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DER KONSTRUKTEUR 6/2016

DER KONSTRUKTEUR 6/2016

ROBOTIK I SPECIAL

ROBOTIK I SPECIAL Herausforderung 3D-Bewegung Leitungen und Energieketten für Torsionsanwendungen in der Robotik Industrieroboter sind aus der Fertigung kaum noch wegzudenken – und ihre Einsatzgebiete nehmen stetig zu. Doch durch die permanenten dreidimensionalen Bewegungen in der auto - matisierten Fabrik werden die Leitungen, die den Roboter versorgen, in höchstem Maße beansprucht. Eine besondere Herausforderung für Kabel- und Verbindungshersteller. Prognosen zufolge soll der Jahresabsatz von Industrierobotern in diesem Jahr die Marke von 250 000 Stück überschreiten. Ein riesiger Markt für Roboterhersteller – und das weltweit. Damit die Versorgung der Roboter mit Daten und Energie störungsfrei gewährleistet ist, lohnt ein besonderer Blick auf die Leitungen, die die 3D-Bewegung des Roboters in der Dauerbewegung mitmachen müssen. Dabei gilt: Roboterleitungen für Torsionsanwendungen sind grundsätzlich völlig anders zu konstruieren und zu fertigen, als Leitungen für lineare Bewegung. Letztere sind möglichst kompakt, eng verseilt und haben mit hohem Druck extrudierte Außenmäntel. Dies ist insofern wichtig, da durch diese besondere „harte“ Konstruktion die Leitung die Bewegungsform der Energiekette nachvollziehen kann. Leitungen für Roboteranwendungen Roboterleitungen dagegen benötigen Kraftausgleichselemente, lockere Verseilelemente, verschiedene Gleitebenen und völlig andere Schirmkonzepte, um die Lebensdauer auch nach mehreren Millionen Torsionsbewegungen sicher zu stellen. Denn in der Robotertechnik sind die Leitungen den unterschiedlichsten Bewegungsrichtungen ausgesetzt. So kann sich tatsächlich z. B. in Abhängigkeit des Torsionswinkels der Durch messer des Verseilaufbaus verändern. Um die auf die Adern wirkenden Kräfte auszugleichen, werden die, speziell für den Standard- statt Sonderleitungen Kunden können die Leitungen ab einem Meter bei Igus bestellen und bekommen die Ware innerhalb von 24 Stunden geliefert. So haben Roboterhersteller und Anwender mit der CF Robot-Serie den großen Vorteil, dass sie eben nicht auf teure, Sonderleitungen mit langen Lieferzeiten ange- wiesen sind, sondern einfach aus einem speziell für die Torsion ent wickelten und getesteten Standard - programm mit über 100 Roboterleitungstypen ab Lager auswählen können. 38 Der Konstrukteur 6/2016

Einsatz in dynamischen Torsionsanwendungen konstruierten Aderverbände beim Leitungsspezialisten Igus mit Dämpfungselementen und Torsionskräfte absorbierendem Flies aufgebaut. Besonders hoch sind die Anforderungen bei den geschirmten Varianten: Damit die auf die Schirmdrähte einwirkenden Kräfte nicht zu groß werden, legt der Motion Plastics-Spezialist unter und über die Schirme Gleitelemente ein, die eine Bewegungsfreiheit des Schirmes zur Gesamtverseilung aber auch zum Außenmantel sicher stellt. Der Schirmaufbau wird dabei in Umlegung ausgeführt, und in Richtung der Umlegung besonders mit Dämpfungselementen realisiert. Diese „weiche“ Konstruktionsweise gibt der gesamten Leitungskonstruktion die notwendige Bewegungsfreiheit, reduziert Zug- und Stauchkräfte und verhindert einen durch vorzeitigen Aderbruch verursachten Maschinenstillstand. Für die Chainflex CF Robot-Serie garantiert Igus bei Torsionsanwendungen mit einem Torsionswinkel bis zu ± 180° eine Lebensdauer von mindestens fünf Millionen Zyklen oder 36 Monate, je nach dem, was zuerst eintritt. Energiekette schützt Roboterleitungen Die Mantelwerkstoffe der Leitungen sind optimal auf den Kunststoff der Triflex R Roboter-Energiekette abgestimmt – und können so den Abrieb und Verschleiß auf ein Minimum reduzieren. Mit der Triflex R TRCF wurde ein geschlossenes Energie- Rohr entwickelt, das auf einem Dreikammerprinzip beruht: Alle drei Kammern der TRCF lassen sich unabhängig voneinander öffnen und schließen. Der Zuführschlauch wird in einer der drei Kammern des Energierohrs geführt und ist so vor Deformation weitestgehend geschützt. Auf diese Weise 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 Igus Triflex R stellt sicher, dass in jeder Bearbeitungsposition des Roboters der vorgegebene Mindestbiegeradius eingehalten wird – ein umlaufender außen liegender Anschlag verhindert ein Abknicken über das Mindestbiegeradienmaß hinaus. Des Weiteren wird durch den modularen Aufbau der Triflex R sichergestellt, dass ein Torsionswinkel je Kettenglied von ca. ± 10° nicht überschritten wird. Das hat den Vorteil, dass die Torsionsbelastungen der Leitungen auf die gesamte Länge verteilt Die Mantelwerkstoffe der Leitungen sind auf die Roboter-Energiekette abgestimmt werden und nicht wie bei anderen Systemen nur im Bereich der Zugentlastung. Gerade bei Roboteranwendungen mit Zuführschläuchen wie beim Fließlochschrauben garantiert der definierte Mindestbiege radius der Roboterenergiezuführung die Prozesssicherheit. Tests für planbare Sicherheit Igus verfügt über ein 2750 m 2 großes Testlabor. Dort werden die Chainflex CF Robot- Leitungen bei kontinuierlicher Messung der Aderwiderstände auf verschiedenen Prüfständen millionenfach tordiert. Die sicherlich größte Herausforderung in den Tests liegt in der schweren Reproduzierbarkeit der Lebensdauer auf jede noch denkbare mögliche Torsionsanwendung. Wo bei linearen Verfahrwegen in Energieketten durch feste Parameter und bekannte Umwelteinflüsse die Lebensdauerlimits verlässlich Roboterleitungen benötigen einen speziellen Aufbau, um mehrere Millionen Torsionsbewegungen sicher zu stellen vorhergesagt werden können, sind die Anwendungen im Roboter zumeist wesentlich komplexer. Insbesondere ist der reine Bewegungsablauf häufig in der Zeit der Projektierung meist noch nicht komplett klar. Deswegen gilt vor allem hier für den Leitungsanbieter: testen, testen, testen. Alle Testergebnisse fließen in eine Datenbank. Dies ermöglicht – zusammen mit der jahrzehntelangen Erfahrung in der Kunststofftechnologie – eine Garantie auf die mechanischen Eigenschaften der Chainflex-Leitungen von 36 Monaten. Dadurch werden die Prozesse im Maschinenbau präzise planbar. Bilder: igus GmbH www.igus.de INDIVIDUELLE AUTOMATISIERUNGS- LÖSUNGEN. VON EINFACHEM HANDLING BIS ZU KOMPLEXEN FERTIGUNGSLINIEN. Besuchen Sie uns auf der Automatica Stand 324 Halle A5 21. Juni - 24. Juni 2016 MiniTec GmbH & Co. KG MiniTec Allee 1 66901 Schönenberg-Kbg. Telefon +49 (0)6373 81270 info@minitec.de www.minitec.de Der Konstrukteur 6/2016 39 MiniTec_NEU.indd 1 13.05.2016 09:37:21

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