Verbindungstechnik Energieketten und Leitungen für Reinraum und Robotik

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Ohne Kabel und Energieketten geht's nicht – dabei stehen je nach Einsatzgebiet verschiedene Anforderungen im Vordergrund. Igus präsentiert drei Lösungen für Reinräume und Robotik.

Ob in der Mikroelektronik, der Halbleiter- oder der Batteriefertigung, überall geht es um Partikelfreiheit und maximale Prozesssicherheit. Mit steigender Automatisierung und stetig wachsenden Anlagen, werden auch die Wege für den Materialtransport länger. Eine zentrale Herausforderung dabei ist, eine zuverlässige Energie- und Datenversorgung bei minimaler Partikelemission zu gewährleisten.

Stromschienen übertragen keine Daten, Energieketten brauchen meist komplexe Absaugsysteme für Mikropartikel. Mit der vom Fraunhofer IPA nach ISO Klasse 1 zertifizierten C6 Energiekette in Kombination mit dem neuen Obertrumführungsrad E-spin bietet Igus hierfür jetzt eine Lösung. Das System ermöglicht eine kompakte und langlebige Energieführung in Reinräumen – auch auf Verfahrwegen bis zu 30 Meter.

Rollen statt Gleiten mit neuem E-spin-Führungssystem

Um das Dilemma zu lösen, hat Igus für die C6-Reinraumenergiekette ein besonderes Führungssystem namens E-spin entwickelt. Dabei handelt es sich um Führungsräder, die wie alle Igus Energieketten aus tribologisch, sprich auf Reibung und Verschleiß, optimiertem Hochleistungskunststoff bestehen. Die Räder sitzen zwischen Ober- und Untertrum der Energiekette. Die Kettenteile rollen dadurch aufeinander, statt zu gleiten – und das ohne weitere Partikelemission.

Gleichzeitig ist das System aus C6-Energiekette und Führungsrädern durch den eingesetzten Hochleistungskunststoff abriebfest, wartungsarm und besonders langlebig. Labortests in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPA bestätigen: Das System erreicht bei einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s die höchste Reinraumklasse ISO 1. Konfigurieren lässt sich das Energiekettensystem zeitsparend über einen E-Ketten-Experten auf der Website von Igus.

Maximale Bewegungsfreiheit für Industrieroboter: Freitragende twisterchain mit 600° Drehwinkel

Für die schnellen Rotationsbewegungen entlang der ersten Achse und die beengten Platzverhältnisse an kompakten Gelenkarmrobotern für die Industrie gibt es am Markt kaum geeignete Lösungen. Igus schließt diese Lücke nun mit einer neuen freitragenden Energiekette der Serie Twisterchain. Gleichzeitig löst sie auch ein zweites Problem: die Energieführung entlang der fünften Achse von Palettierrobotern. Auch hier experimentieren viele Konstrukteure bislang mit Eigenlösungen.

Kompakte Industrieroboter wie der KR Agilus von Kuka oder der FanucC LR Mate sind in der Industrie überall zu finden. Sie schrauben, kleben, bestücken und übernehmen Pick-and-place-Aufgaben. Doch so etabliert die Roboter auch sind, ein Problem besteht seit jeher. Für die Leitungsführung am Fuß der kleinen Roboter, die sich um 360 Grad drehen, existieren am Markt keine geeigneten Drehmodule, die der Bewegung folgen.

Grund dafür ist häufig die Steckerplatte für die Stromversorgung auf der Rückseite des Roboters, die Drehmodulen im Weg liegt. Deshalb greifen viele Konstrukteure bis heute zu Notlösungen, etwa herunterhängenden Schläuchen, die über den Boden schleifen und entsprechend schnell verschleißen.

Um dieses Problem zu lösen, bringt Igus nun die freitragende Energieführung Twisterchain auf den Markt. Das Drehmodul liegt im Bogen um den Roboterfuß – auf dem Boden oder einem erhöhten Sockel. Der Fixpunkt ist am Untergrund befestigt, die Mitnehmerseite etwas höher an der ersten Achse. Dreht sich der Roboter, hebt sich die Energiekette schrittweise nach oben und legt sich in eine neue Ebene.

Fünfte Achse von Palettierrobotern sicher geführt

Mit der freitragenden Twisterchain adressiert Igus auch gleich ein zweites Problem: die Energieführung an der fünften Achse von Palettierrobotern. Diese Roboter führen die Leitungen in vielen Fällen durch den Roboterarm, allerdings nur bis zur vierten Achse. Für die Drehbewegung an der fünften Achse fehlen bislang geeignete Lösungen. Konstrukteure behelfen sich häufig mit Wellschläuchen, die sich unkontrolliert bewegen und mit dem Werkzeug kollidieren können.

Für mehr Sicherheit kann auch hier die freitragende twisterchain zum Einsatz kommen. Das speziell entwickelte Design macht es möglich, dass die Energie- und Datenleitungen an der fünften Achse den 360-Grad-Rotationen des Werkzeugs folgen. Durch die kontrollierte und definierte Bewegung über zwei Ebenen ist eine Kollision der Leitungen mit Roboterarm oder Werkzeug ausgeschlossen. Damit bietet das System maximale Bewegungsfreiheit für Anwendungen mit erweiterten Drehwinkeln und sorgt auch bei hochdynamischen Bewegungsprofilen für eine dauerhaft zuverlässige Energieführung.

Schnelle Montage und einfache Nachrüstung

Die neue twisterchain-Variante lässt sich schnell installieren. Da die Lösung freitragend ist, benötigen sie lediglich zwei Anbindungspunkte am Roboter. Teure Führungsrinnen und komplizierte Ausrichtungen sind überflüssig. Die e-ketten können dank einer flexiblen Innenaufteilung mit herausnehmbaren Fachböden zudem an unterschiedliche Leitungsbelegungen angepasst werden.

Ein weiterer Vorteil: Die Energieketten lassen sich im Innenradius öffnen, sodass Anwender die Leitungen von außen einlegen können. Das ist ein großer Vorteil gegenüber Schläuchen, bei denen die Leitungen durchgefädelt werden müssen. Hier sind unterschiedliche Steckergrößen immer wieder ein limitierender Faktor. Für eine präzise Anpassung an jede Anwendung verfügt das System über eine einstellbare Vorspannung. Diese lässt sich exakt auf Leitungsgewicht und benötigten Drehwinkel abstimmen – ein entscheidender Vorteil für die Feinabstimmung von Robotern und Maschinen, die höchste Wiederholgenauigkeit und Stabilität erfordern.

Neue Busleitung chainflex für ±360 Grad pro Meter Torsion an Robotern

Industrieroboter arbeiten heute mit immer höheren Geschwindigkeiten, komplexen Bewegungsprofilen und in zunehmend beengten Bauräumen. Roboterleitungen müssen dabei nicht nur kleinste Biegeradien ermöglichen, sondern auch millionenfachen Torsionsbewegungen zuverlässig standhalten. Um diese hohen Anforderungen zu erfüllen, hat Igus seine bewährte Roboterleitungsserie Cfrobot8.Plus entwickelt und erweitert diese jetzt um eine neue DeviceNet-Leitung.

Die Cfrobot8.Plus-Serie von Igus erfüllt genau diese Anforderungen. Sie ist für Torsionsbewegungen von bis zu ±360 Grad pro Meter ausgelegt und erreicht eine garantierte Lebensdauer von zehn Millionen Zyklen. Möglich ist dies durch ein Spezialgeflecht des Schirmungsaufbaus, dessen Struktur einem Strickmuster ähnelt und so mehr Bewegungsfreiheit schafft. Zusätzlich konnte der Außendurchmesser der Leitungen im Vergleich zur Vorgängerserie Cfrobot8 deutlich reduziert werden – je nach Ausführung um bis zu 21 Prozent.

Neue DeviceNet-Leitung für sichere Datenübertragung

Mit der neuen Cfrobot8.Plus.030 erweitert Igus die Serie um eine Busleitung für das DeviceNet-System. Sie wurde für den Einsatz in hochdynamischen Anwendungen wie Sechsachsrobotern, Handling-Systemen oder Spindelantrieben entwickelt. Der torsionsfeste Gesamtschirm aus verzinntem Kupfergeflecht sorgt für eine zuverlässige Abschirmung und gewährleistet eine stabile und störungsfreie Datenübertragung – auch unter extremen mechanischen Belastungen. Darüber hinaus ist die Leitung öl- und UV-beständig und eignet sich damit sowohl für den Einsatz im Innen- als auch im Außenbereich.

Neben klassischen Robotikanwendungen lassen sich die Leitungen auch in Werkzeugmaschinen oder anderen torsionsbeanspruchten Anwendungen einsetzen. Auch freihängende Anwendungen, zum Beispiel bewegliche Terminals, lassen sich realisieren. Damit steht Anwendern nun ein Portfolio für alle gängigen Bussysteme zur Verfügung, darunter Profinet, Profibus, CAN-Bus sowie Ethernet-Anwendungen bis CAT7.

Die Cfrobot8.Plus-Leitungen sind ab Lager verfügbar und bereits ab einem Meter Länge erhältlich, ohne Mindermengenzuschlag sowie Schnitt- und Verpackungskosten. Auf Wunsch liefert Igus die Leitungen auch anschlussfertig als konfektionierte Readycable.

Im Testlabor millionenfach erprobt

Wie alle chainflex Leitungen wird auch die Cfrobot8.Plus-Serie im 5.500 Quadratmeter großen Testlabor von Igus ausgiebig geprüft. Dabei werden reale Bewegungsprofile in Kombination mit dreidimensionalen Triflex-Roboter-Energieketten von Igus simuliert. So stellt das Unternehmen sicher, dass die Leitungen auch unter extremen Einsatzbedingungen zuverlässig funktionieren. Tests konnten zeigen, dass die elektrischen Eigenschaften der Ethernet-Kommunikation auch nach mehr als 15 Millionen Zyklen noch vollständig im grünen Bereich waren.

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