Roboterleitungen in dynamischen Anwendungen
Herausforderung und Chance
Schon heute sind Industrieroboter aus der Fertigung kaum noch wegzudenken - und ihre Einsatzgebiete nehmen stetig zu. Doch durch die permanenten Bewegungen der Roboter in der automatisierten Fertigung werden deren Leitungen in außergewöhnlich hohem Maß beansprucht. Eine besondere Herausforderung für Kabel- und Verbindungshersteller - aber auch eine Chance.
Bild: Igus GmbHDer Robotikverband International Federation of Robotics (IFR) prognostiziert, dass bis zum Jahr 2020 mehr als 1,7 Millionen Industrieroboter in den Fabriken dieser Welt ihre Arbeit verrichten. Ein riesiger Markt für Roboterhersteller.
Bild: Igus GmbH
Bild: Igus GmbHSpezielle Energiekette für Roboterleitungen
Auf Basis des über 50-jährigen Kunststoff-Knowhows hat der Leitungshersteller die verwendeten Mantelwerkstoffe passend auf den Kunststoff der Roboterenergiekette Triflex R abgestimmt - und konnte so den Abrieb und Verschleiß deutlich reduzieren. Mit Triflex R TRCF hat Igus zudem ein geschlossenes Energierohr entwickelt, das auf einem Dreikammerprinzip beruht: Alle drei Kammern lassen sich unabhängig voneinander öffnen und schließen. Der Zuführschlauch wird in einer davon geführt und ist so vor Deformation weitgehend geschützt. Durch diesen Ansatz ist der Zuführprozess in jeder Achsstellung des Roboters zuverlässig möglich. Der Hauptaspekt für eine zuverlässige und betriebssichere Führung der Roboterleitungen und -schläuche ist das Einhalten der Mindestbiegeradien - wird dieser unterschritten, drohen kostenintensive Anlagenausfälle. Die Konstruktion der Triflex-R-Kette soll sicherstellen, dass in jeder Bearbeitungsposition des Roboters der vorgegebene Mindestbiegeradius eingehalten wird - ein umlaufender außen liegender Anschlag verhindert ein Abknicken. Des Weiteren wird durch den modularen Aufbau der Energiekette sichergestellt, dass ein Torsionswinkel je Kettenglied von rund ±10° nicht überschritten wird. Das hat den Vorteil, dass die Torsionsbelastungen der Leitungen auf die gesamte Länge verteilt werden und nicht wie bei anderen Systemen nur im Bereich der Zugentlastung. Gerade bei Anwendungen mit Zuführschläuchen wie beim Fließlochschrauben garantiert der definierte Mindestbiegeradius der Roboterenergiezuführung die Prozesssicherheit. Denn knickt der Zuführschlauch ab, wird die Versorgung der Schrauben am Werkzeug unterbrochen und der Prozess gestört.
Tests für planbare Sicherheit
Im Rahmen seines Chainflex-Kabelprogramms beschäftigt sich Igus seit über 25 Jahren mit den Anforderungen an bewegte Leitungen der Automatisierungs- und Robotertechnik. Eine große Zahl an Spezialleitungen für die Dauerbewegung in Enerigeketten und Torsionsanwendungen ist ab Lager verfügbar. Das Unternehmen verfügt zudem über ein 3.800m2 großes Testlabor für dynamische Leitungen. Dort werden z.B. die Leitungen vom Typ CFRobot bei kontinuierlicher elektrischer Überwachung der Aderwiderstände auf verschiedenen Prüfständen millionenfach tordiert. Die sicherlich größte Herausforderung in den Tests liegt in der schweren Reproduzierbarkeit der Lebensdauer auf jede andere denkbare Torsionsanwendung. Bei linearen Verfahrwegen in Energieketten können durch feste Parameter und bekannte Umwelteinflüsse die Lebensdauerlimits verlässlich vorhergesagt werden. Eine Prognose bei Anwendungen im Roboter ist jedoch wesentlich komplexer. Insbesondere ist der reine Bewegungsablauf häufig in der Zeit der Projektierung meist noch nicht komplett klar. Deswegen gilt vor allem eine Devise: testen, testen, testen. Alle Prüfergebnisse fließen letztendlich in eine Datenbank. Das ermöglicht - zusammen mit der umfangreichen Erfahrung in Sachen Kunststofftechnik - eine Garantie auf die mechanischen Eigenschaften der Chainflex-Leitungen von 36 Monaten. In der Folge werden Prozesse im Maschinenbau besser planbar. Sollte dennoch eine CFRobot-Leitung bei dem im Katalog vorgeschriebenem Einsatz ausfallen, liefert Igus sofort und kostenfrei eine neue Leitung. Anwender können Leitungen ab einem Meter bestellen und bekommen die Ware innerhalb von 24 Stunden geliefert. So sind Roboterhersteller und Anwender mit der CFRobot-Serie nicht auf teure Sonderleitungen mit langen Lieferzeiten angewiesen sind, sondern können einfach aus einem speziell für die Torsion entwickelten und getesteten Standardprogramm mit über 100 Leitungstypen ab Lager auswählen.
Störungsfrei durch Predictive Maintenance
Einen Blick in die nahe Zukunft der Robotikleitungen gewährt das Smart-Plastics-Portfolio von Igus. Unter dem Namen Isense führt Igus unterschiedliche Sensoren, die den Zustand von Leitungen oder Energieketten erfassen. Sie messen unter anderem im laufenden Betrieb den Verschleiß und geben Alarm, sobald eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist. Durch die Vernetzung dieser Sensoren mit dem Kommunikationsmodul Icom lassen sich die erfassten Daten zur Auswertung an die übergeordnete Igus Cloud senden. Aufgrund der zunehmenden Bedeutung der IT-Sicherheit setzen viele Unternehmen jedoch immer mehr auf den Aufbau eigener Scada-Systeme, daher hat Igus seinen Datenkonzentrator jetzt zum Modell icom.plus weiterentwickelt. Damit kann der Kunde die Daten auf die Weise einbinden, die ihm am besten für seine Anlage erscheint. Bei bestehender Online-Verbindung findet ein kontinuierlicher Abgleich der Lebensdaueraussage statt, um größtmögliche Anlagenlaufzeiten bei geringem Ausfallrisiko zu ermöglichen. Die Daten in der Cloud greifen auf die zehn Milliarden Testzyklen von Energieketten und Leitungen im hauseigenen Testlabor zurück. Daher kann es passende Angaben zur Haltbarkeit der eingesetzten Lösungen geben und den Nutzer frühzeitig über eine notwendige Ersatzbeschaffung informieren.
Bild: Igus GmbHSpezielle Energiekette für Roboterleitungen
Auf Basis des über 50-jährigen Kunststoff-Knowhows hat der Leitungshersteller die verwendeten Mantelwerkstoffe passend auf den Kunststoff der Roboterenergiekette Triflex R abgestimmt - und konnte so den Abrieb und Verschleiß deutlich reduzieren. Mit Triflex R TRCF hat Igus zudem ein geschlossenes Energierohr entwickelt, das auf einem Dreikammerprinzip beruht: Alle drei Kammern lassen sich unabhängig voneinander öffnen und schließen. Der Zuführschlauch wird in einer davon geführt und ist so vor Deformation weitgehend geschützt. Durch diesen Ansatz ist der Zuführprozess in jeder Achsstellung des Roboters zuverlässig möglich. Der Hauptaspekt für eine zuverlässige und betriebssichere Führung der Roboterleitungen und -schläuche ist das Einhalten der Mindestbiegeradien - wird dieser unterschritten, drohen kostenintensive Anlagenausfälle. Die Konstruktion der Triflex-R-Kette soll sicherstellen, dass in jeder Bearbeitungsposition des Roboters der vorgegebene Mindestbiegeradius eingehalten wird - ein umlaufender außen liegender Anschlag verhindert ein Abknicken. Des Weiteren wird durch den modularen Aufbau der Energiekette sichergestellt, dass ein Torsionswinkel je Kettenglied von rund ±10° nicht überschritten wird. Das hat den Vorteil, dass die Torsionsbelastungen der Leitungen auf die gesamte Länge verteilt werden und nicht wie bei anderen Systemen nur im Bereich der Zugentlastung. Gerade bei Anwendungen mit Zuführschläuchen wie beim Fließlochschrauben garantiert der definierte Mindestbiegeradius der Roboterenergiezuführung die Prozesssicherheit. Denn knickt der Zuführschlauch ab, wird die Versorgung der Schrauben am Werkzeug unterbrochen und der Prozess gestört.
igus GmbH
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 4 2019 - 01.10.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
