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DER KONSTRUKTEUR 6/2015

DER KONSTRUKTEUR 6/2015

ROBOTIK I SPECIAL 02

ROBOTIK I SPECIAL 02 Roboter mit innenverlegten Leitungen erfordern besonders geringe Biegeradien der Kabel mehrachsigen Robotern, beispielsweise beim Verschweißen von Komponenten einer Automobilkarosserie, zum Einsatz kommt. Die Weiterentwicklung des F1- Kabels ist darauf ausgerichtet, hohe Leistungen unter noch größeren mechanischen Belastungen zu erbringen. Besonders die Kombination von Wechselbiege- und Torsionsbelastungen bei komplexen Roboterbewegungen führen bei herkömmlichen Kabeln häufig zu Brüchen sowie Schäden in der Abschirmungsschicht, die die Daten- Dr. Michael Döppert, Chefredakteur Kabel sind in der Robotik sicher eines der schwächsten Glieder und immer wieder werden Kabelbrüche als häufigste Ausfallursache genannt. Kein Wunder bei den extremen, oft vermeintlich konträren Anforderungen, die an die bewegten Leitungen gestellt werden. Höhere Anschaffungskosten dürfen hier in Entwicklung und Konstruktion kein K.O.-Kriterium für geeignete Kabellösungen sein. Um Potenzen höher sind schnell die Ausfallkosten beim Roboteranwender. Die Betrachtung der Life-Cycle- Kosten bietet in der Konstruktion die besten Argumente für anforderungsgerechte Sonderleitungen. leitungen vor elektromagnetischer Strahlung schützt. Beim Robocable F1 Gold bestehen daher alle Abschirmungen aus Kupferumlegungen. Der dynamische Biegeradius konnte auf das 7,5-fache des Außenumfangs des Kabels verringert und die Torsionsfähigkeit auf ± 360° pro Meter erhöht werden. Auch das F1 Gold ist für bis zu zehn Millionen Bewegungszyklen getestet. Eine weitere spezielle Variante des Robocable F1 Gold ist dank seiner Schirmung aus einer Speziallegierung besonders zugfest: es hält bis zu 300 N/mm 2 aus – verglichen mit 20 N/mm 2 , die andere Kabel erreichen. www.lappkabel.de STATEMENT IMPRESSUM erscheint 2015 im 46. Jahrgang, ISSN 0344-4570 Redaktion Chefredakteur: Dr. Michael Döppert (md), M.A. Tel.: 06131/992-238, (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Martina Bopp (bo), Tel.: 06131/992-201, Dipl.-Geogr. Martina Laun (ml), Tel.: 06131/992-233 , Redaktionsassistenz: Gisela Kettenbach, Tel.: 06131/992-236, E-Mail: g.kettenbach@vfmz.de, Eva Helmstetter, Monika Schäfer, Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag) Grafik und Layout Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder, Conny Grothe, Melanie Lerch, Sonja Schirmer Chef vom Dienst Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer Anzeigen Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, E-Mail: a.zepig@vfmz.de Brigitte Glückler, Anzeigenverwaltung, Tel. 06131/992-249, E-Mail: b.glueckler@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 45: gültig ab 1. Oktober 2014 Leserservice: vertriebsunion meynen GmbH & Co. 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SPECIAL I ROBOTIK Ein Händchen für den Roboter Individuelles Vakuum-Greifsystem für das Palettieren von Kunststoffgläsern durchströmter Geometrien. Mit Hilfe von Gebläsekennlinien mit detaillierten Werten zur Leistung entscheiden die Ingenieure über die geeignete Vakuum-Erzeugung. Aus den bislang gewonnenen Erkenntnissen und der profunden Praxiserfahrung von Schmalz folgen schließlich Kalkulation und Angebot. Interne Tests Ein führender Roboterintegrator in den USA ist auf der Suche nach einer flexiblen Handhabungslösung. Konkret geht es um das Palettieren von Kunststoffgläsern unterschiedlicher Größen und den Aufbau von Stapeln aus verschiedenen Lagen – neben den Gläsern auch Kartontrays, Zwischenlagen und Deckrahmen. Ein Vakuum-Spezialist entwickelt im Handumdrehen eine individuelle Systemlösung. Geht bei dem Vakuum-Spezialisten Schmalz eine Kundenanfrage ein, startet am Stammsitz in Glatten ein Prozess aus vielen aufeinander abgestimmten Schritten. Eine Kundenanfrage aus den USA macht den Ablauf deutlich. Ein führender Roboterintegrator in den USA wünscht eine Handhabungslösung zum Palettieren von Kunststoffgläsern unterschiedlicher Größen und zum Aufbau von Stapeln aus verschiedenen Lagen – neben den Gläsern auch Kartontrays, Zwischenlagen und Deckrahmen. Das Greifsystem muss nach Kundenwunsch eine FDA-, sprich Food-and-Drug-Administration-konforme Kontaktfläche haben und 50 000 Kunststoff-Gläser pro Stunde um‐ setzen können. Die Anfrage erreicht den Hauptsitz in Glatten über das Schmalz-Systemhaus in den USA. Nachdem der grundlegende Funktionsablauf geklärt ist, erfassen die Fachleute wichtige Details zu den einzelnen Werkstücken wie Maße, Gewicht, Eigensteifigkeit und Oberflächenqualität. Das passende Konzept Die Auslegung der Vakuumtechnik ist Voraussetzung für eine erfolgreiche Projektierung. Erste Saugversuche mit Originalwerkstücken finden bereits bei Schmalz in den USA statt. Daraus resultieren wichtige Werte wie Unterdruck, Volumenstrom, Leckage und Qualität der Dichtplatte. Weitere Tests mit Originalwerkstücken folgen bei Schmalz in Glatten. Die Raster Auslegung für eine energieoptimierte Anordnung der Saugzellen hängt von mehreren Parametern ab: Geometrie, Belegungsgrad und Taktzeit zur Auslegung der Vakuumtechnologie. Je nach Verfahrgeschwindigkeit, Gewicht und Dichtplattengeometrie lässt sich der erforderliche Volumenstrom und der Druck an der Saugzelle ermitteln. Steht die Anzahl der Saugzellen, deren Geometrie und der erforderliche Unterdruck fest, errechnen die Schmalz-Experten den genauen Vakuumbedarf am Greifer und legen Vakuum-Verteilung und Luftführung fest. Die gesamte erforderliche Leistung ergibt sich schließlich aus den ermittelten Werten zuzüglich des Druckverlusts aller Die Konzeption überzeugt den Kunden – er erteilt Schmalz den Auftrag für den Greifer. Nach Auftragserteilung startet die Arbeit des Konstrukteurs: Entwürfe von Baugruppen entstehen mittels CAD am Computer. Als Standardwerkzeug bei der Festigkeitsberechnung kommt FEM (Finite-Elemente- Methode) zum Einsatz. Bei der Dichtplatte bevorzugen die Schmalz-Experten eine Version mit mehr als 3300 Saugstellen. Zur Unterstützung des Kunden entsteht ein Aktor-Sensor-Layout und der zugehörige Funktionsablaufplan. Aus vielen Einzelkomponenten entwerfen die Konstrukteure schließlich den vollständigen Greifer am Schirm. Der Kunde kann die von Schmalz zur Verfügung gestellten CAD-Modelle direkt in seine Anlage integrieren. Vom Computer geht es anschließend in die Fertigung: Ist das Greifsystem fertig montiert, folgen umfangreiche und intensive Tests bei dem Vakuum-Spezialisten in Glatten. Die Ingenieure untersuchen unter anderem Haltekraft, Ansaugzeit, Ablegezeit, Luftverbrauch sowie Systemdruck und erfassen die gewonnenen Daten. Das Greifsystem muss die Kunststoff-Gläser sicher greifen, die Zwischenlagen ohne Verformungen aufnehmen sowie Deckrahmen und Kartontrays positionsgenau ablegen. Erst wenn alle Funktionen am 750-kg-Roboter im Schmalz-Testzentrum prozesssicher, schnell und präzise ablaufen, ist das System freigegeben für den Versand. Letzter Schritt vom Kundenauftrag bis zur individuellen Systemlösung ist die Auslieferung und Inbetriebnahme beim Kunden. Der Schmalz-Service steht den Mitarbeitern des Kunden in der Folge mit Rat und Tat zur Seite, gibt Einweisungen und erklärt Arbeits- und Funktionsweise des Greifers. Nach einer Durchlaufzeit von drei Monaten ab Auftragserteilung läuft der Greifer inzwischen erfolgreich im Zweischicht-Betrieb beim Endkunden in den USA. www.schmalz.com Der Konstrukteur 6/2015 47

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