Robotik Die siebte Achse

Energieführungsketten sorgen für hohe Dynamik bei Verfahrachsen von Robotern.

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Auf die Entwicklung und Produktion von Verfahrachsen für Industrieroboter hat sich die Simkon GmbH spezialisiert. Zusammen mit der mechanischen Konstruktion und den Antrieben sind die flexiblen Energiezuführungen ein wesentlicher Faktor für die Verfügbarkeit des Roboters. Simkon setzt dabei auf Energieketten-Systeme der Igus GmbH. Laut Statistik reichen bei etwa jeder zehnten Anwendung von 6-Achs-Robotern die Bewegungsmöglichkeiten nicht aus, die der Konstrukteur vorgesehen hat.

Denn so flexibel der Roboter auch ist - vom Fleck bewegen kann er sich nicht. Wenn er hingegen auf einer Verfahrachse aufgebaut wird, dann erweitert sich sein Aktionsradius durch die siebte Achse ganz wesentlich. Bis zu 25 m und mehr kann er dann zurücklegen und zum Beispiel ein Teil an einem Arbeitsplatz aufnehmen und am anderen wieder absetzen oder eine komplette Fahrzeugseite gleichmäßig lackieren.

Die Entwicklung und Konstruktion solcher Verfahrachsen ist eine Aufgabe, die die Roboterhersteller oft an Spezialisten delegieren. Simkon arbeitet im Auftrag der Roboterhersteller ebenso wie als Generalunternehmer und bietet seinen Kunden Full Service – von der Entwicklung über die Produktion im eigenen Hause bis hin zur Montage der Verfahrachsen vor Ort.

Verfahrgeschwindigkeit liegt standardmäßig bei 1,5 m/s

Die Konstrukteure von Simkon haben ein Baukastensystem mit sechs verschiedenen Achsen-Baureihen entwickelt. Die Standardversionen dieser Achsen werden jedoch sehr häufig kundenspezifisch angepasst. Selbst Sonderkonstruktionen wie Achsen für hängende Roboter wurden schon verwirklicht. Die Roboter verfahren mit hoher Dynamik: Die Standard-Geschwindigkeit liegt bei 1,5 m/s. In einzelnen Projekten wurden auch schon höhere Geschwindigkeiten realisiert.

So bei einem Entwicklungsvorhaben, das Simkon gemeinsam mit einem Roboter- und Automobilhersteller bearbeitet hat und bei dem der Roboter mit einer Beschleunigung und Verzögerung von 4 m/s2 auf der Achse unterwegs ist. Nicht nur in diesem Fall werden sehr hohe Anforderungen an die Antriebe und alle bewegten Teile gestellt – und das über lange Zeiträume hinweg, ohne Pause im Dreischichtbetrieb. Dazu setzt Simkon das Igus-System E4/4 ein, eine Kette, die speziell konstruiert und getestet wurde für lange Lebensdauer bei einer großen, freitragenden Länge. Die Kunststoff-Öffnungsstege lassen sich ohne Spezialwerkzeuge beidseitig öffnen und haben gegenüber Aluminium einen geringeren Abrieb.

Auch Medienleitungen werden in die Energieketten integriert

Bei Verfahrwegen größer 10 m kommen hauptsächlich Energieketten der Serie 5050 aus dem E4/4-System zum Einsatz, die mit Innenbreiten von 50 bis 600 mm lieferbar sind. Die Energieketten werden großzügig dimensioniert, um auf der sicheren Seite zu sein und weil neben der Energiezufuhr und den Steuerleitungen oft auch Medienleitungen, zum Beispiel Kühlschläuche und Leitungen für Farbe oder Kleber, integriert werden.

Durch die große Auswahl an Innenaufteilungselementen wird so jede Leitung optimal geführt. Man kann bereits in der Planungsphase den Platz für zusätzliche Leitungen, die häufig erst nach der Inbetriebnahme beim Endkunden eingesetzt werden, vorsehen. Bei kürzeren Verfahrwegen hingegen setzt Simkon häufig Energieketten ein, die geringere Biegeradien bis zu 75 mm erlauben. Bisher werden die Leitungssätze direkt durch die Roboterhersteller geliefert und bei der Montage in die Kette eingelegt. Aktuell läuft eine gemeinsame Entwicklung zwischen Simkon und Igus, die Energieketten zukünftig als vorkonfektioniertes einbaufertiges Ready-Chain-System zu beziehen.

Zusätzlich zur Systemgarantie lassen sich so Lagerkosten einsparen, die Durchlaufzeiten beschleunigen und Lieferanten reduzieren. Auch bei der Montage auf der Baustelle des Endkunden wird durch den Einsatz vorkonfektionierter Systeme wertvolle Montagezeit eingespart. Solcher Aufwand für das Einlegen der Leitungen und die Montage der Zugentlastungen kann bis zu einem Tag dauern, Zeit, die auf einer Baustelle, insbesondere in der Automobilindustrie auf Grund des hohen Produktionsdrucks, häufig nicht gegeben ist. Die Auswahl des für den Anwendungsfall am besten geeigneten Energieketten-Typs kann der Simkon-Konstrukteur schnell und bequem über eine CD-ROM mit Auslegungs-Software erledigen.

Es werden nur die Eckdaten wie Breite und Biegeradien eingegeben und das System liefert einen oder mehrere Vorschläge. Die Innenaufteilung der Energiekette kann dann am Bildschirm vorgenommen werden, und die erhaltenen 2D- und 3D-Zeichnungen lassen sich direkt in die CAD-Konstruktion übernehmen. Zudem hat der Konstrukteur die Möglichkeit, aus dem System heraus direkt eine Anfrage an Igus zu stellen oder eine Bestellung zu generieren. Zu den aktuellen Aufträgen, die in der Produktionshalle von Simkon bearbeitet werden, gehört eine große Anzahl von identischen Roboter-Verfahrachsen. Gleich 16 Stück sind es, die parallel produziert werden.

Die rund 6 m langen Verfahrachsen werden, sobald sie fertiggestellt sind, vom Kunden abgenommen und nach China verschifft. Dort kommen sie im Automobilwerk eines europäischen Herstellers zum Einsatz. Die Roboter mit 10 kg Traglast dichten die Nähte der von Robotern geschweißten Rohkarossen ab und schaffen damit eine wichtige Voraussetzung für dauerhaften Korrosionsschutz. Unbedingt notwendig ist dafür, die Energieführung vor Dichtungsmassespritzern zu schützen. Dazu wird die gesamte Energiekette durch eine begehbare Einhausung umschlossen.