Ultraflache Energiekette ermöglicht kompaktes Pressen-Handlingsystem

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Schlangenähnliche Bewegungen

Wer dieses neuartige Handling-Gerät in Aktion gesehen hat, sieht, dass der Name passt: Wie eine (sehr schnelle) Schlange schießt die Roboterhand bis kurz vor das Werkzeug, fährt die siebte Linearachse aus, greift per Vakuum das Pressteil, kippt es über die achte Achse an, um es noch schneller entnehmen zu können und zieht es wiederum über die siebte Achse heraus, um es ins nächste Werkzeug einzulegen.

Im Zuge der Entwicklung der Cobra hatten die Ingenieure von Kuka Systems auch die Aufgabe zu lösen, wie Energie und Medien bis zum Greifer geführt werden. Das erwies sich in der Tat als Herausforderung: Zwar bieten die einschlägigen Hersteller von Energiekettensystemen eine Vielzahl von Produkten für die Robotik. Aber selbst im extrem umfangreichen Programm von Igus fand sich keine Kette, die alle Anforderungen der Kuka-Entwickler erfüllte.

Herausforderung: Kundenspezifische Energiekette

Auch bei Igus sah man die Aufgabe, vor der Kuka Systems stand, als sportliche Herausforderung – und entwickelte gemeinsam mit den Projektverantwortlichen eine Kette extra für die „Cobra“. Die zentrale Anforderung an die Cobra-Kette ergab sich aus der sehr geringen Bauhöhe des Handling-Systems. Gefordert war eine sehr kleine Teilung und – angesichts der großen Dynamik – eine sehr hohe mechanische Belastbarkeit. Zudem ist die Kette gut gefüllt mit Energie- und Signalleitungen sowie Pneumatik- und Vakuumschläuchen.

Als Basis für die Entwicklung verwendete Igus die Energiekette E6, die im Unterschied zur Basisbaureihe aber aufgrund intelligenter Detailkonstruktion ohne Rinne geführt wird. Stattdessen wurden im Grundkörper der Cobra Schienen angebracht, in denen die Kette seitlich geführt wird. Somit wird für die Führung kein Millimeter Bauhöhe beansprucht. Dieses Konzept setzt allerdings ein neues Kettendesign mit seitlichen Verbindern voraus, die in die Schienen eingreifen. Auf Basis des Standardverbinders wurde ein neuer längerer Sonderverbinder mit entsprechenden Gleitflächen entwickelt.

„Schwimmende“ Aufhängung ohne Festpunkte an den Enden

Die Leitungen wurden auf zwei Ketten verteilt, die gegenläufig verfahren – auch das spart Bauhöhe. An den beiden Enden der Linearachse ist jeweils eine Umlenkrolle montiert. Das ungewöhnlichste Konstruktionsmerkmal aber ist die „schwimmende“ Aufhängung: Die Ketten sind an keinem der beiden Enden befestigt. Außer der Schiene, die die Kette logischerweise nur dort unterstützen kann, wo sich die Kette immer im Eingriff befindet, gibt es keine weitere Befestigung. Das System verbindet auf einzigartige Weise die Dynamik einer Linearachse mit der Flexibilität eines Roboters und ermöglicht geringere Abstände zwischen den Pressenstationen – ein weiterer wichtiger Vorteil.

Intensive Tests

Dieses Design wurde intensiven Tests bei Igus unterzogen, auch Varianten wurden entwickelt und untersucht. Dieter Reitz, Gebietsleiter Vertrieb Energiekettensysteme von Igus: „Die Gestaltung der Verbinder erwies sich als äußerst ‚schwierig’ und keinesfalls trivial. Inzwischen haben wir die endgültige Version mit mehreren hundert Millionen Zyklen getestet und die extreme Langlebigkeit der Kette unter Beweis gestellt.“ Auch der Leitungsverschleiß wurde dabei untersucht – mit dem Ergebnis, dass sich die Igus-Chainflex-Leitungen der Serie CF9 bestens bewähren. Kuka Systems hat ebenfalls Tests gefahren, um die optimale Länge der Leitungen zu ermitteln. Schließlich wurde auch das Gesamtsystem bei Kuka Systems getestet und an einigen Stellen optimiert.

Eine echte Innovation und soziales Engagement

Kuka Systems ist eine echte Innovation gelungen. Dieser Meinung war auch die unabhängige Jury, die die Preisträger des von Igus gestifteten Vector Award 2012 ermittelt hat. 162 innovative Energieketten-Anwendungen aus 27 Ländern und ganz unterschiedlichen Einsatzbereichen standen zur Wahl; Kuka Systems wurde mit dem goldenen Vector Award ausgezeichnet, den Michael Büchler entgegennahm. Derzeit läuft noch bis zum 15. Februar 2014 die Bewerbungsphase für den Vector Award 2014.

Nähere Informationen, unter anderem zu den Teilnahmebedingungen, finden Interessierte hier. Dort befindet sich auch ein Überblick über bisherige Gewinner und über die Vielfalt der interessanten und erfindungsreichen Bewerbungen seit der Erstausrichtung des „Vector Award“ im Jahr 2008. Das Preisgeld für den goldenen Vector von 5.000 Euro stifteten Preisträger und Geschäftsführung von Kuka Systems übrigens an einen Augsburger Verein, der sich um krebskranke Kinder und Jugendliche sowie deren Familien kümmert, Kuka unterstützt diesen Verein seit vielen Jahren. Die Spendengelder ermöglichen es den Eltern, ihre krebskranken Kinder während eines Klinikaufenthaltes zu begleiten und ihren Tagesablauf so angenehm wie möglich zu gestalten. (mz)

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