Fache, also die Motorauslegung neu prüfen. Der Zyklus wird 5,6 s, noch 0,1 s zu viel
X zurück mitten im Heben von Z (Vorrichtungsseite) starten — X zurück beginnt bei 4,6 s, der Zyklus wird 5,7 s. Angenommen, der Greifer ist 0,2 s nach Beginn des Hebens über der Vorrichtung, und ein Zwischensensor erfasst das
Beides zusammen ergibt 5,3 s, innerhalb der geforderten Taktzeit

Nach dem Verkürzen das Diagramm neu zeichnen und den längsten Pfad erneut prüfen. Im Beispiel bleibt der schwarze Pfad bei 5,3 s derselbe, aber die Reserve des Fördererhubs sinkt von 1,9 s auf 1,2 s; dauert der Hub mehr als 3,2 s, wird er zum längsten Pfad. Überlappen sich Zylinderbewegungen, sinkt der Luftdruck und alles wird etwas langsamer, also auch die Versorgung prüfen.

5. Bis die Schätzung steht, mit Excel-Formeln zeichnen

Bis die Schätzung steht, in Excel zeichnen; Millimeterpapier ist für handschriftliche Ergänzungen in der Besprechung. Auf Papier bedeutet eine geänderte Bewegungszeit, alles dahinter neu zu zeichnen. In Excel keine Wartepfeile zeichnen: Die Zeilen über die abgewartete Bewegung in Spalte B und die Startformel verknüpfen und die Balken mit bedingter Formatierung färben. Gezeichnete Pfeile folgen nicht, wenn sich eine Bewegungszeit ändert.

Die Tabelle anlegen Spalten A bis D: Bewegung, abgewartete Bewegung (mit Namen), Bewegungszeit, Prüfpause. Spalten E bis G: Start, Ende und die Marke für den längsten Pfad; ab Spalte H die Skala in 0,1-s-Schritten (Spaltenbreite 1 bis 1,5). Die Bewegungen ab Zeile 3 auflisten und mit einer Zeile „Start des nächsten Zyklus“ der Länge 0 abschließen (im Beispiel Zeile 12).

Skala sowie Start- und Endformeln eintragen Die Formel in H1 nach rechts bis BZ1 (7,0 s) kopieren. Start und Ende nutzen die Formeln unten: Eine Zeile, die auf zwei Bewegungen wartet, nimmt MAX, eine Zeile, die mitten im Hub beginnt, addiert die Sekunden bis zum Sensor. ROUND ist nötig, weil der Rundungsfehler beim Addieren von 0,1 einen Balken um eine Spalte verschiebt.

Zelle	Formel	Bedeutung
H1	`=(COLUMN()-COLUMN($H$1))/10`	Skala (0; 0,1; 0,2 …)
E3	0	Start der ersten Bewegung
F3	`=ROUND(E3+C3,1)`	Ende = Start + Bewegungszeit (nach unten kopieren)
E4	`=ROUND(F3+D4,1)`	Start = Ende der abgewarteten Bewegung + Prüfpause
E11	`=ROUND(F5+D11,1)`	Der Fördererhub wartet auf Z auf (Entnahmeseite)
E12	`=ROUND(MAX(F10,F11)+D12,1)`	Start des nächsten Zyklus. Wartet auf zwei. Dieser Wert ist die Zykluslänge
E10	`=ROUND(E9+0.2+D10,1)`	Wenn X zurück mitten im Heben von Z (Vorrichtung) beginnt, nach 0,2 s

Balken und geforderte Taktzeit mit bedingter Formatierung färben H3:BZ12 markieren und die drei Regeln unten als bedingte Formatierung anlegen. Die geforderte Taktzeit steht in C14 unter der Tabelle; ändert man den Wert, wandert die Rahmenlinie mit. Erscheint keine Farbe, unter „Regeln verwalten“ den Bereich „Wird angewendet auf“ prüfen, beim Drucken die Gitternetzlinien (Zeitdiagramm in Excel erstellen).

Regel	Formel
Dunkle Füllung (längster Pfad)	`=AND(H$1>=$E3,H$1<$F3,$G3="●")`
Helle Füllung	`=AND(H$1>=$E3,H$1<$F3,$G3<>"●")`
Linke Rahmenlinie bei der Taktzeit (5,5 in C14)	`=H$1=ROUND($C$14,1)`

Den längsten Pfad verfolgen Von der Zeile Start des nächsten Zyklus rückwärts gehen und in Spalte G jeder Zeile auf dem Pfad ● eintragen. Man folgt der Bewegung, die den Start bestimmt hat (der von MAX gewählten); diese Balken werden dunkel, und die Kandidaten fallen sofort auf. Einen Balken von Hand zu färben ändert nichts, weil die bedingte Formatierung darüber liegt.

6. Stolpersteine: versteckte Reserven, der erste Zyklus, Warten zwischen Einheiten

Bewegungszeiten ohne Begründung aufpolstern — Reserven mit Begründung in die Anmerkung der Zeile schreiben. Eingemischt verdecken sie, wo verkürzt werden kann und wo die gemessenen Werte abweichen. Wird die Taktzeit nicht erreicht, begründete Reserven behalten und stattdessen Geschwindigkeiten, Geräte und Überlappungen überdenken
Nur den eingeschwungenen Zyklus zeichnen, nicht den ersten — Den ersten Zyklus in einem eigenen Diagramm zeichnen. Direkt nach dem Start gibt es kein vorheriges Teil, auf das gewartet wird, und Fahrten aus der Grundstellung kommen hinzu. Die Sekunden vom Start bis zum ersten Teil interessieren den Kunden, also getrennt vom Abnahmezyklus spezifizieren
Annehmen, jede Einheit habe die ganze Taktzeit für sich — Wartepfeile über Einheiten hinweg zeichnen. Sonst bleibt die Zeit unsichtbar, in der auf das Zurückfahren einer anderen Einheit gewartet wird, und zusammengefügt überschreitet das Diagramm die Taktzeit. Dasselbe gilt, wenn die Einheiten getrennt konstruiert werden

7. Taktzeit sowie Anfang und Ende auf dem Diagramm werden zu den Abnahmebedingungen

Auf das Diagramm die geforderte Taktzeit, ob Obergrenze je Zyklus oder Mittelwert, sowie Anfangs- und Endzustand schreiben. Bei der Abnahme werden mehrere aufeinanderfolgende Zyklen gemessen, mit laufendem Teilefluss und ohne Warten auf vor- oder nachgelagerte Maschinen. Der erste Zyklus an einem Wintermorgen ist oft langsam, weil das Fett steif ist. Wird eine Obergrenze je Zyklus zugesagt, vorher festlegen, ob dieser eine zählt.

Die Zeilen und Wartepfeile des Diagramms sind die Schritte und Weiterschaltbedingungen des SPS-Ablaufdiagramm zeichnen. Signalübergaben mit anderen Maschinen und Robotern werden im Timing Chart Editor als Signalreihenfolge gezeichnet.