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Steckverbinder und Schnellkupplungen für Werkzeugwechsler

Steckverbinder für die 10-kHz-Technik
Stäubli bietet kompakte Verbindungslösungen für Roboteranwendungen

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Steckverbinder und Schnellkupplungen begleiten den Roboter vom Schaltschrank mit Stromversorgung und Steuerungseinheit über die Roboterverkabelung bis hin zum Werkzeugwechsler. Sie müssen Leistung, Daten und Signale aber auch Druckluft und Fluide zuverlässig übertragen. Vormalige Trends wie Leichtbau und Miniaturisierung sind inzwischen zum Industriestandard geworden. Sie verlangen nach Komponenten, die kompakt, leicht und dennoch leistungsfähig sind. Die Steckverbinder der Serien PCS135 und PCS150 von Stäubli erfüllen diese Anforderungen.

Inhaltsverzeichnis

1. Schlüssel für die Leichtbautechnik
2. HF-Schweiß-Kabel schaffen Abhilfe
3. Kompakter durch 10-kHz-Technik
4. Kompakt am Werkzeugwechsler

 

Robotiksysteme in modernen Produktionsprozessen werden immer komplexer und vielseitiger. Sie lassen sich für eine immer größer werdende Anzahl von Aufgaben einsetzen und wechseln ihre Tätigkeit flexibel, je nach Auftrag. Präzision, Miniaturisierung und Energieeffizienz spielen eine zunehmende Rolle. Dies erfordert hohe Zuverlässigkeit des gesamten Systems, von der mechanischen Auslegung über die Steuerungseinheit bis zum kleinsten Daten-Steckverbinder. Wartungsarme und bedienerfreundliche Komponenten sorgen für Prozesssicherheit und senken die Betriebskosten.

Schlüssel für die Leichtbautechnik

Beim Karosserierohbau in der Automobilindustrie ist die Montage zu 90 % automatisiert. Zahlreiche Roboter bewegen Werkzeuge, größtenteils Schweißzangen, mit Massen von zum Teil mehr als
100 kg. Ein erfolgversprechender Weg um hier die Durchlaufzeit zu verkürzen ist es, die Werkzeuge konsequent in Leichtbautechnik auszuführen, was den Einsatz kleinerer Roboter mit leichteren Armen möglich macht. Denn sind die zu beschleunigenden Massen geringer, können sich die Roboter schneller zu ihrem Einsatzpunkt bewegen, und die Taktzeiten werden merklich verkürzt.

Durch den Umstieg auf Speisespannungen mit 10 kHz Frequenz anstatt 1000 Hz können die Transformatoren der Roboter-Schweißzangen um deutlich mehr als 50 % kleiner und leichter ausfallen. Erhebliche Gewichtseinsparungen ergeben sich auch durch neue technologische Merkmale bei modernen Leichtbau-Schweißzangen. Wo man bislang bis zu 110 kg als Werkzeuggewicht akzeptieren musste, kann man heute gleiche oder noch bessere Ergebnisse mit Werkzeugen von nur 45 kg Gewicht erzielen.

HF-Schweiß-Kabel schaffen Abhilfe

Jedes Gramm Gewichtseinsparung zahlt auf das Konto „Geschwindigkeit“ ein und verringert den Energie-Einsatz des Roboters. Das zeigt sich sehr gut bei den Schlauchpaketen: Waren für die herkömmliche Schweißtechnik Kabelquerschnitte von 25 mm² oder mehr notwendig, reichen bei der 10-kHz-Technik 16 mm² aus. Spezielle HF-Schweiß-Kabel, deren Gesamtquerschnitt sich auf einzeln voneinander isolierte Stränge aufteilt, schaffen Abhilfe gegen den sogenannten Skin-Effekt, bei dem die Stromdichte im Kabel nicht gleich verteilt ist, sondern die Landungsträger an die Außenseite drängen.

Durch die permanente Bewegung der Roboter ist das Schlauchpaket einer enormen mechanischen Belastung ausgesetzt, welche die Lebensdauer verkürzt. Deshalb befinden sich an mehreren Positionen Steckverbinder. Sie ermöglichen es, in kürzester Zeit die Primärkreiszuleitung am Roboterarm auszutauschen, ohne den Betrieb unzulässig lang zu unterbrechen. Der Schweizer Steckverbinder-Hersteller Stäubli Electrical Connectors hatte sich im Bereich der Roboterverkabelung mit den Steckverbinder-Serien PCS135 und PCS150 und mit dem RobiFix in neuer Bauform einen Namen gemacht.

Kompakter durch 10-kHz-Technik

Mit der Einführung der 10-kHz-Technik war die Erfahrung der Steckverbinderspezialisten erneut gefragt. Das Ergebnis ist der RobiFix-Mini. Der Grundaufbau gleicht dem RobiFix, nur misst die Mini-Variante im gesteckten Zustand ganze 140 x 80 mm und ist um 25 % leichter. Das kommt den Roboter-Herstellern entgegen, die aufgrund der deutlich leichteren Werkzeuge kleinere Roboter mit schlankeren Armen einsetzen können. Auch die Hersteller der Schweißzangen, wie Elmatech, begrüßen das schlanke Profil des Steckverbinders, da auf ihren leichten Werkzeugen nur noch wenig Montageplatz im zugänglichen Außenbereich besteht.

Wie sein großer Bruder RobiFix zeichnet sich auch die miniaturisierte Version durch eine Reihe von Eigenschaften aus. Zunächst tragen die Schnellkupplungen durch ihre leichte Handhabung zur Senkung von Stillstands-Zeiten und Instandhaltungskosten bei. Die Hersteller von Schlauchpaketen loben die schnelle Integration und einfache Instandhaltung. Die Kabelmontage kann so per Hand erfolgen. Stäubli liefert dazu ein speziell gefertigtes HF-Kabel mit 16 mm² Querschnitt. Ein voreilender Schutzkontakt, beidseitiger Berühr- und ein Verpolungsschutz sorgen für die Sicherheit des Wartungspersonals. Auf dem Transportweg können die offenen Steckverbinderseiten mit Schutzkappen vor Verschmutzung geschützt werden. Die Kontaktzuverlässigkeit dieses Steckverbinders ist sprichwörtlich dank der bewährten Lamellentechnologie Multilam.

RobiFix-Mini gibt es in unterschiedlichen Bauformen. Da ist zunächst der Transformator-Anschluss zu nennen. An den Gelenken oder auch am Werkzeug wird meist die flache Bauform eingesetzt, während es für Durchführungen an Gehäusen eine Flansch-Bauform von RobiFix-Mini gibt. Ein 4-mm-Sechskantschlüssel dient als einziges Werkzeug für alle Montageschritte. Die Gehäusebauteile sind resistent gegenüber Schweißspritzern und weisen im gesteckten Zustand Schutzart IP67 auf.

Kompakt am Werkzeugwechsler

Die Einsatzbereiche von Robotern lassen sich mit vollautomatischen Werkzeugwechselsystemen deutlich erweitern, Effizienz und Produktivität werden gesteigert. Mit den beiden Wechslern MPS 130 und MPS 260 für den mittleren Traglastbereich rundet Stäubli seine bestehenden Baureihen nach unten ab. Die beiden neuen Baureihen sind nicht nur für Anwendungen in der Automobilindustrie gedacht, sondern sollen die Vorteile des automatischen Greifer- und Werkzeugwechsels auch allen andern Branchen erschließen.

Dabei hat man bei Stäubli Connectors auf eine gewichtsoptimierte Auslegung der Werkzeugwechsler geachtet, um Anwender davor zu bewahren, in Roboter der nächst höheren Traglastklasse investieren zu müssen. So beträgt das Gewicht des MPS 130 roboterseitig nur 1,8 kg, werkzeugseitig gerade einmal 1,1 kg. Beim größeren MPS 260 liegen diese Werte bei 3,8 bzw. 2,2 kg. Der MPS 260 punktet mit einer maximalen Traglast von 350 kg und einem Biegemoment von 2.000 NM. Beim kleineren MPS 130 sind es 100 kg Traglast und 900 Nm Biegemoment.

Wie die größeren Modelle erfüllen auch die beiden Werkzeugwechsler Sicherheitskategorie 3 Performance Level d. Sie lassen sich kundenspezifisch mit Modulen und Komponenten für Medien-, Daten- und elektrischer Energieübertragungen ausrüsten. Um maximale Funktionssicherheit zu garantieren, entwickelt und fertigt Stäubli als einziger Hersteller weltweit die kompletten Wechsler in Eigenregie. Alle Komponenten entstehen unter einem durchgängigen Qualitätsmanagementsystem in hoher Fertigungsqualität. ge

Weitere Details zur Robi-Fix-Technik:

http://hier.pro/dsLJt

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