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DER KONSTRUKTEUR 6/2015

DER KONSTRUKTEUR 6/2015

ROBOTIK I SPECIAL Kette

ROBOTIK I SPECIAL Kette mit Rückgrat Dreidimensional bewegliche Energieführung sorgt bei Sechs-Achs-Robotern für Sicherheit und Bewegungsfreiheit Der Schutz von Leitungen und Schläuchen hat bei Sechs-Achs-Robotern oberste Priorität, ist aber gleichzeitig mit einigen Herausforderungen verbunden. Eine dreidimensional bewegliche Energieführungskette erfüllt die Anforderungen dieser speziellen Anwendung und sorgt für eine hohe Bewegungsfreiheit der Industrieroboter. Sie bildet zusammen mit dem Zubehör ein robustes und langlebiges System. Moderne Sechs-Achs-Roboter sind ideal geeignet für komplexe Arbeitsvorgänge – je nach Ausführung können sie z. B. Teile transportieren und montieren oder auch Schweißarbeiten übernehmen. Sie arbeiten zumeist im Dreischichtbetrieb und zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen aus, sodass das gesamte System sehr robust konzipiert sein muss. Zusätzlich führt vor allem die Roboterhand sehr komplexe räumliche Bewegungen aus. Energie zuführen und Daten austauschen men. Ein weiterer Nachteil ist die umständliche Installation, bei der die Leitungen durchgesteckt werden müssen. Das Auswechseln eines Kabels ist im Einsatz nicht möglich, dafür muss das komplette System entfernt werden. Eine Sichtkontrolle der Ein spezielles Drahtseil in der Mitte der Energiekette sorgt für eine hohe Stabilität des Systems Leitungen ist unmöglich. Nicht zuletzt werden im Inneren des Wellschlauchs häufig Schmiermittel zur Leitungsschonung verwendet. Bei einer Beschädigung des Schlauchs können diese Fette nach außen dringen und das ganze System verunreinigen. Auf erschwerte Einsatzbedingungen zugeschnitten Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass der Schutz der Leitungen mit Wellrohren nicht ganz unproblematisch ist. Der Energieführungsspezialist Tsubaki Kabelschlepp hat deshalb mit Robotrax eine Lösung geschaffen, die auf die erschwerten Einsatzbedingungen bei Robotern mit mehreren Achsen zugeschnitten ist. Das Besondere an dieser dreidimensional beweglichen Energieführungskette ist der konstruktive Aufbau: Die Kette selbst besteht aus einzelnen Kunststoffgliedern, die die dreidimensionalen Schwenk- und Drehbewegungen der Maschinen unterstützen. In der Mitte der Kette befindet sich Abhängig von der auszuübenden Tätigkeit wird die Roboterhand mit unterschied lichen Leitungen an das Gesamtsystem angebunden. So ist beim Schweißen eine Zuführung von Kühlwasser nötig. Für das Transportieren von Teilen mithilfe der Vakuum-Förderung wiederum muss ein Luft-oder Hydraulikschlauch anliegen, zudem muss ein Datenaustausch mit verschiedenen Sensoren möglich sein. In jedem Fall sind die Leitungen entsprechend zu schützen – schließlich sind sie die Voraussetzung für den unterbrechungsfreien Betrieb der Roboter. Dafür kamen bei Sechs-Achs-Robotern bislang häufig einfache Wellrohre als Energieführungen zum Einsatz. Diese weisen jedoch einige wesentliche Nachteile auf: So lässt sich ihr Mindestbiegeradius nicht definieren. Dadurch kann es zu Knickstellen und Brüchen der Wellrohre und in Folge zu Beschädigungen der Leitungssysteme komein spezielles Drahtseil, das als eine Art flexibles Rückgrat für eine hohe Stabilität des Systems sorgt. Es wurde speziell für diese Anwendung konzipiert und nimmt die hohen Zugkräfte und Beschleunigungen auf, die zwangsläufig in der Energieführungskette entstehen. Sollte es zu einer Beschädigung der Kette kommen, hält das Drahtseil das System zusammen und verhindert somit einen Systemausfall mitten im Fertigungsprozess. Die Robotrax-Energieführungskette ist außerdem einfach und zeitsparend zu installieren: Die einzelnen Kettenglieder 01 Die Energieführungskette setzt sich aus einzelnen Kunststoffgliedern und einem Drahtseil in der Mitte zusammen 30 Der Konstrukteur 6/2015

SPECIAL I ROBOTIK weisen an beiden Seiten kugelförmige Schnappverbindungen auf, die sich einfach miteinander verbinden lassen. Die Kabel und Leitungen lassen sich von außen schnell und unkompliziert in eine der drei Kammern einlegen. Da die Leitungen in drei Kammern getrennt voneinander geführt werden, entsteht weniger Reibung. Durch die offene Konstruktion von Robotrax sind Beschädigungen oder Abnutzungserscheinungen der Leitungen direkt sichtbar. In der Folge können Anwender einzelne Leitungen einfach und schnell austauschen, bevor ein Schaden und damit ein Maschinenstillstand auftritt: Durch die Schlitze in den Gliedern können Leitungen leicht nachgerüstet oder ausgetauscht werden – gerade in der Serienproduktion ist dies ein unschätzbarer Vorteil. Vielfältiges Zubehör steht zur Auswahl Aus der Idee, eine Energieführungskette auch in drei Achsen beweglich zu gestalten, ist inzwischen ein komplettes System mit einer breiten Auswahl an Zubehör entstanden. Dazu gehört zum Beispiel der Anschlagschutz Protector. Dieser schützt bei schnellen Bewegungsabläufen und großen Arbeitsräumen vor harten Schlägen, übermäßigem Abrieb und vorzeitigem Verschleiß. Der Anschlag des Protectors bildet zusammen mit dem innenliegenden Drahtseil ein Kräftepaar, so lässt sich das Knicken einer Medium-Leitung oder eines sensiblen Kabels verhindern. Der Protector dient gleichzeitig als Begrenzung des kleinsten Krümmungsradius. Er lässt sich an jedem gewünschten Kettenglied montieren. Der aktive Rückholmechanismus Pull- Back-Unit (PBU) sorgt zusätzlich für eine Verlängerung der Lebensdauer sowie eine Verringerung von Ausfallzeiten. Die Vorrichtung hält die Energieführung auf Spannung, verhindert eine Schlaufenbildung bzw. ein unerwünschtes Anschlagen der Vorteile der Energiekette auf einen Blick n Robustheit und hohe Lebensdauer n Übertragung von hohen Zugkräften, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen n Große Bewegungsfreiheit n Schutz und Sichtbarkeit der Schläuche und Leitungen n Schnelle Montage und Demontage der einzelnen Schläuche und Leitungen sowie des gesamten Systems n In Verbindung mit dem Anschlagschutz ergeben sich besondere Festigkeiten auch im Krümmungsradius n Kontrollierte Bewegungsabläufe in Verbindung mit aktivem Rückholmechanismus und Führungshalterung n Hohe Lebensdauer des gesamten Systems Kette an den Roboter und schützt so die darin verlegten Leitungen. Sie wird am mittleren Gelenk des Roboterarms angebracht und ermöglicht somit gerade im wichtigen vorderen Bereich ausreichend Bewegungsspielraum. Bei einem kombinierten Einsatz von Protector und Pull-Back-Unit lässt sich die Lebensdauer von Energieführung und Leitungen wesentlich erhöhen. Weitere Komponenten runden das Robotrax-System zusätzlich ab: So sorgen spezielle Schnellspannhalter für die einfache Befestigung an den Armen des Roboters. Teilweise ist es auch notwendig, der Energieführungskette eine Richtung vorzugeben. In diesem Fall bietet sich die Verwendung einer Führungshalterung an, durch die der Robotrax verschleißarm gleitet. Die Energieführungskette entgeht so Störkanten und kann zudem an sensiblen Stellen des Roboters auf Distanz gehalten werden. Nicht zuletzt kommt der Zugentlastung bei dreidimensional beweglichen Energieführungsketten eine entscheidende Bedeutung zu. Kabelschlepp bietet dafür mehrere unterschiedliche Systeme an. Wer sich bei der Auslegung des Energieführungssystems nicht sicher ist, erhält bei Kabelschlepp eine umfassende Beratung. Die hauseigenen Konstruktions- und Pro- 02 Der Anschlagschutz verhindert bei schnellen Bewegungsabläufen und großen Arbeitsräumen harte Schläge, übermäßigen Abrieb und vorzeitigen Verschleiß jektteams machen es möglich, individuelle Kundenwünsche zu erfüllen. Wer sich mit der komplexen Ausrüstung eines Roboters nicht belasten will, kann diese Aufgabe komplett an den Energieketten-Spezialisten übergeben: In diesem Fall sorgen die Experten für die Projektierung, die Konfektionierung des Robotrax-Systems mit Leitungen, Kabeln und dem nötigen Zubehör sowie die Montage des kompletten Systems. www.kabelschlepp.de 03 Die dreidimensional bewegliche Energieführungskette bildet zusammen mit dem Zubehör ein robustes und langlebiges System Der Konstrukteur 6/2015 31

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