Energieketten

Volle Beweglichkeit in drei Dimensionen

Das Unternehmen Bielomatik Leuze entwickelt und fertigt unter anderem robotergestützte Anlagen zum Bearbeiten und Schweißen von Kraftstofftanks. Die Anlagen führen die unterschiedlichsten Einzeloperationen aus; dementsprechend beweglich müssen die Roboter sein. Die Energiezuführungen aus Köln zu den Roboterköpfen, die zwischen zehn und 130 Kilogramm wiegen, sind ein anspruchsvolles Aufgabenfeld für die dreidimensional beweglichen Triflex-Ketten von Igus, die mit dem Rückzugssystem RSP ausgestattet sind.

Mehrroboter-Anlagen arbeiten innerhalb des Takts der Blasformmaschine. Die Kraftstofftanks wechseln hier beispielsweise im 65-Sekunden-Takt die Station. (Quelle: Bielomatik Leuze)

Ein Kraftstoffbehälter für Autos wird heute meistens als Kunststoff-Blasformteil gefertigt. Er ist komplex geformt, um den zur Verfügung stehenden knappen Raum optimal auszunutzen. Außerdem verfügt er über diverse Anbauteile wie Ventile, Stutzen, Entlüftung und Leitungsanschlüsse. Diese Komponenten werden im Anschluss an das Blasformen auf robotergestützten Anlagen an den Hohlkörper angeschweißt. Genau das ist ein zentrales Aufgabenfeld des Unternehmens Bielomatik mit Hauptsitz in Neuffen. Nach dem Motto „One company – all technologies“ beherrscht das Unternehmen eine Vielzahl von Verfahren zum Schweißen und Bearbeiten von Kunststoffen. Dazu gehören das Heizelement-, Laser-, Vibrations- und Rotationsschweißen. Neben den sehr komplexen Kunststoff-Kraftstofftanks sieht man im Technikum von Bielomatik auch viele andere unterschiedliche Kfz-Komponenten, wie zum Beispiel Rückleuchten, Instrumententafeln, Batteriegehäuse sowie elektrische und elektronische Bauteile.

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Dabei gibt es verschiedene Lösungsansätze. Bei kleineren Serien, zum Beispiel bei den Tanks von Premium- und Oberklasse-Fahrzeugen, übernimmt ein Roboter alle Arbeitsgänge und erledigt diese nacheinander. Bei Tanks für Großserienfahrzeuge arbeiten bis zu sechs Roboter im Takt der Blasformmaschine, welche typischerweise bei 80 Sekunden liegt. Diese Roboter übernehmen alle jeweils einen oder mehrere Arbeitsschritte. Ein in der Mitte angeordneter Roboter ist dabei ausschließlich für das Handling zuständig.

Tobias Schuler, Leiter Konstruktion Mechanik für Tank- und Sonderanlagen bei Bielomatik Leuze (rechts), im Gespräch mit Jörg Ottersbach, Leiter Branchenmanagement Automotive & Robotics bei Igus (Quelle: Igus)

Dieses Prinzip bietet entscheidende Vorteile: Mit den Robotern können alle Seiten des Werkstücks bearbeitet werden. Die Roboter können auch unterschiedliche Einheiten und Werkzeuge aufnehmen, was sie flexibler macht. Die Flexibilität gilt sogar über die aktuellen Produktgenerationen hinaus, denn mit derselben Anlage lassen sich auch neue Behältertypen nutzen. Man muss dafür nur neue Werkzeuge bauen und die Roboter neu programmieren. Um diese Flexibilität optimal zu nutzen, hat Bielomatik die Roboter weitestgehend standardisiert, ebenso die Werkzeuge für die einzelnen Bearbeitungsverfahren. Die Standardisierung gilt auch für die Energieketten. Hier kommt an den Achsen 2 bis 6 die Triflex R-Kette von Igus zum Einsatz, die gut gefüllt ist. Denn neben elektrischen Signalen und Energie und müssen ebenso Schläuche für Vakuum und Druckluft zum Roboterkopf geführt werden.

„Die Leitungen sind in der Kette sehr dicht gepackt“, erklärt Tobias Schuler, Leiter Konstruktion Mechanik für Tank- und Sonderanlagen bei Bielomatik Leuze. „Und da die Roboter beim Auskreisen eine Torsionsbewegung ausführen, wird bis zur sechsten Achse eine Energiekette benötigt.“ Ein definierter Mindestbiegeradius sorgt für eine schonende Leitungs- und Schlauchführung bei den mehrdimensionalen Bewegungen. Und obwohl die Leitungen gut geschützt sind, ist die Befüllung der Kette ganz einfach, denn die einzelnen Glieder lassen sich durch das easy chain Prinzip von außen befüllen. Tobias Schuler: „Für unsere Kunden ist das eine Erleichterung, wenn sie einen anderen Roboterkopf einsetzen, weil ein neues Produkt zum Beispiel ein neues Schweißverfahren erfordert. Das geht mit der Triflex gut und schnell, ohne dass man die Kette demontieren muss.“

Die Roboter führen teilweise verschiedene Arbeitsgänge aus und wechseln dabei automatisch die Bearbeitungsköpfe. Das Bild zeigt den Test-Roboter im Technikum mit verschiedenen Wechselköpfen. (Quelle: Igus)

Das Rückzugssystem, das Bielomatik einsetzte, wurde weiterentwickelt. So kommt jetzt statt eines mechanischen ein pneumatisches System zur Anwendung. Das von igus entwickelte RSP wird pneumatisch vorgespannt und verfährt über ein Drylin-System aus dem Lineartechnik-Programm von igus. Die Auszugslänge von 600 Millimetern erlaubt eine sichere Führung der Leitungen und Schläuche auch bei komplexen Bewegungen. Die Rückzugkraft lässt sich über ein Druckregelventil, das auf den Pneumatikzylinder wirkt, einfach einstellen.

Dicht gepackt: Die Triflex R-Energieketten von Igus. (Quelle: Igus)

Eine gleichmäßige Rückzugskraft ist für Bielomatik wichtig, weil die Bearbeitungsanlagen sehr hohe Anforderungen an die Roboter stellen. „Die Köpfe wiegen zwischen zehn und 130 Kilogramm“, so Tobias Schuler. „Das stellt sehr hohe Anforderungen an die Präzision, außerdem müssen wir alle Kräfte, die auf die Roboter einwirken, begrenzen oder sehr genau definieren können.“

Das pneumatische Rückzugssystem leistet einen Beitrag und sorgt für eine sichere, gleichmäßige Führung der Energiekette auch bei komplexen dreidimensionalen Bewegungsabläufen. (Quelle: Igus)

Bielomatik bezieht von Igus fertig montierte Ketten in Standarmaßen und befüllt sie selbst. Die Beziehung beider Unternehmen geht bis ins Jahr 1990 zurück. Tobias Schuler: „Als mittelständischer Maschinenbauer setzen wir bei unseren Zulieferern auf Partnerschaft und gute Zusammenarbeit.“ Alles deutet darauf hin, dass die Zusammenarbeit eher noch intensiviert wird, denn Bielomatik erschließt konsequent neue Anwendungsbereiche für die robotergestützten Füge- und Bearbeitungsanlagen – mit dabei sind Energieketten von Igus. ee

HMI Halle 17, Stand H04

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