Flexibel auf engem Raum Rückholmechanismus gegen Überlängen bei der Energieführung

In der Bearbeitungszelle geht es heiß her: Die beiden Motoman-Roboter vom Typ HP20 haben alle Greifer voll zu tun. Sie übernehmen hier das Handling von Halbfertigprodukten in der Aluminiumbearbeitung und führen unter beengten Platzverhältnissen eine Vielzahl unterschiedlicher und komplexer Bewegungsabläufe aus. Sie tun dies unermüdlich im Drei-Schicht-Betrieb rund um die Uhr und unter rauen Arbeitsbedingungen. Reichlich Staub und feine Aluminiumspäne sind bei der Metallbearbeitung allgegenwärtige Begleiter. Die beiden Roboter haben auf der ganzen Welt zahllose Kollegen, die im Zuge der Prozessautomatisierung vergleichbare Aufgaben übernehmen. Soweit zu den Gemeinsamkeiten, denn es gibt auch Unterschiede, die sich bereits auf den ersten Blick erkennen lassen. Gemeint sind die rechteckigen dunkelblauen Metallgehäuse, die auf der Oberseite der Arme beider Roboter befestigt sind. In ihnen scheinen die Energie- und Steuerungskabel sowie die Hydraulikschläuche für die Robotergreifer, die in einer 3-D-Robotrax-Energieführung von Kabelschlepp geführt werden, buchstäblich zu verschwinden. Was hat es damit auf sich? Die Antwort kennt Martin Reingruber, Projektleiter und Entwickler bei der Hammerschmid Maschinenbau GmbH im österreichischen Bad Leonfelden. Das junge Unternehmen aus dem Bereich Spezialmaschinenbau hat die Anlage gemeinsam mit einer zweiten Roboterzelle komplett geplant, konstruiert, gefertigt und montiert. Auch den Steuerungsaufbau, die gesamte Verkabelung sowie die SPS-Programmierung und Inbetriebnahme wurde innerhalb von nur zehn Monaten nach Auftragsvergabe von Hammerschmid durchgeführt. \“Die blauen Kästen auf den Roboterarmen sind Teil des Energieführungssystems\“, erläutert Reingruber. \“In ihnen befindet sich die Pull-Back-Unit für die Robotrax-Energieführung von Kabelschlepp, die wir bei den Robotern in der Bearbeitungszelle einsetzen. Dieser Rückholmechanismus sorgt dafür, dass die Energieführung immer nah am Roboterarm verläuft – auch bei den sehr komplexen Bewegungsabläufen, die in dieser Zelle stattfinden. Bei den engen Platzverhältnissen in der Bearbeitungszelle ist das ein ganz entscheidender Vorteil.\“ Definierte Bewegungsabläufe statt Überlängen Am deutlichsten zeigt sich dieser Vorteil im direkten Vergleich zu einer Energieführung ohne Rückholmechanismus. Dabei entspräche die Länge der Energieführung zwangsläufig immer der maximalen Reichweite des Roboters. Greift der Roboter jedoch in seinem Bewegungsablauf kürzer, entsteht eine Überlänge, die aufgrund der hohen Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungskräfte häufig am Roboterarm anschlägt. Das wirkt sich negativ auf die Lebensdauer der Kette und der darin geführten Leitungen aus. \“In der Folge kann es zum Ausfall einer gesamten Anlage mit hohen Kosten für Stillstandzeiten und Reparaturen kommen\“, sagt Jochen Bensberg, Produktentwickler beim Energieführungsspezialisten Kabelschlepp in Wenden/Gerlingen. Als Lösung für dieses Problem entwickelte Kabelschlepp die Pull-Back-Unit für seine dreidimensionale Energieführung Robotrax. Sie besteht aus einem stabilen, torsionssteifen Gehäuse, das für die einfache Montage am Roboterarm optimiert wurde. Je nach Robotertyp werden die dazu erforderlichen Befestigungsbohrungen bei Kabelschlepp bereits werksseitig entsprechend den Vorgaben des Roboterherstellers angepasst. Im Inneren des Gehäuses zieht eine Traktionsvorrichtung die Überlänge der Energieführung bei entsprechenden Bewegungen des Roboterarms ein. Zur sicheren Leitungsführung im Gehäuse geht das Ende der dreidimensional beweglichen Robotrax-Energieführung in eine kurze Kette aus der Uniflex Advanced-Serie über, die innerhalb des Gehäuses verfährt. Dieses Prinzip stellt sicher, dass sich die Länge der Energieführung durch entsprechendes Ein- und Ausrollen jederzeit flexibel an den Bewegungsablauf des Roboters anpasst und so immer direkt am Roboterarm geführt wird. Die Energieführungskette läuft damit stets kontrolliert geführt; ein Anschlagen an den Roboter gibt es nicht mehr. Die bis dato unvermeidlichen Überlängen der Energieführung, die bei schnellen Roboterbewegungen hin- und herschwingen und am Arm anschlagen, gehören der Vergangenheit an. Für den Roboterarm bedeutet dies in mehrerlei Hinsicht eine spürbare Entlastung. Zum einen werden besonders bei schweren Leitungspaketen und großen Beschleunigungen hohe Fliehkräfte vermieden, die die Gelenke und Antriebe des Roboters zusätzlich belasten würden. Das ermöglicht in der Praxis präzisere und schnellere Roboterbewegungen bei geringerem Verschleiß. Zum anderen reduziert sich durch die stets optimale Länge der Leitungen die Zusatzlast, die der Roboterarm bei seinen Bewegungen mittransportieren muss. Auch das schont Antrieb und Gelenke sowie die gesamte Energieführung und die darin verlegten Leitungen wesentlich. Geringerer Verschleiß erhöht die Lebensdauer