Suchen

Roboterleitung In allen Richtungen in Bewegung

Leitungen für Roboteranwendungen sind besonderen Belastungen ausgesetzt, da sie sich in sämtliche Richtungen bewegen und verdrehen lassen müssen. Rainer Rössel, Leiter des Chainflex-Geschäftsbereichs bei Igus, erklärt, warum Igus trotzdem eine Lebensdauergarantie für seine Roboterleitungen geben kann.

Firmen zum Thema

Igus testet im hauseignen Testlabor Leitungen unter realen Bedingungen, so auch Torsionsleitungen für Roboteranwendungen.
Igus testet im hauseignen Testlabor Leitungen unter realen Bedingungen, so auch Torsionsleitungen für Roboteranwendungen.
(Bild: S.Häuslein/konstruktionspraxis )

Die zunehmende Anzahl an Industrierobotern fordert spezielle Komponenten. Sie bieten beispielsweise ein breites Portfolio an Roboterleitungen. Um was für Leitungen handelt es sich genau?

Der Begriff Roboterleitung ist nicht klar definiert. Es gibt Firmen, die eine Leitung als Roboterleitung bezeichnet, sobald sie sich bewegt. Wir unterscheiden hier zwischen Energiekettenleitung und Leitungen für den dreidimensionalen Bereich, also für die Torsion. Eine Roboterleitung ist also eine Leitung, die in der dreidimensionalen Welt bewegt wird. Eine Energiekettenleitung dagegen bewegt sich linear.

Die Leitungen weisen doch sicherlich auch unterschiedliche Eigenschaften auf, oder?

Eine Leitung für die Torsion muss sich verdrehen und in alle Richtungen bewegen lassen. Sie ist sehr weich und mag die Torsion. Eine Leitung, die in der Energiekette verlaufen soll, muss dagegen relativ steif sein, damit sie dem Biegeradius der linearen Bewegung leicht folgen kann. Beides sind elektrisch identische Leitungen, aber der mechanische Aufbau ist auf die jeweilige Beanspruchung abgestimmt.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 6 Bildern

Welche Schäden können denn entstehen, wenn eine Roboterleitung zu stark beansprucht wird?

Im besten Fall geht nur die Leitung kaputt. Das heißt eine Komponente, wie Ader oder Schirm, reißt und der Roboter bleibt stehen. Im schlimmsten Fall gerät der Roboter außer Kontrolle und beschädigt die gesamte Anlage. Beispielsweise kann es durch eine beschädigte Busleitung zu Signalstörungen kommen, wodurch das System Informationen nicht auswerten kann und der Roboter falsch gesteuert wird. Hat dieser dann noch ein zu bearbeitendes Werkstück am Greifer, kann dieses sowie die gesamte Anlage Schaden nehmen. Folgeschäden, die durch defekte Leitungen entstehen, bergen also die größere Gefahr als die defekte Leitung selbst, da diese relativ schnell und kostengünstig ausgetauscht werden kann.

Gibt es im Leitungsaufbau besonders sensible Komponenten?

Wenn wir es direkt auf die Torsion beziehen, ist sicherlich die Schirmung eine große Herausforderung. Je nach Einsatzbedingung der Leitung wird dabei eine Folie und/oder ein Geflecht beziehungsweise eine Umlegung als Metall-Schirm eingesetzt. Da der Schirm meist im äußeren Bereich der Leitung liegt, wirken bei der Torsion besonders hohe Kräfte auf die Elemente, zumeist auf die Schirmdrähte. Diese Kräfte müssen so abgeleitet werden, dass ein Reißen der Schirmdrähte vermieden wird. Das ist konstruktiv im Verhältnis zu linearen Energiekettenleitungen wesentlich aufwendiger.

Wie konstruiert Igus seine Leitungen, damit sich solche Schäden vermeiden lassen?

Wir konstruieren die Leitungen speziell auf die Anwendung abgestimmt. Eine Roboterleitung muss sich flexibel bewegen lassen. Damit dabei die EMV-Schirmung nicht beschädigt wird, muss sich diese während der Torsion möglichst frei bewegen lassen.

Auch den Mantelwerkstoff entwickeln wir speziell für die bewegte Leitung. Wir haben diesen genau auf das Material unserer Energieführungen abgestimmt, um den Abrieb minimal zu halten. Nach VDE-Richtlinien wird der Mantelabrieb mit Rasierklingen, Schleifpapier und Nadeln getestet. Das entspricht aber nicht den realen Bedingungen in der Anwendung. Dort reibt die Leitung nicht an einem dieser Materialien, sondern an der Außenhaut der Energieführung.

Diese Eigenschaften und Verhaltensweisen können wir in unserem hauseigenen Testlabor auf 2750 m² unter realen Bedingungen testen. Wir machen 2 Milliarden Testzyklen im Jahr. Da wir uns auf bewegte Leitungen in der Energiekette spezialisiert haben, können wir uns auf diesen kleinen Teilbereich konzentrieren und haben dafür in den letzten 20 Jahren unsere eigenen Normen entwickelt. Daher wissen wir ganz genau was wir testen müssen und wie wir die Ergebnisse werten können.

Wir haben uns also Know-how angeeignet, dass die richtige Konstruktion einer Leitung mit dem richtigen Werkstoff kombiniert und so zur besten Leitung führt. Daher geben wir auch eine schriftlich Garantie von 36 Monaten bzw. 10.000.000 Zyklen für unsere Leitungen.

Auf der diesjährigen Hannover Messe haben Sie intelligente Roboterleitungen vorgestellt, was können diese Leitungen?

Die intelligente Roboterleitung ist ein Ideenansatz, den wir aufgrund von Kundengesprächen entwickelt haben. Bei Produktionsanlagen, die eine Verfügbarkeit von 98 % oder 99 % fordern, ist jeder Störungsfall, der passieren könnte, tödlich. Im privaten Bereich kennen wir das bei unserem Auto. Damit möchten wir auch nicht stehen bleiben. Also sagen moderne Auto dem Nutzer voraus, wann eine Inspektion fällig wird. Das adaptieren wir auf die Leitung. Diese wird überwacht und kann so den Anwender frühzeitig – vor einem Anlagenausfall – über notwendige Wartungs- und Inspektionsfenster informieren.

Wie funktioniert das genau?

Es gibt ein Messsystem, das gewisse elektrische Parameter einer Leitung ständig misst und überwacht. Ändern sich diese, kann das System anzeigen, das hier etwas passiert. Dazu benötigen wir zwei freie Adern in der Leitung, die als Referenzmessung genutzt werden können. Das können wir, da wir dank unserer umfangreichen Tests im Testlabor wissen, wann eine Leitung kaputt geht. Dazu machen wir seit 20 Jahren ungefähr 1,4 Millionen elektrische Messungen pro Jahr. Auch das Messsystem ist bereits bei uns im Labor im Einsatz. Für den Einsatz direkt an der Anwendung haben wir dieses verkleinert, vereinfacht und kostengünstiger gemacht.

Bei der intelligenten Leitung stecken Sie noch in der Entwicklungsphase, wie geht es hier weiter?

Wir gehen jetzt mit dem System in den Markt. Zurzeit haben wir die ersten Betatester, die das System ausprobieren. So können wir mit dem Kunden zusammen noch detaillierte in die Entwicklung eintauchen. Unser Ziel ist es dem Anwender die günstigste Lösung, die garantiert funktioniert, zur Verfügung zu stellen.

Vielen Dank, Herr Rössel.

Artur Peplinski, Prokurist International Group Development bei Igus, zeigt die Smart Plastics im Einsatz auf der Hannover Messe 2016

125 Jahre VOGEL - FEIERN SIE MIT! -­ www.vernetzte-welten2016.de

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 44066512)

Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Redakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht