Energieführungskette für Roboter So werden die Kollegen gelenkiger

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Vor fast 50 Jahren traten Industrieroboter ihren weltweiten Siegeszug an und werden sich auch in Zukunft rasant weiter entwickeln. Fester Bestandteil der Fortschritte sind dabei auch stets Energieführungssysteme – die die Roboterarme immer beweglicher machen.

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Die Robotrax-Energieführungen sind in erster Linie für die maximale Bewegungsfreiheit von Industrierobotern mit extrem hohen Zugkräften und Beschleunigungen konzipiert.
Die Robotrax-Energieführungen sind in erster Linie für die maximale Bewegungsfreiheit von Industrierobotern mit extrem hohen Zugkräften und Beschleunigungen konzipiert.
(Bild: Tsubaki Kabelschlepp)

HMS Mechatronik beschäftigt sich seit rund 15 Jahren mit der Entwicklung und Produktion von mechatronischen Systemen für die Automatisierungstechnik und die Robotik. Das Unternehmen aus dem oberösterreichischen Aurach ist Systempartner von Fanuc Robotics, einem der führenden Roboterhersteller weltweit. Zusammen bieten sie ihren Kunden ein breites Maschinen-Portfolio für die gesamte Industrie.

HMS hat sich dabei vor allem auf Industrieroboter für Schweißanwendungen und Handhabungsprozesse sowie auf Spezialanfertigungen für besondere Einsatzbereiche spezialisiert. Dabei übernimmt er die Rolle eines Systemintegrators mit Rundum-Service von der Konzeption bis hin zur Implementierung und Wartung. „Als Systempartner von Fanuc Robotics kombinieren wir deren Technik mit flexiblen Einzelkomponenten zu einer schlüsselfertigen Gesamtlösung“, erklärt Manuel Ebner, Geschäftsführer der HMS Mechatronik.

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Industrieroboter stellen hohe Anforderungen

Je nach Kunde und Anwendung optimiert das spezialisierte Unternehmen dabei die Fanuc-Roboter bezüglich Leistung und Funktion – das gilt auch für einzelne Komponenten wie die Energieführungssysteme der komplexen Maschinen. Seit vielen Jahren vertraut HMS hier 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.

Energieführungen als Platzsparer

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“.

Bewegungsfreiheit in alle Richtungen

Tsubaki 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. Dabei sind einzelne Glieder aus Spezial-Kunststoff auf beiden Seiten mittels kugelförmiger Schnappverbindungen zusammengefügt; 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 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“, erklärt Ganglberger. „Robotrax erlaubt somit die flexible Energieführung der Kabelstränge auf engem, sich stetig in Bewegung befindlichem Raum in sämtlichen Schwenkungsarten.“

So bleibt die Energieführung stets intakt

Für die Robotrax-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 Anschlagschutz lässt sich dieser Effekt vermeiden: Er 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 Abnutzungserscheinungen auftreten, ist dieser kostengünstig und schnell austauschbar. Die Energieführung selbst bleibt stets intakt, Ausfälle werden von vornherein vermieden.

Rückholmechanismus verhindert Ausfallzeiten

Um den zeitraubenden Schlaufenbildungen vorzubeugen, empfahl Tsubaki 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.

Das Bauteil ist in verschiedenen Modulgrößen erhältlich, die sich jeweils am maximalen Arbeitsradius orientieren. Mit dessen Hilfe lassen sich nicht nur Schlaufenbildungen verhindern – beim kombinierten Einsatz von Protector und Pull-Back-Unit verlängert sich auch die Lebensdauer von Energieführung und Leitungen signifikant.

„Die Kombination der Robotrax-Energieführung mit der Pull-Back-Unit ist wirklich toll. Mit diesem System haben wir nicht nur die Bildung von Schlaufen in den Griff bekommen. Wir haben nun auch eine Energieführung, die sich ausgesprochen flexibel den Bewegungen anpasst“, freut sich Ebner. „Ganz nebenbei konnte auch der Verschleiß der Energiekette deutlich reduziert werden“. Die Handhabungsroboter von HMS sind nun bestens gerüstet für die anstehende Schwerstarbeit.

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