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Energie für Scara-Roboter

29. April 2021, 09:17 Uhr   |  Andrea Gillhuber

Energie für  Scara-Roboter
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Der Scara-Roboter von Epson mit eigens entwickelter Energiezuführung. Um eine Verwindung der Leitungsführung zu verhindern, rückten die Ingenieure den Anbindungspunkt über einen Bügel ins Zentrum der Drehachse.

Sie bewegen sich extrem schnell: Scara-Roboter, die in der Industrie Pick-and-place- oder Montageaufgaben übernehmen. Klassische Energieführungen verschleißen dabei schnell. Ein Blick über die Schulter zeigt den Entwicklungsprozess einer langlebigen Alternative.

Einem Scara-Roboter in der Industrie zuzusehen, kann Schwindel verursachen. Die horizontalen Gelenkarmroboter arbeiten rasant über vier Achsen. Innerer und äußerer Arm schwenken horizontal. Das Bauteil zum Greifen von Objekten, die sogenannte Kugelrollspindel, bewegt sich rotatorisch und linear. Somit erreicht der Roboterarm nahezu jeden Punkt in seinem Arbeitsradius – und das in hohem Tempo. Ein Pick-and-place-Zyklus beispielsweise, bei dem der Industrieroboter ein Bauteil greift, transportiert und ablegt, dauert im besten Fall nur rund eine Drittelsekunde.

Diese schnelle Bewegungen bringen Nachteile mit sich, wie ein Beispiel bei einem Automobilhersteller aus dem Schwabenland zeigt. Beim Hersteller arbeiten 40 Scara-Roboter in einer Produktionsstraße – so schnell, dass die mechanischen Arbeiter schnell verschleißen und viel Wartungsarbeit nötig ist. Die Roboter bewegen sich im 24/7-Dauerbetrieb mit Arbeitsgeschwindigkeiten von bis zu 2000 mm/s in der horizontalen Ebene. Aus diesem Grund werden jährlich die Energieleitungen und Schläuche der Scara-Roboter überprüft und meist aufgrund von Verschleiß ersetzt. Eine wirtschaftliche Alternative war gefragt.

Die Lebensdauer der Energieführung verdreifachen

Das Ziel des Automobilherstellers war, die Lebensdauer der Anbindungen mindestens zu verdreifachen. Der erste Schritt auf dem Weg dorthin: Der Spezialist für Kunststoffteile und Energieführungen Igus verstärkte den Wellschlauch, in dem sich Energieleitungen und Schläuche bewegen, mit einem Produkt namens ‚e-rib‘ – eine Art Skelett aus Hochleistungskunststoff, das sich in die Rillen des Schlauches setzt, sodass er sich nur noch in eine Raumrichtung bewegen kann. Anstatt hin- und herzuschlackern ist der Schlauch nun stabilisiert. Zudem wurden die vorderen und hinteren Anbindungspunkte, welche mit Kabelbindern an die Schläuche montiert sind, mit zwei Stützen aus Kunststoff verstärkt. In Kombination mit der e-rib ist der Schlauch somit stabil genug, um selbst bei schnellen Bewegungen nicht abzuknicken.

Eine dritte Verbesserung hat sich der Automobilhersteller selbst einfallen lassen. Um der Motorik eines Scara-Roboters folgen zu können, müssen die Schlauchanbindungen an beiden Enden drehbar gelagert sein. Der Anwender hat hier eine Drehanbindung aus Metall gefertigt. Mit Erfolg: Das gesamte System ist seit 2017 mit rund 6,8 Mio. Zyklen im Jahr ohne einen Austausch im Einsatz. Igus ist von dieser Kombination ebenso überzeugt und hat sich das Ziel gesetzt, alle Komponenten zu einer serientauglichen Energieführung für Scara-Roboter weiterzuentwickeln.

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