Dresspacks für Industrieroboter

Intelligente, digitale Kabellösungen

Dresspacks sind die Lebensadern vieler Fertigungsbereiche. Denn sie versorgen Roboter mit Energie und stellen die Datenverbindung zu Steuerung und Sensoren sicher. Doch im Produktionsalltag sind sie sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Werden Beschädigungen oder Verschleiß der essentiellen Komponenten rechtzeitig erkannt, dann lassen sich ungeplante und kostspielige Stillstände einer Anlage vermeiden. Hierfür ist es nötig, die Kabel in den Dresspacks mit der nötigen Intelligenz auszustatten.

Die wichtigste Aufgabe von Dresspacks besteht darin, die am Roboter montierten Werkzeuge mit Daten und Energie zu versorgen, vor allem mit der für den jeweiligen Vorgang benötigten elektrischen Leistung. (Bild: Leoni AG)

Je nach Anwendungsfall und Branche kann ein Produktionsstillstand nicht nur zu Material- und Energieverlusten führen. Es bleiben auch Personalressourcen in der Produktion ungenutzt. Außerdem entstehen zusätzliche Kosten für spezialisierte Notfallteams und Dienstleister, die den Fehler beheben müssen. Eine Ursache für ungeplante Produktionsstillstände können fehlerhafte Daten- und Energiekabel in Schläuchen an Robotern sein, die unter hohen Belastungen stehen, aber zeitgleich essentielle versorgende Lebensadern der Industrieanlagen darstellen. Verbesserungen in der Overall Equipment Effectiveness (OEE) stehen im strategischen Fokus der Industrie und die Kabel spielen eine wichtige Rolle, wenn es darum geht, Produktionsprozesse effizienter zu gestalten. Leoni arbeitet daher an intelligenten, digitalen Kabellösungen, die ihren eigenen Zustand überwachen, aktiv interpretieren und übermitteln können. In der Produktionsanlage eingesetzt, tragen solche Kabel dazu bei, Stillstände zu vermeiden und die Anlagenverfügbarkeit zu steigern.

Leoni entwickelt auf Basis der Schlüsseltechnologie Leoniq intelligente Kabellösungen unter anderem für Dresspacks, mit denen Parameter wie Temperatur, Medieneindrang und mechanische Belastung überwacht und kritische Stellen punktgenau lokalisiert werden sollen. (Bild: Leoni AG)

Sichere Energieversorgung von Industrierobotern

Einen möglichen Ansatz dazu gibt es bei Dresspacks von Industrierobotern, die auch Energiezuführungen genannt werden. Die zuverlässige Energiezuführung ist das A und O eines industriellen Prozesses. Denn werden bestimmte Signale nicht übertragen oder findet die Versorgung mit den benötigten Medien nicht statt, stoppt in der Regel die gesamte Produktion. Solche Dresspacks bestehen aus Kabeln und Schläuchen, die entlang der Roboter montiert und durch ein Kabelschutzsystem gegen den mechanischen Verschleiß gesichert sind. Solch ein Kabelschutzsystem können verstärkte Wellschläuche sein, die aus speziell modifizierten Kunststoffen gefertigt werden und sich durch ihre Struktur besonders für dynamische Bewegungen eignen, die eine erhöhte Abriebfestigkeit sowie Torsionsbeständigkeit und Strecksteifigkeit erfordern. Ihre wichtigste Aufgabe liegt darin, die am Roboter montierten Werkzeuge mit Daten und Energie in verschiedenen Formen zu versorgen: vor allem mit der für den jeweiligen Vorgang benötigten elektrischen Leistung, aber z.B. auch mit Druckluft. Dresspacks enthalten zudem eine Vielzahl an Datenleitungen und können zusätzlich Kühlwasserschläuche oder sogenannte Profilschläuche mitführen, durch die für die Produktion benötigte Verbindungselemente wie Nieten oder Schrauben mit Hilfe von Druckluft an die Bearbeitungsstelle gebracht werden. Durch die vielfältigen, ständig wiederkehrenden Bewegungsabläufe sind die Dresspacks und die darin enthaltenen Komponenten hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Deswegen müssen sie sehr flexibel und torsionsbeständig sein. Um dem Roboter dabei einen größtmöglichen Bewegungsraum zu erhalten, müssen sie außerdem so eng wie möglich am Roboter geführt werden, damit sie nicht mit den zu bearbeitenden Bauteilen oder anderen Anlagenteilen kollidieren. Beim Hin- und Zurückfahren müssen die Kabel ausreichend Längenreserven haben, um translatorische und rotatorische Bewegungen auszugleichen. Hierbei kommen auch spezielle Rückzugsysteme zum Einsatz, die extreme Bewegungsabläufe unterstützen und zeitgleich das Schlauchpaket schonen. Wichtig beim Einsatz von Rückzugssystemen ist die kompakte Bauweise, die das Kollisionsrisiko durch weniger Störkonturen reduziert. Die Möglichkeit verschiedener Montagepositionen, ob vertikal oder horizontal, sollte zugunsten der Flexibilität in den verschiedenen Anwendungen möglich sein. Letztlich muss die Energiezuführung jedes Roboters auf die jeweiligen Anforderungen hin ausgelegt werden.

Verschleißgrenzen frühzeitig erkennen

An dieser Stelle wird der große Mehrwert deutlich, den intelligente Kabel für eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit darstellen. Sowohl bei standardisierten Fertigungsstraßen, aber gerade auch bei individuell ausgelegten Produktionsanlagen ist es wichtig, den Zustand jeder einzelnen Komponente der Energiezuführung zu kennen. Der größte Vorteil innerhalb der Integration von Leoniq liegt darin, ungeplante Produktionsstillstände zu vermeiden. Darüber hinaus können aber auch erforderliche Wartungsarbeiten frühzeitig geplant werden. Die Wartungen selbst lassen sich überdies auf Grundlage einer präzisen Fehleranalyse so schnell und effizient wie möglich durchführen und deren Erkenntnisse für zukünftige Ansätze analysieren und verwerten. Grundlage hierfür ist ein Kabel, das mit Leoniq ausgestattet ist: Ein im Kabel integrierter Leiter wird in bestimmten Intervallen mit einem Signal überprüft. Anhand der Veränderungen des Signals können Parameter wie Temperatur, Medieneindrang und mechanische Belastung entlang des gesamten Kabels überwacht und kritische Stellen lokalisiert werden. Auf diese Weise können Betreiber von Produktionsanlagen nicht nur frühzeitig erkennen, welche Energiezuführung an die Verschleißgrenze kommt, sondern auch das betroffene Kabel und die jeweils betroffene Stelle detektieren.

Vorausschauende Wartung mit Big-Data-Analysen

Durch Einsatz der Schlüsseltechnologie Leoniq kann der Zustand der Kabel über aktive Datenanalyse mittels Cloudservices überwacht werden. Die zugehörige Visualisierung des Zustands erfolgt über ein Dashboard. Auffällige Stellen werden dabei detektiert und für den User farblich gekennzeichnet und dargestellt. Im nächsten Schritt sollen die einzelnen Datenanalysen verfeinert und durch Big Data erweitert werden. Das ermöglicht in Zukunft präzise Voraussagen zu Verschleiß und Wartungsbedarf und das Risiko ungeplanter Produktionsstillstände durch Kabelschäden kann auf ein Minimum reduziert werden. Und dabei kann schon mal eine halbe Million Euro innerhalb von einer Stunde eingespart werden.