Igus triflex R TRCF: Roboter lieben „weiche“ Leitungen

Durch die permanenten dreidimensionalen Bewegungen in der automatisierten Fabrik werden die Leitungen, die einen Roboter versorgen, in höchstem Maße beansprucht. Das stellt eine besondere Herausforderung für Kabel- und Verbindungshersteller dar. Igus löst diese „Challenge“ mit einer „weichen“ Konstruktionsweise, lockeren Verseilelementen und innovativen Schirmkonzepten.

Sorgt für eine sichere Datenübertragung bei 6-Achs-Robotern: CFROBOT8.PLUS, eine besonders langlebige, für 15 Millionen Torsionsbewegungen (bis zu 360°) ausgelegte chainflex Ethernetleitung von Igus.

Sorgt für eine sichere Datenübertragung bei 6-Achs-Robotern: CFROBOT8.PLUS, eine besonders langlebige, für 15 Millionen Torsionsbewegungen (bis zu 360°) ausgelegte chainflex Ethernetleitung von Igus.

Die International Federation of Robotics (IFR) prognostiziert, dass bis 2020 mehr als 1,7 Millionen Industrieroboter in den Fabriken dieser Welt tätig sein werden. Ein riesiger Markt für Roboterhersteller – und das weltweit. Damit die Versorgung der Roboter mit Daten und Energie störungsfrei gewährleistet ist, lohnt ein genauer Blick auf die Leitungen, die die 3D-Bewegung des Roboters in der Dauerbewegung „mitmachen“ müssen. Roboterleitungen für Torsionsanwendungen sind nämlich grundsätzlich völlig anders zu konstruieren und zu fertigen, als Leitungen für lineare Bewegung. Letztere sind möglichst kompakt, eng verseilt und haben mit hohem Druck extrudierte Außenmäntel. Dies ist wichtig, damit die Leitung die Bewegungsform der Energiekette nachvollziehen kann.

h3)Lockere Verseilelemente und verschiedene Gleitebenen

Roboterleitungen dagegen benötigen Kraftausgleichselemente, lockere Verseilelemente, verschiedene Gleitebenen und völlig andere Schirmkonzepte, um die Lebensdauer auch nach mehreren Millionen Torsionsbewegungen sicher zu stellen. Denn in der Robotertechnik sind die Leitungen den unterschiedlichsten Bewegungsrichtungen ausgesetzt. So kann sich zum Beispiel in Abhängigkeit des Torsionswinkels der Durchmesser des Verseilaufbaus verändern.

Um die auf die Adern wirkenden Kräfte auszugleichen, werden die speziell für den Einsatz in dynamischen Torsionsanwendungen konstruierten Aderverbände beim Leitungsspezialisten igus mit Dämpfungselementen und Torsionskräfte absorbierendem Flies aufgebaut. Besonders hoch sind die Anforderungen bei den geschirmten Varianten: Damit die auf die Schirmdrähte einwirkenden Kräfte nicht zu groß werden, legt der motion plastics-Spezialist unter und über die Schirme Gleitelemente ein, die zum einem eine Bewegungsfreiheit des Schirms zur Gesamtverseilung aber auch zum Außenmantel sicherstellen. Der Schirmaufbau wird dabei in Umlegung ausgeführt und in Richtung der Umlegung mit Dämpfungselementen realisiert. Diese „weiche“ Konstruktionsweise gibt der gesamten Leitung die notwendige Bewegungsfreiheit, reduziert Zug- und Stauchkräfte und verhindert einen durch vorzeitigen Aderbruch entstandenen Maschinenstillstand.

Die Mantelwerkstoffe wurden optimal auf den Kunststoff der triflex R Roboter-Energiekette abgestimmt und konnten so den Abrieb und Verschleiß auf ein Minimum reduzieren.

Die Mantelwerkstoffe wurden optimal auf den Kunststoff der triflex R Roboter-Energiekette abgestimmt und konnten so den Abrieb und Verschleiß auf ein Minimum reduzieren.

Mit der Energiekette Roboterleitungen optimal schützen

Die Mantelwerkstoffe wurden optimal auf den Kunststoff der triflex R Roboter-Energiekette abgestimmt und konnten so den Abrieb und Verschleiß auf ein Minimum reduzieren. Mit der triflex R TRCF wurde ein geschlossenes Energie-Rohr entwickelt, das auf einem Dreikammerprinzip beruht: Alle drei Kammern der TRCF lassen sich unabhängig voneinander öffnen und schließen. Der Zuführschlauch wird in einer der drei Kammern des Energierohrs geführt und ist so weitestgehend vor Deformation geschützt. Auf diese Weise ist der Zuführprozess in jeder Achsstellung des Roboters zuverlässig möglich.

Der Hauptaspekt für eine zuverlässige und betriebssichere Führung der Roboterleitungen und -schläuche ist das Einhalten der Mindestbiegeradien – werden diese unterschritten, drohen kostenintensive Anlagenausfälle. Die Konstruktion der igus triflex R stellt sicher, dass in jeder Bearbeitungsposition des Roboters der vorgegebene Mindestbiegeradius eingehalten wird – ein umlaufender außen liegender Anschlag verhindert ein Abknicken über das Mindestbiegeradienmaß hinaus. Des Weiteren wird durch den modularen Aufbau der igus triflex R sichergestellt, dass ein Torsionswinkel je Kettenglied von ca. +-10° nicht überschritten wird. Das hat den Vorteil, dass die Torsionsbelastungen der Leitungen auf die gesamte Länge verteilt werden und nicht wie bei anderen Systemen nur im Bereich der Zugentlastung. Gerade bei Roboteranwendungen mit Zuführschläuchen wie beim Fließlochschrauben garantiert der definierte Mindestbiegeradius der triflex R Roboterenergiezuführung die Prozesssicherheit. Denn knickt der Zuführschlauch ab, wird die Versorgung der Schrauben am Werkzeug unterbrochen und der Prozess gestört.

Igus-Leitungen werden in einem über 3.800 m² großen Testlabor umfangreich mit zwei Milliarden Testzyklen pro Jahr getestet.

Igus-Leitungen werden in einem über 3.800 m² großen Testlabor umfangreich mit zwei Milliarden Testzyklen pro Jahr getestet.

Tests bieten planbare Sicherheit

Seit über 25 Jahren setzt igus mit „chainflex“ immer wieder neue Standards für bewegte Leitungen der Automatisierungs- und Robotertechnik und gilt als führend bei ab Lager verfügbaren Spezialleitungen für die Dauerbewegung in e-ketten- und Torsionsanwendungen. Das Unternehmen verfügt über ein 3.800 m² Testlabor, dem weltgrößten Labor für dynamische Leitungen. Dort tordiert igus die chainflex CFROBOT-Leitungen bei kontinuierlicher Messung der Aderwiderstände auf verschiedenen Prüfständen millionenfach. Die sicherlich größte Herausforderung in den Tests liegt in der schweren Reproduzierbarkeit der Lebensdauer auf jede denkbar mögliche Torsionsanwendung. Während bei linearen Verfahrwegen in Energieketten die Lebensdauerlimits durch feste Parameter und bekannte Umwelteinflüsse verlässlich vorhergesagt werden können, sind die Anwendungen im Roboter zumeist wesentlich komplexer. Außerdem ist der künftige Bewegungsablauf zum Zeitpunkt der Projektierung oftmals noch nicht komplett klar. Deswegen gilt vor allem hier für den Leitungsanbieter: testen, testen, testen.

Bei Igus fließen alle Testergebnisse in eine Datenbank. Dies ermöglicht – zusammen mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Kunststofftechnologie – eine Garantie auf die mechanischen Eigenschaften der chainflex-Leitungen von 36 Monaten. Dadurch werden die Prozesse im Maschinenbau präzise planbar. Sollte dennoch eine CFROBOT-Leitung bei dem im Katalog vorgeschriebenem Einsatz ausfallen, liefert igus sofort und kostenfrei eine neue Leitung. Bestellbar sind die Leitungen ab einem Meter. Die Kunden können aus einem speziell für die Torsion entwickelten und getesteten Standardprogramm mit über 100 Roboterleitungstypen wählen und bekommen das Gewünschte innerhalb von 24 Stunden geliefert.

Mit Triflex® RS wird die mehrdimensional bewegliche Energiekette platzsparend parallel zum Roboterarm geführt.

Mit Triflex® RS wird die mehrdimensional bewegliche Energiekette platzsparend parallel zum Roboterarm geführt.

Predictive Maintenance: Die Industrie 4.0 störungsfrei bewegen

Einen Blick in die nahe Zukunft der Robotikleitungen zeigen die „smart plastics“ von Igus. Unter dem Namen isense führt Igus Sensoren unterschiedlichster Art, die den Zustand von Leitungen oder Energieketten erfassen. Sie messen unter anderem im laufenden Betrieb den Verschleiß und geben Alarm, sobald eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist. Durch die Vernetzung mit dem Kommunikationsmodul icom werden die Daten an ein intelligentes System übermittelt. Das Modul kann mit allen Igus-spezifischen Sensoren verbunden werden. Sind die Messwerte eines Sensors an das icom Modul übertragen, müssen diese „interpretiert“, also verstanden werden, um daraus eine Handlungsanweisung zu generieren. Dies ist bisher über die Anbindung an die Igus-Cloud möglich. Da aber aufgrund der zunehmenden Bedeutung der IT-Sicherheit immer öfter auf den Aufbau eigener SCADA-Systeme gesetzt wird, entwickelte Igus seinen Datenkonzentrator zum icom.plus weiter.

Mit dem neuen Modul kann der Kunde die Daten auf die Weise einbinden, die ihm am besten für seine Anlage erscheint. Bei bestehender Online-Verbindung mit icom.plus findet ein kontinuierlicher Abgleich der Lebensdaueraussage mit der Igus-Cloud statt, um maximale Anlagenlaufzeiten bei minimalem Ausfallrisiko zu ermöglichen. Da Igus auf die Ergebnisse aus mittlerweile mehr als zehn Milliarden Testzyklen bei der Bewertung von Energieketten und Leitungen zurückgreifen kann, sind dank Machine Learning und KI genaue Angaben zur Haltbarkeit der eingesetzten Lösungen möglich. So bleibt dem Nutzer ausreichend Zeit, um Ersatz zu beschaffen.

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