Mehr Stabilität integriert

Energieketten - Ein Anbieter von Laserschweiß-Systemen verwendet für die Versorgung von Robotern mit Energie, Medien und Laserlicht ein flexibles Leitungsführungssystem. Ein integriertes Stahlkabel gewährleistet Stabilität und Prozeßsicherheit.

24. August 2005

Eine der modernsten Fügetechnologien ist das robotergeführte Laserschweißen. Dieses Verfahren erzeugt sehr feine Schweißnähte und erspart meist jegliches Nacharbeiten und Richten der verbundenen Werkstücke. Bei teuren Werkstoffen wie Edelstahl erspart das Laserschweißen Materialverschnitt durch eine günstigere Abwicklung. Trotz dieser Vorteile scheuen viele Unternehmen den Einsatz dieser Technologie. Ein Grund dafür sind die hohen Anforderungen an die Genauigkeit und die Stabilität der Spannvorrichtungen, um die Werkstücke für den automatisierten Fügevorgang zu fixieren. Der Bau solcher Vorrichtungen erfordert deshalb einige Erfahrung und Spezialwissen. Eben dieses Spezialwissen zu vermitteln ist ein Ziel der 2004 gegründeten Thumm-Technologie GmbH im baden- württembergischen Nürtingen, erklärt der Geschäftsführende Gesellschafter Dr.-Ing. Claus Thumm: »Unser Anspruch ist, andere Firmen beim Einstieg in die Laserschweiß-Technologie zu unterstützen, weil wir eine große Erfahrung auf diesem Gebiet haben und gleichzeitig die passenden Spann-Vorrichtungen liefern können.«

Energieführung übernommen

Dazu hat Thumm ein patentiertes Baukastensystem aus lasergeschnittenen und gefrästen Elementen entwickelt. Damit lassen sich solche Vorrichtungen schnell, einfach und kostengünstig aus standardisierten Komponenten bauen. Für die Ausbildung interessierter potentieller Anwender sowie für die Lohnproduktion von Einzelstücken oder Serien benutzt das Unternehmen eigenentwickelte Knickarm-Schweißroboter. Zur Versorgung des Roboterkopfs mit Laserlicht, Gas, Druckluft und elektrischen Leitungen nutzt der Dienstleister das Energieführungssystem Robotrax des Siegener Traditionsunternehmens Kabelschlepp. Das System eignet sich sowohl für Schwenk- als auch für Drehbewegungen und kann deshalb alle Energieführungsaufgaben an einem Knickarm-Roboter lösen. Zur Montage des Energieführungssystems für dreidimensionale Bewegungsabläufe genügt es, die kreisrunden Grundelemente mit einer kugelförmigen Schnappverbindung auf beiden Seiten ineinander zu klipsen. Die bei Knickarm-Robotern auftretenden hohen Beschleunigungskräfte fängt eine in der Mitte der Kette liegende Stahlseilseele ab, die Beschleunigungen von bis zu 10 g ermöglicht. Nach dem Aufbau der Kette werden die Kabel von außen in eine der drei Kammern eingelegt. Die offene Konstruktion gestattet dabei jederzeit eine optische Kontrolle der Kabel auf eventuelle Beschädigungen oder Abnutzungserscheinungen. So lassen sich einzelne Leitungen rechtzeitig austauschen, bevor ein Schaden und damit Maschinenstillstand auftritt.

Spezielle Befestigungselemente ermöglichen es, die Energieführung an jedem Kettenglied am Roboter zu befestigen. Zu Wartungszwecken lassen sich die Befestigungselemente durch Ziehen eines Stiftes ohne spezielles Werkzeug öffnen. Ergänzt wird das System durch eine Reihe von Zubehörkomponenten, wie Anschlagschutz, Hitzeschilder, Spannstücke zum Einstellen einer Vorspannung und Zugentlastungen. ein wichtiges Kriterium für die Wahl dieser Energieführung war für Thumm die einfache Bestückbarkeit, weil seine Anlagen häuf g für neue Aufgaben umgebaut werden müssen, etwa für die Nachrüstung mit Sensoren oder Gasleitungen. In der Regel enthält die Energieführung zwei Schutzgasleitungen, einen Luftschlauch, Leitungen zur Kühlung der Optik sowie diverse Elektroleitungen für die Teach-in-Kamera. Lediglich die empfindliche Laserlichtzuleitung wird bei den Thumm-Anlagen extern geführt, um sie besser kontrollieren zu können. Zum Einsatz kommt dabei die Version mit 85 Millimetern Außendurchmesser, erklärt Thumm und begründet: »Wichtig ist, daß der Durchmesser des Energieführungssystems nicht zu knapp ausgelegt wird, um noch ausreichend Reserven für künftige Erweiterungen zu haben.« Besonders wichtig war für Thumm die Möglichkeit, das System mit einer Vorspannung zu versehen, um einen Mindestbiegeradius zu erzwingen. Dies ist für die innen liegenden Gasschläuche von Bedeutung, die keinesfalls auch nur kurzzeitig abgeknickt werden dürfen und damit die Gasversorgung unterbrechen würden. Die Folge wäre im besten Fall eine Nachbearbeitung des Werkstücks, im schlimmsten Fall Ausschuß. »Einen solchen Fehler zu finden, ist in der Regel sehr zeitintensiv«, weiß Thumm und rät: »Es ist besser, ihn von vornherein zu vermeiden - etwa durch die Vorspannung der Leitungsführung.«

Neben diesem Vorteil für die Prozeßsicherheit erhält das gesamte Energieführungssystem durch die Vorspannung eine zusätzliche Stabilität, so daß es bei den hohen Beschleunigungswerten, die an einem Knickarm- Roboter auftreten, nicht hin und her geschleudert wird. Eingestellt wird die Vorspannung mit einem Spannstück, mit dem sich das Stahlseil einfach unter die gewünschte Zugspannung setzen läßt. Zufrieden ist Thumm nicht zuletzt mit der einfachen Montage des Gesamtsystems: »Wir haben das Führungssystem in der gewünschten Länge bestellt und erhielten es fertig konfektioniert mit Anfangsund Endstücken. Wir brauchten das System nur noch an den Roboter anzuschrauben und zu bestücken.«

Ingelore Roth-Stahl, Kabelschlepp

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2005