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Energieführung Mit Energieführungsketten schweißen Sechs-Achs-Roboter störungsfrei

| Redakteur: Karin Pfeiffer

Ob Automobil- oder Schiffbau oder in der Feinmechanik: Schweißen gilt als wichtiges Fügeverfahren. Damit ihre hochpräzisen Schweißroboter dauerhaft störungsfrei arbeiten, hat FPT sie mit dreidimensionalen Energieführungsketten samt Rückführung konstruiert.

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Ein Mindestbiegeradius verhindert, dass Leitungen und Schläuche zu stark geknickt und so beschädigt werden.
Ein Mindestbiegeradius verhindert, dass Leitungen und Schläuche zu stark geknickt und so beschädigt werden.
(Bild: Igus)

Seit fast 50 Jahren fertigt FPT Industrie S.p.A. CNC-Fräs- und -Bohrmaschinen für die allgemeine mechanische Industrie, den Werkzeug- und Formenbau sowie die Luft- und Raumfahrtindustrie. Die Kunden finden sich im heimischen Italien ebenso wie auf dem weltweiten Markt. Vor rund zehn Jahren begann FPT, sich auf Maschinen für das FSW (Friction Stir Welding bzw. Rührreib-Schweißen) zu konzentrieren, mit eigener 4.0-Plattform und eine ganze Reihe von Werkzeugen für Positionier- und Spannwerkzeuge.

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Beim Rührreib-Schweißen übt ein Hochgeschwindigkeits-Rotationsschneider starken Druck aus. Es entsteht Wärme, die die beiden Gegenstücke formbar macht. Beide Materialien werden dabei gemischt und in den plastischen Zustand gebracht. Am Ende des Prozesses sind die geschweißten Elemente nicht zu unterscheiden. Auch der Schweißroboter Stir Rob von FPT arbeitet mit dieser FSW-Technologie und umfasst entsprechende Software und diverses Zubehör.

Schweißroboter mit Fanuc entwickelt

Der Roboter ist in einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt mit Fanuc entstanden und ermöglicht es, Materialien wie Aluminium, Aluminiumlegierungen sowie Kupfer, Titan und Stahl zu kombinieren, die normalerweise nur schwer miteinander zu verschweißen sind. Vielmehr weist der Teil, an dem die Verbindung stattgefunden hat, metallurgische Eigenschaften auf, die denen der beiden Ausgangsmaterialien überlegen sind, und hält dem Biegen sogar um 90° an der Schweißnaht stand.

FSW-Schweißtechnologie kommt mit weniger Energie aus

Vor allem die Automobil- und Luftfahrtbranche profitieren laut Fanuc von diesem Sechs-Achsen-Roboter mit der FSW-Schweißtechnologie, wobei weder Dämpfe noch Strahlungen beim Schweißen entstehen. Darüber hinaus benötigt das Verfahren im Vergleich zum herkömmlichen Schweißen weniger Energie und senkt damit die Kosten.

Das im Roboter integrierte Doppelmesssystem mit Encodern, die sowohl an den Motoren als auch an den Gelenken sitzen, gewährleistet den vom FSW geforderten Druck sowie die gewünschte Präzision. Um die hochpräzise Hochsteifigkeitsmaschine optimal an die Anforderungen des FSW-Prozesses anzupassen, kommen auf dem Roboter Torsions-Energieketten zum Einsatz. Hier fiel die Wahl auf die dreidimensionale Triflex R Energiekette vom Motion-Plastics-Spezialisten Igus. Bei der Auswahl legte Renzo Vezzaro, Senior Sales und Technical Engineer bei FPT Industrie, neben der Produktqualität etwa auch Wert auf technische Unterstützung und Garantien. Denn die Lebensdauer der Energiekette muss bei mindestens 20 Jahre betragen, und das bei einer Maschine im 24/7-Betrieb.

Vezarro: „Es handelt sich um einen anthropomorphen Roboter, auf dem wir die Energiekette mit dem entsprechenden Rückzugssystem installiert haben. Das System führt alle Kabel und Schläuche, die wir für den korrekten Betrieb des Werkzeugs und anderer installierter Geräte benötigen, sicher und zuverlässig am Roboter.“

Energiekette speziell für Sechs-Achs-Roboter

Um Leitungen und Schläuche sicher mit den passenden Biegeradien am Roboter führen zu können, griffen die Konstrukteure für den Stir Rob zum Triflex Rückzugssystem. Dieses sorgt dafür, dass die E-Kette möglichst kompakt am Roboterarm gehalten wird. Das System verhindert, dass die herabhängende Energieführung die Bewegungen des Roboters beeinflusst oder blockiert, selbst bei hochdynamischen Bewegungen. Denn im schlimmsten Falle könnte eine Schlaufenbildung die Energiekette und ihre darin liegenden Leitungen und Schläuche beschädigen.

Buchtipp

Das Buch Industrieroboter ist ein Handbuch für KMU mit Tipps und Tricks zum Thema Robotereinsatz. Es werden die wichtigsten Grundlagen der Robotertechnik vermittelt und Methoden erläutert, wie bewertet werden kann, ob sich ein Produkt oder Prozess durch Robotereinsatz automatisieren lässt.

Mit Energieführung 80 % Montagezeit gespart

Das mehrachsige Energieführungssystem Triflex R hat Igus speziell für anspruchsvolle Sechs-Achsen-Roboter-Anwendungen in rauen industriellen Umgebungen entwickelt, es bietet viele Vorteile gegenüber Wellschläuchen: Das Befüllen der Energieführung geschieht blitzschnell, wobei eine Zugentlastung die Leitungen und Schläuche sichert. Dies spart bis zu 80 % Montagezeit. Während im Betrieb eine Zugkraft bis zu 1.000 N zulässig ist, fällt die Bruchkraft sogar um ein Vielfaches höher aus.

Ein Mindestbiegeradius verhindert, dass Leitungen und Schläuche zu stark geknickt und dadurch beschädigt werden. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Anwendung und die Lebensdauer der Leitungen und Schläuche. Jedes Triflex R-Kettenglied besitzt einen Torsionsanschlag von etwa ±10°. Dies verteilt die in Roboteranwendungen auftretenden Torsionen auf die gesamten Kettenlängen und erhöht weiter die Lebensdauer. Da gerade am Roboterkopf enge Verdreh- und Torsionsbewegungen herrschen, kommt dem definierten Torsionsanschlag eine hohe Bedeutung zu. Igus testet seine Energieketten im eigenen 3.800 m2großen Labor.

Rückzugssystem: Federstäbe verhindern Schlaufen

Zum Rückzugssystem Triflex TR-RS60: Es besitzt integrierte Federstäbe, die die Schlaufenbildung im laufenden Betrieb verhindern. Es entsteht ein platzsparendes und schnell montierbares Modul, bei dem ein Begrenzungsanschlag für einen definierten Rückzugsweg und maximale Stabilität sorgt. Anschlusselemente dienen der sicheren Fixierung. Durch die geringe Bauhöhe und die Kettenführung parallel zum Roboterarm lassen sich auch Anwendungen mit sehr engem Bauraum realisieren.

Die Einfachheit des Installationskits bekräftigte die Entscheidung von FTP: „Nachdem das am besten geeignete Modell ausgewählt war, die Konfiguration stand und die Bestellung lief, unterstützten uns die technischen Spezialisten von Igus bei den Montagevorgängen der ersten Baureihe“, erinnert sich Vezarro. „Sie empfahlen uns einige Anpassungen, um die weitere Auslegung zu erleichtern und zu verbessern. So entstand Step by Step das Endergebnis auf der Maschine.“

Die Rückmeldungen der FPT-Kunden sind positiv – Stir Rob funktioniert demnach einwandfrei und erfüllt laut Igus alle Erwartungen. „Zwar fielen die Energieführungsketten im Vergleich zur früheren Lösung etwas teurer aus, jedoch rechtfertigt die erhöhte Zuverlässigkeit des gesamten Systems den Preis voll und ganz“, so Vezarro.

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