Cobots zeichnen sich unter anderem durch ihre leichte Bauweise und ihre Bewegungsfreiheit in Bezug auf mehrachsige Bewegungen und gleichzeitig maximale Sicherheit für den Menschen aus, realisiert etwa durch Laserscanner oder Kamerasysteme. Damit die flexible Bewegung und Leichtigkeit in der Praxis auch umgesetzt werden kann, bietet es sich bei elektrisch gesteuerten Greifern, die am Ende des Roboterarms verschiedene Werkstücke, Gegenstände oder Gewichte greifen, an, Teller-Schleifringe (Pancake-Schleifringe) in das Greif­system zu integrieren. Durch solche Teller-Schleifringe lassen sich Last und Signale übertragen und somit das Greif­system versorgen.

Natürlich können auch Kabel für die Übertragung von Last und Signalen herangezogen werden. Doch nachteilig beim Einsatz von Kabel ist vor allem die bewegliche Einschränkung des Roboterarms. Eine kontinuierliche rotative Bewegung etwa ist mit Kabeln nicht möglich. Und selbst im Schwenkbetrieb sind die gebräuchlichen Kabel derart hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, dass sie häufig das schwächste Glied in der Kette bilden.

Der Teller-Schleifring von Kübler überträgt Last und Signale und kann so Kabel im Roboterarm ersetzen.

© Kübler

Durch Teller-Schleifringe, wie sie beispielsweise von Kübler angeboten werden, lassen sich Last und Signal zuverlässig von einer stationären Plattform auf die rotierende Plattform übertragen – in diesem Fall das Greifsystem am Ende des Roboterarms.
Für die Dynamik des Roboterarms sind im Wesentlichen sein Gewicht und seine Baulänge entscheidend. Diesbezüglich punkten Teller-Schleifringe in Sachen Einbautiefe – der Schleifring von Kübler etwa misst 10 bis 15 mm in axialer Richtung und wiegt lediglich wenige Gramm im zweistelligen Bereich. Je kürzer der Ro­boterarm, desto schnellere Bewegungen sind für den Roboter möglich, Arbeitsprozesse können so in kurzen Taktzeiten stattfinden.

Lange Lebensdauer

Kombiniert mit einem Drehgeber übernimmt der Teller-Schleifring sowohl Positionierung als auch Signal- und Last-Übertragung.

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Für eine hohe Anlagenverfügbarkeit ist eine störungsfreie Übertragung von Last und Signalen essenziell. Um dies sicherzustellen, sind die Teller-Schleifringe von Kübler mit einem multiplen redundanten System ausgestattet, das hohe Übertragungssicherheit bietet. Konkret bedeutet das, dass mehrere Kontakte pro Über­tragungsweg realisiert sind, wobei jeder einzelne wiederum über mehrere Kontaktpunkte verfügt. Ein Beispiel zur Verdeutlichung: Am Umfang des Teller-Schleifrings befinden sich mindestens vier Kontakte (Bürsten). Jeder einzelne sorgt für sich mit Mikrofedern für eine zuverlässige Übertragung von Last und Signal.
Die Übertragung erfolgt über leichtes Anpressen der beiden Teller beziehungsweise Scheiben. Dabei ist das Schleifringmodul in der Regel in das Greifer­gehäuse integriert. Aufgrund der vielen Kontaktpunkte reichen geringste Anpressdrücke, um Last und Signale störungsfrei zu übertragen. Dank dem geringen Anpressen der beiden Scheiben arbeiten die Teller-Schleifringe wartungsfrei und stehen für eine lange Lebensdauer. Gängige Varianten leisten derzeit bis zu 5 A/60 V(AC), 48 V(DC) und sind mit bis zu 20 Kanälen erhältlich. Die Teller-Schleifringe eignen sich für gängige ­Feldbusse beziehungsweise Industrial Ethernet bis 100 Mbit/s und arbeiten im Temperaturbereich zwischen –40 und +75 °C. 

Positionierung und Übertragung ­kombiniert

Manfred Hick ist Business Development ­Manager/Produktmanager Schleifringe bei Kübler in Villingen-Schwenningen.

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Über das reine Teller-Schleifring-Angebot hinaus gibt es die Möglichkeit einer kompakten Schleifring-Lösung, die neben der Übertragung von Last und Signalen auch Positionieraufgaben übernehmen kann. Dazu wird der Schleifring mit einem absoluten Drehgeber kombiniert. Eine solche Geber-Schleifring-Kombination kann beispielsweise in Kreiselkompassen zur Navigation von Hochseeschiffen eingesetzt werden. Stromversorgung und industriebusgestützte Datenrückmeldung sind zuverlässig gesichert.