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Roboter-Zubehör aus dem Baukasten

01.11.2009
Modularisierung ermöglicht kostengünstige Automation beim Schweißen

Um Laserschweißanlagen kostengünstig herzustellen, bietet es sich an, Komponenten zu modularisieren. Ein Beispiel dafür liefert das junge Unternehmen Thumm Technologie, das mit einem Baukastensystem zur Herstellung von Werkstückvorrichtungen die robotergestützte Automation von Schweißprozessen unterstützen will. Bei den Knickarm-Schweißrobotern kommt auch das Energieführungssystem Robotrax von Kabelschlepp zum Einsatz, das unter anderem eine vereinfachte Installation der Elektrik ermöglicht.

Thumm Technologie im schwäbischen Nürtingen besteht seit Anfang 2004. Erfahrungen mit der Laserschweiß-Technologie sammelte der geschäftsführende Gesellschafter Dr.-Ing. Claus Thumm zunächst bei einem Fraunhofer-Institut und später bei einem großen deutschen Hersteller von Werkzeugmaschinen. Dabei erkannte er das Potenzial, das in dieser Technologie steckt.

Wenn man einen Fügevorgang automatisieren will, benötigt man entsprechende Vorrichtungen, um die Werkstücke zu spannen. Dazu hat Thumm ein Baukastensystem entwickelt, das es erlaubt, solche Vorrichtungen schnell und einfach aus standardisierten Komponenten zu bauen. Das Baukastensystem besteht aus lasergeschnittenen und gefrästen Elementen. Im Gegensatz zu anderen Vorrichtungssystemen lassen sich damit einfach und kostengünstig Volumina aufbauen. Ein Vorteil des Laserschweißens liegt in den feinen Schweißnähten. Dadurch erspart der Anwender sich Nacharbeiten und das Richten der Werkstücke.

Außerdem stellt der automatisierte Prozess eine hohe und gleichbleibende Qualität sicher. Bei teuren Werkstoffen wie Edelstahl kann man außerdem durch eine günstigere Abwicklung Materialverschnitt einsparen. Andererseits werden beim Laserschweißen hohe Anforderungen an die Genauigkeit und die Stabilität der Spannvorrichtungen gestellt. Dafür kommt es hier im Gegensatz zum Schutzgas-Schweißen weniger auf die Wärmeabführung an. Bei einem Schweißroboter muss der Roboterkopf mit dem Laserlicht, Gas, Druckluft und Elektrik beispielsweise für die Teach-in-Kamera versorgt werden. Besonders erschwerend ist die Tatsache, dass das Lichtleiterkabel für den Laser teuer ist und nicht so hoch belastbar wie etwa Elektroleitungen oder Druckluftschläuche.

Thumm entschied sich für seine Robotersysteme für das Energieführungssystem Robotrax von Kabelschlepp, Wenden-Gerlingen. Bei Kabelschlepp wurden vor mehr als 50 Jahren die ersten Energieführungsketten aus Stahl entwickelt, später kamen Kunststoffketten hinzu. Das für dreidimensionale Bewegungsabläufe entwickelte Energieführungssystem Robotrax wurde erstmalig auf der Hannover Messe vorgestellt. Robotrax ist gekennzeichnet durch eine einfache und zeitsparende Montage: Die Grundelemente, einzelne, kreisrunde Glieder mit einer kugelförmigen Schnappverbindung auf beiden Seiten, werden einfach ineinander geklippst. Die bei Knickarm-Robotern auftretenden hohen Beschleunigungskräfte fängt eine in der Mitte der Kette liegende Stahlseil-Seele ab. Robotrax verträgt Beschleunigungen bis zehn g.

Die Kabel können von außen schnell und unkompliziert in eine der drei Kammern eingelegt werden. Durch die offene Konstruktion von Robotrax ist jederzeit eine optische Kontrolle der Kabel auf Beschädigungen oder Abnutzungserscheinungen möglich. So können einzelne Leitungen ausgetauscht werden, bevor ein Schaden und damit Maschinenstillstand auftritt. Mit den speziell für Robotrax entwickelten Befestigungselementen kann die Energieführung an jedem beliebigen Kettenglied am Roboter befestigt werden. Zu Wartungszwecken lassen sich die Befestigungselemente durch Ziehen eines Stiftes ohne spezielles Werkzeug öffnen. Robotrax ist sowohl für Schwenk- als auch für Drehbewegungen geeignet; alle Energieführungsaufgaben lassen sich an einem Knickarm-Roboter mit einem einzigen System erfüllen.

Die einfache Bestückbarkeit war für Thumm ein wichtiges Kriterium, weil es bei den Anlagen des Unternehmens immer wieder vorkommt, dass beispielsweise Sensoren nachgerüstet oder Gasleitungen ausgetauscht oder zusätzlich eingezogen werden müssen. Thumm entschied sich für Robotrax mit 85 Millimetern Außendurchmesser. Die Energieführung enthält zwei Schutzgas-Leitungen, einen Luftschlauch, Leitungen zur Kühlung der Optik und diverse Elektroleitungen, unter anderem für die Teach-in-Kamera. Robotrax ermöglicht durch seinen offenen Aufbau eine rechtzeitige Sichtkontrolle und damit eine vorbeugende Wartung, so dass diese Stillstandskosten vermieden werden können.

Kein Abknicken der Schläuche

Auch die Möglichkeit, das System mit einer Vorspannung zu versehen, um einen Mindest-Biegeradius zu erzwingen, ist wichtig. Wenn der Gasschlauch durch einen zu geringen Biegeradius abgeknickt und damit die Gasversorgung auch nur kurzzeitig unterbrochen wird, bedeutet das im besten Fall eine Nachbearbeitung des Werkstücks, im schlimmsten Fall Ausschuss. Außerdem 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 hergeschleudert wird. Die Vorspannung wird mit einem speziellen Spannstück erzeugt, mit dem das in Robotrax liegende Stahlseil schnell und einfach auf die gewünschte Spannung eingestellt wird.

Thumm Technologie | handling
Weitere Informationen:
http://www.handling.de/xist4c/web/Roboter-Zubehoer--aus-dem-Baukasten_id_882__dId_467900_.htm

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