Die Kabelschützerin

Maschinenelemente

Kabelschutz – Mit dem neuen System Erika entlastet Reiku seine auf Robotern montierten Kabelschutzsysteme und erhöht so deren Lebensdauer, verbunden mit weniger Folgekosten.

16. September 2014

Eigentlich sollte man denken, dass es nicht notwendig ist, Kabel mit Schutzsystemen zu versehen – denn sie verfügen ja schon über einen festen Außenmantel. Dem widerspricht Peter Sailer, Verkaufsleiter des Kabelschutzspezialisten Reiku, mit Nachdruck: »Überall dort, wo Kabel extrem bewegt werden, ist ein Kabelschutz unumgänglich. Das gilt ganz besonders für Roboter, deren Bewegungen man mit dem Auge oft kaum folgen kann. Aber die verbauten Kabel müssen das aushalten und liegen zudem immer außen am Roboter. Dort werden sie abgeknickt, können Schweißspritzern ausgesetzt sein und müssen Millionen von Biegelastwechseln mitmachen. Kabelschutzsysteme, wie wir sie anbieten, mildern diese Effekte, und die Kabel halten länger.«

Hauptabnehmer ist mit der Automobilindustrie ein sehr preissensitives Marktsegment. »Mit der Menge steigen aber nicht gleichzeitig die Erlöse. Darum ist es umso wichtiger, immer wieder innovative Ideen einzubringen.« So wie es bei Erika der Fall ist, dem ersten aktiven Verfahrsystem für Kabelschutzsysteme für Roboter, das Reiku soeben vorgestellt hat. »Schon wenn ein solches Funktionspaket einschließlich Kabeln und Steckern bis zu 30 Prozent länger hält, dann liefern wir einen Preisvorteil für den Anwender und ein schlagendes Argument für uns.«

Kein Abknicken mehr

Das kann Klaus-Peter Scholten nur bestätigen. Er ist Leiter des Projekts Erika und quasi dessen geistiger Vater. »Um den Bewegungen des Roboters folgen zu können, müssen die entsprechenden Kabelreserven in sicherer Entfernung zum Arbeitsbereich vorgehalten werden. Konventionelle Kabelschutzsysteme verwenden zu diesem Zweck Federn, Pneumatikzylinder oder Expander. Bei Bedarf zieht der Roboterarm die Kabelpakete gegen deren Widerstand aus der Ruheposition heraus, und im Gegenzug sorgen diese Systeme dann für deren Rückführung. Die Kabelpakete werden dabei oft mit hohen Geschwindigkeiten gegen die Kraft der Rückstellsysteme bewegt. Das ergibt hohe Kräfte, und darum gibt es immer wieder Ermüdungsbrüche und Abrisse im Bereich der Befestigungen. Die Folge sind dann ungeplante, meist teure Standzeiten.«

Das aktive Längenausgleichssystem Erika hilft, solche kostenintensiven Schäden zu vermeiden. Dazu stellt es voreilend immer genau so viel Kabel bereit, wie die aktuelle Bewegung des Roboterwerkzeugs erfordert. Und wenn weniger Bedarf vorliegt, zieht es überschüssiges Kabel wieder zurück. Die bisher üblichen, reaktiven Federkräfte gibt es dabei nicht mehr, die Belastung des Kabelschutzsystems sinkt enorm.

Als Riesenvorteil sieht Klaus-Peter Scholten, dass das Kabelpaket schon zur Verfügung steht, bevor der Roboter anfängt, sich zu drehen. Die Belastungen sind also komplett aus dem Werkzeug, aus dem Greifer und vor allem aus den mitfahrenden Messsensoren herausgelöst. »Ohne Erika wirkt oft die ganze im Wellrohr aufgebaute Kraft auf diese Sensoren ein, und darunter leidet dann die geforderte Genauigkeit. Außerdem kann Erika verhindern, dass sich die Schlaufe am Werkstück oder Roboter verfängt, dass unkontrolliertes Schwingen die Roboterbewegung beeinflusst, und dass das Wellrohr in Gefahrenbereiche mit hoher Temperatur oder laufenden Maschinen gerät.«

Damit dies funktioniert, müsse man dem Kabelschutzpaket sagen, welche Position es an einem bestimmten Punkt des Zyklus einzunehmen hat – und das geht nur mit einem aktiven System wie Erika. »Wir binden es aber nicht direkt in die Robotersteuerung ein, sondern haben eine autarke Steuerung konzipiert«, erklärt Scholten. »Wir können je nach Konfiguration bis zu 200 Punkte ausgeben, wo der Schlitten, der das Kabelschutzrohr bewegt, zu welcher Zeit während des Zyklus zu sein hat und das unabhängig vom installierten Roboter.«

Über eine integrierte Schnittstelle kann der Anwender die Fahrwege und auch die gefahrenen Geschwindigkeiten einstellen, so dass Erika dem Roboterlauf angepasst ist. Die robotersynchrone Steuerung von Erika arbeitet das im Roboter gespeicherte Ablaufprogramm ab. Dadurch lässt sich das System auch ohne großen Programmieraufwand auf bestehende Systeme installieren.

Das Wellrohr samt Schlauchpaket wird auf einem Linearsystem bewegt, das zusätzlich auf einem Aluminiumtragprofil aufgebracht ist. »In der gesamten Anwendung wirken enorme Kräfte, vor allem, wenn der Roboter auf 100 Prozent läuft und teils sehr stark schwingt. Das Profil erzeugt mehr Stabilität im gesamten System, auch bei der maximal möglichen Traglast von 160 Kilogramm und Wellrohr-Nennweiten von 29 bis 70 Millimetern oder auch zwei parallel fahrenden Rohren. Hier ist Erika sehr variabel«, erklärt Scholten.

Die Linearführung samt Elektromotor und Spindeltrieb ist im Bereich der Roboterachse 4 fest mit dem Roboterarm verschraubt. Der parallel zu diesem Roboterarm bewegte Schlitten mit Reiku Spannschelle und Kombibacke fixiert und transportiert das Wellrohr in axialer Richtung. Dabei ermöglicht die Kombibacke die Kopplung zweier Wellrohrqualitäten oder -profile.

Die auf der Schlaufenseite angeordnete Schelle kann optional mit einer Reiku-Feder ausgestattet sein, die ein Abknicken des Wellrohres verhindert. Zum Schutz gegen aggressive Umweltbedingungen gibt es Faltenbälge für die Ummantelung der Lineareinheit oder auch geschlossene Systeme.

Die Schlauchführung im Arbeitsbereich ist eng ausgestaltet, weil Schweißapplikationen oft in die Automobilkarosserien eintauchen und dort wenig Bewegungsfreiheit haben. Erika schiebt das Kabelschutzrohr nach, so wie es die Bewegung erfordert. Klaus-Peter Scholten: »Das Rohr bleibt dabei immer eng am Arm, und der Arbeitsbereich kann entsprechend klein ausfallen. Je nach Anwendung kann das System für Arbeitswege von 0,5 bis einem Meter ausgelegt sein und dabei Verfahrgeschwindigkeiten bis zu zwei Meter pro Sekunde erreichen.«

Laut Peter Sailer gibt es derzeit es keine Konkurrenz zu Erika: »Etwas Vergleichbares haben wir auf dem Markt bisher nicht gefunden. Das Hauptinteresse kommt derzeit von Roboteranwendern, bei denen das bisher eingesetzte Rückzugsystem Probleme bereitet und häufig Schäden am Schlauchpaket auftreten. Aber einige Kunden, vor allem aus der Automobilindustrie, werden demnächst wohl darauf bestehen, dass Erika bei der Erstausstattung montiert wird.«

Erschienen in Ausgabe: 07/2014