antriebstechnikk 3/2016

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE I TITEL „Ziel war ein zuverlässiger Prozess“ Energiekette macht robotergestütztes Schraubsystem verfügbar und sicher Im Karosserie-Leichtbau spielt das Fließlochschrauben eine wichtige Rolle. Um in der Automobil-Produktion die Prozesse weiter zu vereinfachen, bietet die Klingel GmbH ein roboter gestütztes Schraubsystem an. Die Basis bildet ein gemeinsam mit Igus entwickelter Standard-Robotik- Leitungssatz. antriebstechnik sprach mit den am Entwicklungsprozess beteiligten Personen: Dr. Robert Klingel, Geschäftsführer der Klingel GmbH,Jörg Ottersbach, Branchenmanager und Richard Habering, Produktmanager bei der Igus GmbH Es gibt mehrere „kalte Fügetechniken“, die im Karosseriebau eingesetzt werden – Clinchen, Nieten und das Fließlochschrauben. Welche Vorteile bietet das FLS-Verfahren gegenüber den anderen Fügetechniken? Dr. Klingel: Grundsätzlich kann man zwischen den einseitigen und den zweiseitigen Fügeverfahren unterscheiden. Zweiseitig bedeutet, dass die Stelle, an der zwei Bauteile miteinander verbunden werden sollen, eben von zwei Seiten aus zugänglich sein muss, um die Verbindung herzustellen. Das ist z. B. beim Clinchen, Stanznieten und auch beim klassischen Widerstandspunktschweißen der Fall. Beim Fließlochschrauben handelt es sich dagegen um ein einseitiges Verfahren, die Verbindungsstelle muss also nur von einer Seite aus zugänglich sein. Das eröffnet größere Freiräume bei der Gestaltung der Bauteile, die miteinander verbunden werden sollen. So ist es mit FLS z. B. möglich, Bleche mit Hohlprofilen zu verbinden, was mit zweiseitigen Verfahren nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich ist. Weiterhin erlaubt das Fließlochschrauben die Verbindung von Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen wie Stahl und Aluminium. Welche Herausforderungen müssen dabei generell gelöst werden? Dr. Klingel: Eine der größten Herausforderungen ist sicherlich das Zusammenspiel von Roboter und Schrauber. Im Vergleich zu einer Schweißzange muss der Roboter „Die Energiekette sorgt für eine hohe Verfügbarkeit des Fließlochschraubsystems“ Dr. Robert Klingel beim Fließlochschrauben nicht nur das Gewicht des Schraubers tragen, sondern auch die Prozesskräfte aufbringen. Das erfordert zum einen Roboter mit hoher Traglast und zum anderen mit ausreichender Steifigkeit, damit es während des Schraubvorgangs zu möglichst geringen Verlagerungen kommt. Ein weiterer Punkt ist die sichere Zuführung der Schrauben vom Sortiergerät über das Schlauchpaket des Roboters zum Schrauber. Der dafür verwendete Zuführschlauch muss so 16 antriebstechnik 3/2016

TITEL I KOMPONENTEN UND SOFTWARE entlang des Roboters verlegt werden, dass die Schraube unabhängig von der Roboter stellung in einer definierten Zeit zum Schrauber transportiert wird. Dazu ist eine Energiekette notwendig, die sowohl den Zuführschlauch als auch die Leitungen zuverlässig führt. Hinsichtlich des Zuführschlauchs ist unabdingbar, dass dieser seine Geometrie unabhängig von den Bewegungen des Roboters dauerhaft beibehält, also beispielsweise nicht durch parallel laufende elektrische Leitungen belastet und verformt wird. Diese Anforderung wird bei der Energiekette Triflex R von Igus hervorragend erfüllt. Damit ist die Grundlage für eine hohe Verfügbarkeit des Fließlochschraubsystems gesichert. Wie wird die Zuführung des Schlauchs bei der Triflex R konkret gelöst? „Die Igus Triflex R stellt sicher, dass der Mindestbiegeradius eingehalten wird“ Jörg Ottersbach Ottersbach: Wir führen den Schlauch getrennt von den Leitungen. Um das zu erreichen, haben wir mit der Serie Triflex R TRCF ein geschlossenes Energie-Rohr entwickelt, das auf einem Dreikammerprinzip beruht: Alle drei Kammern lassen sich unabhängig voneinander öffnen und schließen. Der Zuführschlauch wird in einer der drei Kammern des Energierohrs geführt und ist so vor Deformation weitestgehend geschützt. Auf diese Weise ist der Zuführprozess in jeder Achsstellung des Roboters zuverlässig möglich. Gibt es weitere Vorteile der Triflex R Roboterlösung gegenüber anderen Systemen? Ottersbach: Der Hauptaspekt für eine zuverlässige und betriebssichere Führung der Roboterleitungen und -schläuche ist das Einhalten der Mindestbiegeradien – wird dieser unterschritten, drohen kostenintensive Anlagenausfälle. Die Konstruktion der Igus Triflex R stellt sicher, dass in jeder Bearbeitungsposition des Roboters der vorgegebene Mindestbiegeradius ein gehalten wird – ein umlaufender außen liegender Anschlag verhindert ein Ab knicken über das Mindestbiegeradienmaß hinaus. Des Weiteren wird durch den modularen Aufbau der Triflex R sichergestellt, dass ein Torsionswinkel je Kettenglied von ca. ±10 ° nicht überschritten wird. Das hat den Vorteil, dass die Torsionsbelastungen der Leitungen auf die gesamte Länge verteilt werden und nicht wie bei anderen Systemen nur im Bereich der Zugent lastung. Gerade bei Roboteranwendungen mit Zuführschläuchen wie beim Fließlochschrauben garantiert der definierte Mindestbiegeradius der Triflex R Roboterenergiezuführung die Prozesssicherheit. Denn knickt der Zuführschlauch ab, wird die Versorgung der Schrauben am Werkzeug unterbrochen und der Prozess gestört. Was war Ihr Entwicklungsziel bei dem robotergestützten Schraubsystem KFlow und welche Hürden waren zu nehmen? 01 Das robotergestützte Schraubsystem Kflow der Firma Klingel Dr. Klingel: Unser Ziel war von Anfang an, ein System zu entwickeln, das über alle einzelnen Komponenten hinweg einen zuverlässigen Fügeprozess gewährleistet. Einen wesentlichen Einfluss auf die Verfügbarkeit des Gesamtsystems hat dabei die Energiezuführung vom Steuerschrank über den Roboter bis zum Schrauber. Wird die Beweglichkeit des Roboters voll ausgenutzt, steigen die Anforderungen an die verwendeten Komponenten. Die aufeinander abgestimmten Komponenten Triflex R sowie die Leitungen aus der Reihe CFRO­ BOT von Igus stellen für uns die Basis für ein hochverfügbares Gesamtsystem dar. Eine Leitungstype war jedoch noch nicht Neu für den Leistungsbereich 0,37 - 22 kW VLT® Midi Drive FC 280 Passt sich Ihrer Anwendung an flexibel, kommunikativ, benutzerfreundlich • Regelalgorithmus für Asynchron- und PM-Motoren • 5 Feldbus-Schnittstellen • Integrierte Sicherheitsfunktion, zweikanaliger STO, SIL 2, PLd Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe in Halle 14, Stand H30 Weitere Informationen finden Sie unter: www.danfoss.de/drives Danfoss GmbH Tel. +49 699 753 3044, E-mail: cs@danfoss.de