Energieführungen

Führung bringt Freiheit!

Mehr Bewegungsfreiheit und Lebensdauer für Industrieroboter durch Energieführung und Schutzkomponenten. Im Karosseriebau liegt der Automatisierungsgrad bei über 90 Prozent. Unternehmen wie die österreichische HMS Mechatronik arbeiten kontinuierlich an der Weiterentwicklung. Fester Bestandteil der Weiterentwicklungen sind dabei Energieführungssysteme von Tsubaki Kabelschlepp – sie ermöglichen die Beweglichkeit der Roboterarme.

Energieführungen sind ein wichtiges Element in der Roboteranwendung. Sie sollen wenig Raum einnehmen und den Roboterarm in seiner Bewegung nicht behindern. (Fotos: Tsubaki Kabelschlepp)

HMS Mechatronik aus dem oberösterreichischen Aurach beschäftigt sich seit rund 15 Jahren mit der Entwicklung und Produktion von mechatronischen Systemen für die Automatisierungstechnik und die Robotik – das Ziel sind immer besonders innovative und hochqualitative Lösungen. Die Österreicher sind Systempartner von Fanuc Robotics. Zusammen bieten die Unternehmen den Kunden ein breites Portfolio von Maschinen für alle Bereiche der Industrie. HMS hat sich dabei vor allem auf Industrieroboter für Schweißanwendungen und Handhabungsprozesse sowie auf Spezialanfertigungen für besondere Einsatzbereiche spezialisiert. Dabei übernimmt das Unternehmen die Rolle eines Systemintegrators mit Rundum-Service von der Konzeption bis hin zur Implementierung und Wartung. „Als Systempartner von Fanuc kombinieren wir deren innovative Technik mit flexiblen leistungsfähigen Einzelkomponenten zu einer schlüsselfertigen Gesamtlösung“, erklärt Manuel Ebner, Geschäftsführer bei HMS Mechatronik.

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Industrieroboter stellen hohe Anforderungen
Je nach Kunde und Anwendung optimiert das spezialisierte Unternehmen dabei die Roboter bezüglich Leistung und Funktionalität. Das gilt selbstverständlich auch für einzelne Komponenten wie zum Beispiel die Energieführungssysteme der komplexen Maschinen. Seit vielen Jahren vertraut HMS in diesem Bereich auf Tsubaki Kabelschlepp. Zuletzt arbeitete man zusammen an einer effizienten und besonders flexiblen Lösung für Handhabungsroboter. Diese übernehmen in Produktionsumgebungen zum Beispiel das Montieren, Stapeln und Verpacken von Komponenten. Zudem können sie Maschinen bestücken oder Teile entnehmen. Dabei bewegen sie teils schwere Lasten, müssen besonders präzise arbeiten und oftmals mit beengten Raumverhältnissen auskommen.

Letzteres ist vor allem für die verbauten Energieführungen eine Herausforderung: Sie sollen Leitungen und Kabel zwar möglichst umfassend schützen, dabei aber möglichst wenig Raum einnehmen und den Roboterarm in seiner Bewegung nicht behindern. HMS stand jedoch vor einem weiteren Problem. „Bei raschen Bewegungen des Roboters entstanden Fliehkräfte, die immer wieder Schlaufenbildungen bei den Kabellasten zur Folge hatten“, schildert Robert Ganglberger, Geschäftsführer von Kabelschlepp Österreich. Diese mussten jeweils per Hand behoben werden, was unnötige Ausfallzeiten der Maschine nach sich zog. Insofern lautete die Vorgabe, solche Schlaufenbildungen künftig möglichst zu vermeiden. „Als oberstes Ziel galt es jedoch, die Energieführungen so platzsparend wie möglich zu gestalten“, so Ebner. „Jeder gewonnene Zentimeter Platz im vorderen Bereich eines Roboterarmes, also direkt vor der Schnittstelle zum Greifer, ist ein Vorteil“.

Die Pull-Back-Unit beugt der Schlaufenbildung bei der Bewegung der Roboterarme vor.

Maximale Bewegungsfreiheit in alle Richtungen
Kabelschlepp hatte eine geeignete Lösung für die gestellten Anforderungen parat: Die Energieführungen der Baureihe Robotrax sind in erster Linie für die maximale Bewegungsfreiheit von Industrierobotern mit extrem hohen Zugkräften und Beschleunigungen konzipiert. Die Systeme bestehen aus einzelnen Gliedern aus Spezial-Kunststoff, die auf beiden Seiten mittels kugelförmiger Schnappverbindungen zusammengefügt werden; die Kraftübertragung erfolgt über ein Stahlseil in der Mitte der Kette. Dadurch entsteht eine Energieführungskette, die wie eine Wirbelsäule aufgebaut ist und sich für Schwenk- und Drehbewegungen auch in radialer Richtung eignet. Die Fixierung und Weiterführung des Robotrax an den Armen des Roboters erfolgt mit Schnellspannhaltern, die an jedes Kettenglied passen und über Schrauben befestigt werden. „Die internen Krümmungsradius-Anschläge sorgen dafür, dass der minimale Krümmungsradius in keiner Richtung unterschritten wird“, so Ganglberger. „Robotrax erlaubt somit die flexible Energieführung der Kabelstränge auf engem, sich stetig in Bewegung befindlichem Raum in sämtlichen Schwenkungsarten.“

Für die Energieführungen ist zudem umfangreiches Zubehör erhältlich – unter anderem der Anschlagschutz Protector, der auch bei den Handhabungsrobotern von HMS zum Einsatz kommt. Der Hintergrund: Bei schnellen Bewegungsabläufen und großen Arbeitsräumen ist es möglich, dass die Energieführungen am Roboterarm anschlagen und somit schneller verschleißen.

Mit dem Protector lässt sich dieser Effekt vermeiden: Der Anschlagschutz ist für alle Baugrößen lieferbar und lässt sich an jedem gewünschten Kettenglied einfach montieren. Er schützt Energieführung und Leitungen und dient gleichzeitig als Begrenzung des kleinsten Krümmungsradius. Sobald am Potector Abnutzungserscheinungen auftreten, kann dieser kostengünstig und schnell ausgetauscht werden. Die Energieführung selbst bleibt intakt, Ausfälle werden von vornherein vermieden.

Rückholmechanismus verhindert Ausfallzeiten
Um den zeitraubenden Schlaufenbildungen vorzubeugen, empfahl Kabelschlepp zusätzlich die Verwendung einer sogenannten Pull Back Unit. Diese bewirkt einen aktiven Rückholmechanismus, indem sie die Energieführung auf Spannung hält und so ein unerwünschtes Anschlagen an der Maschine verhindert. Sie wird am mittleren Gelenk des Roboterarms angebracht und ermöglicht somit gerade im wichtigen vorderen Bereich ausreichend Bewegungsspielraum. Die Unit ist in verschiedenen Modulgrößen erhältlich, die sich jeweils am maximalen Arbeitsradius orientieren. Mit ihrer Hilfe lassen sich nicht nur Schlaufenbildungen verhindern – beim kombinierten Einsatz von Protector und Unit verlängert sich auch die Lebensdauer von Energieführung und Leitungen signifikant. „Mit diesem System haben wir nicht nur die Bildung von Schlaufen bei der Energieführung in den Griff bekommen. Wir haben nun auch eine Energieführung, die sich ausgesprochen flexibel den Bewegungen anpasst“, so Ebner. „Ganz nebenbei konnte auch der Verschleiß der Energiekette deutlich reduziert werden“. bw

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