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Industrielle Automation 4/2019

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Industrielle Automation 4/2019

ROBOTIK + AUTOMATION I

ROBOTIK + AUTOMATION I SPECIAL Ausfallsicher ohne Dresspack Patent für robotergeführtes kabelloses Prüfsystem reduziert Verschleiß Kabel- und Schlauchpakete am Roboter zur Übertragung von Energie und Daten, die Dresspacks, sind verschleißanfällig. Die Folge: Standzeiten und Produktionsausfall durch verschnürte Kabel oder Kabelbruch. Ein Patent zur drahtlosen Übertragung von Datensignalen kann auf Dresspacks verzichten und die Produktionszuverlässigkeit erhöhen. In hochautomatisierten Produktionsstätten wie etwa im Fahrzeugbau sind mitunter mehrere hundert Industrieroboter in Linien und Stationen organisiert. Mit immer kürzeren Taktzeiten und nicht selten mehr als 15 Positionsveränderungen in der Minute pro Roboter sind die Anforderungen an kabelgestützte Systeme im Dresspack groß. Die enormen Belastungen durch permanente Verformungen und der Kontakt zu den Robotergliedern oder im schlimmsten Fall mit den umgebenden Geometrien führen zwangsläufig zu frühzeitigem Kabelbruch meist an den Steckverbindern oder in den Robotergelenken. Nicht nur die Energiezufuhr wird dabei unterbrochen, sondern auch der Datenfluss aus optischen Inspektionssys temen der Inline-Messtechnik oder Bild verarbeitungssystemen, die in der Robotereinheit integriert sind. Dieser Kabelbruch ereignet sich i. d. R. stochastisch und ist damit nicht vorhersehbar. Die Häufigkeit der Ausfälle von Roboter-Dresspacks sind eine der Hauptursachen für Ausfallzeiten und Produktionsstillstand. Eine Lösung der Datenübertragung und im besten Fall auch der Energiezufuhr ohne Kabel und damit ohne Dresspack hätte somit Andreas Breyer, Public Relations und Fachjournalist, Vision Communications, Stuttgart 70 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2019

SPECIAL I ROBOTIK + AUTOMATION Industrieroboter könnten mit der Patentlösung ohne Dresspacks auskommen gleich mehrere Vorteile: Zum einen würden sich die Stillstandzeiten reduzieren, da jegliche Gefahr von Kabelbrüchen oder Verwicklungen um den Roboter ausgeschlossen wären. Damit verbunden würde sich der komplette Wartungsaufwand reduzieren und die Neujustierung/-kalibrierung der optischen Qualitätsprüfungssysteme am oder im Roboter nach Instandsetzung würde entfallen. Nicht zuletzt hätte eine Reduzierung oder der komplette Verzicht auf die mitunter komplexen Dresspack-Verkabelungen positive Auswirkungen auf den Anschaffungspreis des Robotersystems. Die Beschaffung sowie Vorhaltung von Ersatzteilen der verschleißintensiven Dresspacks würde zudem reduziert oder komplett entfallen. Robotergeführtes optisches Prüfsystem ohne Kabel Das dem Patent zugrunde liegende Prinzip umfasst einen Industrieroboter, eine Sensorbasis, die relativ zu dem zu vermessenden Bauteil bewegbar am Roboter befestigt ist, wenigstens einen an der Sensorbasis angeordneten optischen Sensor mit einem elektronischen Bildaufnahmeelement und wenigstens eine Lichtquelle, sowie eine an der Sensorbasis vorgesehene Auswerteeinheit für die erfassten Messdaten. Mit der Auswerteeinheit direkt an der Sensorbasis können die erfassten Sensorrohdaten bereits dort zu Messergebnissen ausgewertet und etwa in 3D-Koordinaten im Raum umgewandelt werden, was die zu übertragende Datenmenge reduziert. Dadurch sinken die Anforderungen an eine Kabelverbindung erheblich. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit mit einem Datenspeicher versehen werden, um die Ausfallsicherheit zu erhöhen. Sollte z. B. eine Kabelverbindung ausfallen, kann die Messung dennoch fortgesetzt werden, bis die Kabelverbindung wieder instand gesetzt ist. Kabellose Datenübertragung und Energiezufuhr unterstützen Umsetzung von Industrie 4.0 und 5G Gänzlich verzichtet werden kann auf eine Kabelverbindung, wenn die Sensorbasis am Roboter mit einem Sender zum drahtlosen Übertragen von Signaldaten aus der Auswerteeinheit versehen wird und zusätzlich ein lokaler Energiespeicher den optischen Sensor mit Energie versorgt. Damit wird die Verschleißproblematik von Kabelverbindungen für optische Prüfsysteme am Ro boter vollständig umgangen, was die Ausfallsicherheit des Systems erhöht. Gewicht und Größe eines Energiespeichers stellen bei der Integration am Roboter kein Pro blem dar. Wird in das System zudem eine Andockstation integriert, so kann der Roboter jeweils am Ende eines Arbeitsgangs an die Station zum Aufladen des Energiespeichers etwa durch Induktionsladung andocken. Des Weiteren sorgt die Andockstation für das Aufrechterhalten eines Notfallbetriebs zur Datenübertragung, wenn der drahtlose Sender ausfällt. Dieses Grundprinzip des angemeldeten Patents eignet sich nicht nur für alle mit dem Roboter verbundenen optischen Messund Inspektionssysteme. Es ist auf alle möglichen Roboterapplikationen anwendbar, bei denen sich die Problematik der verschleißintensiven Dresspacks stellt. Des Weiteren passt die Patenlösung auf das Anforderungsprofil bei der Umsetzung von Industrie 4.0. Zukünftig soll der neue Mobilfunkstandard 5G die kabellose Vernetzung der Maschinen unterstützen und die Digitalisierung der Produktion vorantreiben. Damit sind kabellose Sensoren eine der Voraussetzungen zur Schaffung einer 5G-kompatiblen Infrastruktur. Patentinhaber unterstützt technische Umsetzung Aus den o. g. Argumenten haben Betreiber von großen Roboteranlagen, etwa die Automobilhersteller bei der Vermessung von Rohkarosserien von Fahrzeugen in einer Fertigungslinie erhebliche Vorteile, wenn die Verschleißproblematik bei Dresspacks durch eine kabellose Lösung beseitigt wird. Technisch umsetzbar ist das Patent, wenn die Hersteller von optischen Sensoren eine kabellose Lösung anbieten. Für die individuelle Umsetzung finden sich die Kontaktdaten des Patentinhabers auf der nachfolgenden Webseite. Foto: Adobe Stock www.hgv.com.sg Hochleistungsfähige Automationslösungen für die Präzisionsfertigung Nur eine hochpräzise Fertigung schafft Vertrauen, Wohlergehen und Lebensqualität. Bei DESTACO bauen wir auf mehr als 100 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von präzisen Bewegungs-, Platzierungs- und Positionierlösungen. Dadurch verfügen wir über die notwendige konstruktive Flexibilität und Expertise im Bereich Präzisionsfertigung, um kundenspezifische Lösungen zu liefern. Wir verbessern Fertigungsprozesse durch Innovation und Automation automatingtomorrow.com

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