Verbindungstechnik Diese Steckverbinder machen es dem Roboter leichter

Autor / Redakteur: Frank Quast, Gerwin David* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

In der verarbeitenden Industrie spielen Roboter zunehmend ihre Leistungsfähigkeit aus. Die Trends heißen Miniaturisierung, universelle Einsatzbarkeit, Robustheit, Bedienerfreundlichkeit, allseitige Kommunikation und Energieeffizienz. Lösungen im Steckverbinderbau unterstützen die Entwicklung.

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Modular bestückter Han-Yellock 60. Darin eingesetzt von oben nach unten: Han EEE Modul zur Leistungsübertragung (16 A/500 V); DDD Modul – für Ströme bis 10 A oder Signalübertragung − sowie das High Density Modul für die Signalübertragung bei hoher Kontaktdichte.
Modular bestückter Han-Yellock 60. Darin eingesetzt von oben nach unten: Han EEE Modul zur Leistungsübertragung (16 A/500 V); DDD Modul – für Ströme bis 10 A oder Signalübertragung − sowie das High Density Modul für die Signalübertragung bei hoher Kontaktdichte.
(Bild: Harting / Freund)

Die Industrie setzt Roboter für vielfältige Tätigkeiten ein – zum Beispiel zum Entnehmen und Platzieren, Verpacken, Lackieren, Schleifen, Schneiden, Fräsen und Schweißen von Komponenten. Die Herausforderungen an die Roboter sind dabei stetig gewachsen: Insbesondere in Pick-and-Place-Anwendungen entwickeln Greifarme und Werkzeuge inzwischen extrem hohe Geschwindigkeiten.

Um unter solchen Bedingungen vorgegebene Positionen immer wieder mit großer Wiederholgenauigkeit anfahren zu können, müssen die Geräte unempfindlich sein gegenüber Irritationen. Das wird möglich durch robuste Steuerungseinheiten, die die Bahnen von Greifarmen und Werkzeugen exakt berechnen und umsetzen, Vibrationen ausgleichen und Störungen neutralisieren. Unverzichtbar für ein harmonisches Zusammenspiel der Funktionseinheiten eines Roboters aber sind effiziente und zuverlässige Schnittstellen.

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Steckverbinder für eine sichere Versorgung

Die nötigen Komponenten dafür liefert Harting mit seinen Han Steckverbindern. Wegen ihrer Robustheit eignen sie sich für das industrielle Umfeld. Aufgrund der Flexibilität und Funktionalität fügen sie sich zudem sehr gut in typische Einbausituationen an Robotern ein. In Steuerschränken oder am Fuß von Gelenkarmen sichern sie die Kommunikation mit der Peripherie − z.B. mit den Servo-Antrieben für Manipulatoren.

Für die Robotik eignet sich unter anderem die Baureihe Han-Yellock, weil sie Platz sparen hilft. Dank des rationalen Designs lassen sich viele Steckverbinder nebeneinander positionieren. Die Verriegelungsmechanismen sind in das Gehäuse integriert. Der Raumbedarf verringert sich auf ein Minimum: Ein Han-Yellock passt dadurch auf einen schmalen Roboterfuß ebenso gut wie in einen kompakten Steuerschrank. Die innenliegende Verriegelung ist blockierbar, um unbeabsichtigtes Öffnen zu verhindern. Das gesamte Handling ist denkbar einfach: Die Verriegelung lässt sich per Knopfdruck lösen, vergleichbar der Befestigung eines Sicherheitsgurts im Auto.

Für die Entwickler von Fertigungslinien sind die vielfältigen Ausstattungsmöglichkeiten des Han-Yellock interessant: In der Ausführung 60 zum Beispiel findet ein Standard-Kontakteinsatz mit bis zu 48 Kontakten Platz. Mit einem Sortiment von über 30 Standard-Einsätzen je Baugröße (derzeit 3 − Han Yellock 10, 30 und 60) wird die ganze Vielfalt unterschiedlicher Strom- bzw. Spannungs-, Daten- und Signal-Übertragungsmöglichkeiten realisierbar. Diese Steckverbinder können sowohl starke Motoren in Robotergelenken versorgen als auch sensible Daten und Signale für die Steuerung übertragen.

Einsparpotenziale des Steckverbinders

Eine einzigartige Option des Han-Yellock ist die Potenzialvervielfältigung. Zum Zubehör gehören Module für das Brücken von ein bis fünf Kontakten. Ihr Einsatz vervielfältigt das Potenzial des Steckverbinders, es ergeben sich Möglichkeiten zur Kostensenkung: Eine Reihenklemmen-Verdrahtung von Aktoren, Manipulatoren oder Sensoren entfällt. Der Schaltschrank kann kleiner werden, weniger Kabel werden benötigt. Ohnehin brauchen Monteure und Wartungs-Personal aufgrund der Steckbarkeit weniger Zeit für ihre Arbeit am Verbinder.

Auch für die Fertigung der Roboter ergeben sich Vorteile: Die vorkonfektionierten Module lassen sich beidseitig − also auch von der Anschlussseite her − in das Anbaugehäuse einrasten. Die Montagezeit verringert sich dadurch, es wird kein Werkzeug benötigt. Wegen des zweiteiligen Tüllengehäuses − Trennung in Haube und Trägergehäuse − verkürzen sich die Stillstandszeiten bei Prüfungen. Das Wartungspersonal muss nur die Haube öffnen, um den Verbinder zu durchmessen. Es ist nicht nötig, den Steckverbinder erst komplett zu ziehen.

Über einen Adapter steht für den Han-Yellock fast das gesamte Han-Modular-Programm zur Verfügung. Typische Module sind das Han DDD, das Han CD und das Han E Modul sowie die Ethernet-Schnittstelle Han RJ45. Der modulare Aufbau erhöht so die Kommunikationsfähigkeit und universelle Einsetzbarkeit von Robotern.

Generell gilt: Die Optionen zur Potenzialvervielfältigung und Modularisierung unterstützen den Trend in der Robotik zu Miniaturisierung und leichteren Bauweise. Die leichtere Bauweise wiederum hilft, Energie zu sparen.

Anwendungen in der Robotik

Der Han-Yellock 30 dient zum Beispiel zur Versorgung von Motoren in den Gelenkarmen von Pick-and-Place-Robotern. Als Kontakteinsatz bietet sich der Monoblock 30 mit 25 Kontakten und einem Bemessungsstrom von 16 A an, der sich durch eine sehr hohe Packungsdichte auszeichnet.

Der Anschlussplatz für Schnittstellen am Fuß solcher Roboter ist begrenzt. Um die wichtigsten elektrischen Parameter der Peripherie zu realisieren, bedurfte es bislang allerdings in der Regel des Einsatzes großer Industriesteckverbinder.

In Zusammenarbeit mit Roboterherstellern ist es Harting gelungen, die elektrischen Anforderungen auch mit Steckverbindern kleinerer Baugrößen wie dem Han-Yellock 30 zu realisieren.

Einen großen Trumpf kann er bei der Montage im Feld ausspielen. Die steckbare Verbindung bringt den Systemintegratoren enorme Vorteile. Für die Installation von Robotern wird kein geschultes Personal benötigt. Durch die eindeutige Codierung des Steckverbinders ist ein Vertauschen von Tüllen und Anbaugehäusen ausgeschlossen. Und wenn beispielsweise in der Automobilfertigung mal ein Modul ausgetauscht werden muss, kann das dank des Steckverbinders rasch umgesetzt werden.

Neben dem Han-Yellock 30 bleibt am Roboterfuß noch genügend Platz für einen Steckverbinder, der die Übertragung von Signalen und Daten sicherstellt. Speziell auf kleinem Bauraum bietet sich zudem der kompakte Han-Yellock 10 als Lösung an. Er ist sehr flexibel, denn in ihm finden alle Han Kontakteinsätze für die Standard-Baugröße 3 A Platz. Eine der zahlreichen Optionen ist der Kontakteinsatz Han Q High Density, über den sich bis zu 21 Signale übertragen lassen.

Hannover Messe: Halle 11, Stand C13

* Frank Quast, Head of Product Management Han & Gerwin David, Industry Segment Manager; beide Harting Electric

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