Energieführung 3D-Ketten versorgen Mehrachsroboter in der Automobilindustrie

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Im Nachrüstverfahren wurden jetzt alle Achsen eines 6-Achs-Roboters mit mehrdimensional beweglichen Energieketten ausgerüstet. Zum kompletten Roboterzubehör-Paket gehören neben den 3D-Ketten, die Leitungen und Schläuche bei allen Bewegungen schlank führen und schützen, auch Federstäbe für eine gerichtete Vorspannung, ferner Adapter, Protektoren und eine Kette für Drehbewegungen. Seitdem gibt es keine Stillstandszeiten mehr.

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Reinigungssysteme für die Automobilindustrie: Der 6-Achs-Roboter mit der Industrie-Schwertbürste von Wandres ist Tag und Nacht im Technikum im Einsatz. Alle Achsen sind mit verschiedenen Energiezuführungen von Igus ausgerüstet, damit die Leitungen den anspruchsvollen Bewegungen standhalten.
Reinigungssysteme für die Automobilindustrie: Der 6-Achs-Roboter mit der Industrie-Schwertbürste von Wandres ist Tag und Nacht im Technikum im Einsatz. Alle Achsen sind mit verschiedenen Energiezuführungen von Igus ausgerüstet, damit die Leitungen den anspruchsvollen Bewegungen standhalten.
( Archiv: Vogel Business Media )

„Herzstück unseres Technikums ist ein Roboter, der ununterbrochen im Einsatz ist“, berichtet Martin Weber von Wandres micro-cleaning, Buchenbach-Wagensteig im südlichen Schwarzwald. Das Unternehmen ist auf die Entwicklung und Produktion von bürst- und lufttechnischen Reinigungssystemen spezialisiert. Das sichere und schonende Entfernen von Staub, Fasern und kleinsten Partikeln auf Oberflächen ist für viele Fertigungsprozesse Voraussetzung, um qualitativ hochwertige Produkte herzustellen. „Das gilt vor allem für die Automobilindustrie. Hier herrschen höchste Qualitätsanforderungen“, so Weber. „In diesem Umfeld bewährt sich unsere 3D-Mikro-Reinigung vor der Endlackierung. Bei vielen namhaften Herstellern kommt unser spezielles Reinigungsverfahren mit der Roboter-Schwertbürste zum Einsatz.“

Schwertbürsten für Lacklinien

Im Wandres-Technikum werden mit einem Mehrachsroboter Dauertests gefahren, die die Reinigungsqualität und -ergebnisse der Spezialbürste bei den unterschiedlichsten Oberflächenstrukturen überprüft. Die Roboter-Schwertbürste eignet sich besonders zum Reinigen von komplexen Geometrien, die mit alternativen Verfahren nicht erreichbar sind. Kanten und Sicken können bei entsprechender Programmierung optimal gereinigt werden. Die Verfahrgeschwindigkeit des Roboters beträgt ca. 300 bis 400 mm/s. Es ist sowohl Takt- als auch Durchlaufbetrieb möglich.

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Roboter-Schwertbürsten kommen vor allem in Füller- und Decklacklinien in der Automobilindustrie zum Einsatz. Aber auch Kunststoffteile wie zum Beispiel Stoßfänger können vor der Beflammung im laufenden Prozess als Vorstufe der Lackierung gereinigt werden. Grundlage des Vorgangs ist das patentierte Ingromat-Verfahren des Unternehmens, ein spezielles Feuchtwischverfahren. Mit ihm werden häufig auftretende elektrostatische Aufladungen deutlich minimiert, und anhaftende Stäube und Partikel sicher entfernt. Zusätzlich verfügt die Schwertbürste über einen flexibel gelagerten Arbeitstrum, der sich optimal an konvex und konkav gekrümmte Oberflächen anpasst. Die Auslenkungstoleranz der Linearbürste beträgt -30/+10 mm, bezogen auf die plane Fläche. Der Anpressdruck ist individuell regelbar.

6-Achs-Roboter im Dauerbetrieb

Der 6-Achs-Roboter ist jetzt im Technikum seit über zweieinhalb Jahren im Betrieb. „Ursprünglich waren alle Roboterleitungen mit werksseitig vorhandenen Schutzschläuchen vor mechanischen Beschädigungen geschützt worden“, blickt Martin Weber zurück. „Das hatte aber nicht funktioniert. Permanent waren sie gerissen bzw. hatten sich durchgescheuert, mit dem Resultat, dass die gesamte Testanlage stillstand. Deshalb hatten wir nach einer technischen Lösung gesucht, die die diversen Leitungen sicher und dauerhaft schützt.“

Seit über 20 Jahren arbeitet der Spezialist für Oberflächenreinigung dazu mit Energiezuführungsexperte Igus zusammen. In nahezu allen Reinigungsanlagen von Wandres für die verschiedensten Branchen kommen Energieketten aus dem umfassenden Baukasten der Kölner zum Einsatz. Rund 80.000 Komponenten zählt dieser Baukasten für fast jede Energiezuführung. Im vorliegenden Fall wurden alle sechs Achsen mit unterschiedlichen dreidimensional beweglichen Energieketten ausgerüstet, entwickelt speziell für anspruchsvolle Roboteranwendungen.

Energieketten an allen Achsen

Bei der kreisförmigen Bewegung der Achse 1, der Drehachse, bewährt sich eine Twister Chain. Diese spiralförmige modulare Energiezuführung eignet sich für kreisförmige Bewegungen bis zu 540° und kann online konfiguriert werden. Die Twister-Chain-Systeme sind auf Wunsch inklusive Führungsrinne lieferbar und komplett vormontiert. Sie werden lediglich an der Anlage verschraubt und können so innerhalb kürzester Zeit in Betrieb genommen werden. Schläuche und Leitungen werden sicher geführt, der Abrieb reduziert sich deutlich, die Laufruhe steigt.

Auf den Achsen 2 bis 6 spielen die mehrdimensional beweglichen Energiezuführungen aus der großen Triflex-R-Familie ihre Stärke aus. Diese montageschnellen Schlauchpakete für die Roboterindustrie verringern Ausfallzeiten, bringen Stabilität und Sicherheit, vom großen Schweiß- bis hin zum kleinen Palettierroboter. Aufgrund ihres runden Designs gleitet die Kette über die Außenkontur des Roboters, verkantet nicht und hakt nicht ein. Die glatte Innenkontur verlängert darüber hinaus um ein Vielfaches die Lebensdauer der zu führenden Leitungen.

Die Achsen 2 und 3 des Wandres-Roboters sind mit der besonders leicht handhabbaren Variante Triflex R light ausgerüstet. Das ist eine funktionssichere Lösung für weniger komplexe Bewegungen. Bei den Achsen 4 bis 6 hingegen kommt das kompakte Triflex-RS-Set zum Einsatz. Mit diesem Universalmodul wird die Energiekette immer platzsparend parallel zum Roboterarm geführt. Das Modul lässt sich direkt an allen Befestigungspunkten am Roboter montieren. Im vorliegenden Fall wurde es in der sogenannten Easy-Ausführung gewählt zum schnellen Eindrücken von Leitungen und Schläuchen per Hand. Die Leitungen sind bei dieser Variante stets sichtbar und von außen zugänglich, so dass sich Instandsetzungsarbeiten blitzschnell erledigen lassen.

Keine Schlaufen, kein Verhaken

Durch die geringe Bauhöhe bzw. die Kettenführung parallel zum Roboterarm lassen sich mit dem Triflex-RS-Set sicher Anwendungen auf engstem Bauraum realisieren. Durch den Einsatz von Federstäben innerhalb der Kette wird dabei stets eine gerichtete Vorspannung erzeugt und so eine komplette oder teilweise Versteifung erreicht. Ähnlich dem Prinzip einer Angelrute, lassen sich automatische Rückzugsmechanismen realisieren, so dass keine Schlaufenbildung und kein Leitungsstress am Roboterkopf entstehen kann. Zudem wird durch die gerichtete Vorspannung die Kette aus dem Arbeitsraum herausgehalten, damit es zu keinen Kollisionen kommt. Neu bietet Igus für sein Triflex-RS-Set überdies jetzt – für 43 unterschiedliche Robotertypen – passende Adapterkonsolen ab Lager an. Ob seitlich oder „on top“, können sie direkt ohne zusätzlichen Montageaufwand angeschraubt werden. Unter www.igus.de/triflexkonsole können 3D-CAD-Dateien zum Auslegen kostenlos runtergeladen werden. Schließlich runden Protektoren, Schnellverschlusssysteme und Anbindungsmodule für nahezu alle Roboter das breite Programm ab.

Leitungen um schwierige Geometrien führen

Durch ihren modularen Aufbau mit Einzelelementen können die mehrdimensional beweglichen Triflex-R-Roboterketten jederzeit in der Länge angepasst werden. Ein Kürzen und Längen ist an jeder beliebigen Stelle möglich. Martin Weber: „Da wir immer neue Tests fahren bzw. die Anforderungen unserer Kunden sich ändern, ist es natürlich wichtig, dass wir die Energiezuführungen problemlos anpassen können.“ Auch der Austausch oder das Nachrüsten einer einzelnen Leitung oder eines gesamten Leitungspaketes erfolgt ohne großen Zeitaufwand einfach am Roboter, da die Ketten schnell von außen befüllt werden können.

Beweglich und zugfest

Die hohe Zugfestigkeit des Energiekettensystems Triflex R wird über das sogenannte Trailer-Prinzip erreicht. Die einzelnen Elemente sind nicht durch störende Stahlseile oder ähnliches miteinander verbunden, sondern wie bei einer Anhängerkupplung (Kugel-Pfanne-Prinzip). Durch diese kugelförmige Ausbildung ist die Beweglichkeit in alle drei Richtungen sicher gestellt. Es ist eine Verdrehung von ca. ±10° pro Kettenglied möglich. Hierdurch wird ein Führen der Leitungen um schwierige Geometrien unterstützt. Hinzu kommt eine definierte Bewegungsfreiheit: der Biegeradius ist in allen Richtungen gleich, was ebenfalls die Lebensdauer von Kette, Leitungen und Schläuchen erhöht.

Das alles sind für Wandres wesentliche Features, denn der 6-Achs-Roboter im Technikum ist Tag und Nacht im Einsatz. Martin Weber: „Die Energiezuführungen müssen permanent vielfältigste Bewegungsabläufe der Schwertbürste aushalten.“ Hinzu komme die Vielzahl an hinterlegten Programmen. In den Lackierstraßen der Automobilindustrie herrsche in der Regel die Losgröße 1. Im Rahmen der Simulation testet Wandres folglich unterschiedliche Softwarelösungen, die wiederum Auswirkungen auf die Bewegungsabläufe des Roboters haben.

HMI Halle 17, Stand J02

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