Neues igus Energieversorgungssystem für SCARA-Roboter in Reinräumen

Von Mike Santora | 28. August 2023

igus bringt ein neues Energieversorgungssystem für SCARA-Roboter in Reinräumen auf den Markt: Die Clean SCARA Cable Solution besteht aus tribologisch optimierten Hochleistungskunststoffen und arbeitet auch in Hochgeschwindigkeitsanwendungen nahezu partikelfrei nach ISO-Klasse 2. Außerdem ist er stärker und benutzerfreundlicher als klassische Wellschläuche.

In der Elektronikproduktion können winzige, mit bloßem Auge unsichtbare Partikel verheerende Schäden anrichten und elektronische Komponenten, Halbleiter und Displays zerstören. Daher ist es wichtig, dass Maschinen wie SCARA-Roboter, die sich in weniger als einer Sekunde schnell entlang vier Achsen bewegen, so wenig Reibung und Verschmutzung wie möglich erzeugen.

Bei diesen Hochgeschwindigkeitseinsätzen besteht immer die Gefahr, dass sich winzige Partikel aus Wellschläuchen und -rohren lösen. Um zu verhindern, dass mikroskopisch kleine Verunreinigungen die Elektronik beschädigen, ist die Aufrechterhaltung hochreiner Herstellungsbedingungen von entscheidender Bedeutung.

So wie mikroskopisch kleine Ablagerungen die Produktion in der Elektronikbranche stillschweigend zerstören können, stellt Kontamination eine ständige Bedrohung dar, vor der man sich wachsam schützen muss. Da sich Maschinen mit hohen Geschwindigkeiten von weniger als einer Sekunde bewegen, besteht bei jeder Reibung die Gefahr, dass Partikel freigesetzt werden, die möglicherweise empfindliche Elektronik und Komponenten beschädigen könnten. Durch die Minimierung der Kontamination können Hersteller katastrophale Schäden im kleinsten Maßstab vermeiden.

„Eine Möglichkeit zu finden, Kabel und Schläuche an einem SCARA-Roboter in einem Reinraum zu führen, ist eine Wissenschaft für sich. „Schnelle Bewegungen sind purer Stress für das Material, wodurch unerwünschte Abriebpartikel freigesetzt werden“, sagt Matthias Meyer, Leiter des Geschäftsbereichs triflex und Robotik bei igus.

Aus diesem Grund hat igus das ursprünglich im Jahr 2020 entwickelte Energieversorgungssystem SCARA Cable Solution um eine Reinraumvariante erweitert.

„Die neue Clean SCARA Cable Solution ist ein reinraumtaugliches Energieversorgungssystem für Hochgeschwindigkeitsanwendungen – zuverlässig, kompakt, einfach zu bedienen und schnell nachrüstbar“, sagt Meyer.

ISO-Klasse 2: kaum Partikel in der Umgebungsluft, auch bei wildesten Bewegungen Herzstück des neuen Reinraum-Energieversorgungssystems ist der e-skin® soft, ein modularer e-ketten-Kabelträger, der Kabel und Schläuche bogenförmig vom Vertikalarm des Roboters zum Endeffektor führt. Seine trennbare Ober- und Unterschale können zu einem geschlossenen, staubdichten und wasserbeständigen Rohr kombiniert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass Partikel aus den Kabeln und Schläuchen auch bei wildesten Bewegungen nicht von innen in die Umgebungsluft gelangen.

„Um die Belastung der Kabel zu reduzieren und ihre Haltbarkeit zu erhöhen, haben wir für die Anschlüsse an den festen und beweglichen Enden des Energieversorgungssystems eine drehbare Halterung vorgesehen“, sagt Meyer. „Das ist das Besondere am Energieversorgungssystem. Gleichzeitig sind die Drehlager so ausgelegt, dass sie selbst bei dynamischsten Bewegungen nahezu partikelfrei sind.“

Auch die e-kette selbst ist dank tribologisch optimiertem Hochleistungskunststoff besonders abriebfest. Dies bestätigt die ISO-Zertifizierung durch Experten des Fraunhofer-Instituts. Die Clean SCARA Cable Solution verfügt über die ISO-Klasse 2 und ist somit so abriebfest, dass sich im Betrieb maximal 100 Partikel bis zu einer Größe von 0,1 Mikrometer in einem Kubikmeter Luft befinden. Zum Vergleich: Ein Blatt Papier ist 80 Mikrometer dick, also 800-mal so dick wie ein Partikel.

Saubere SCARA-Kabellösung als Alternative zu klassischen Wellschläuchen Mit seinem neuen Energieführungssystem bietet igus eine Alternative zu klassischen Wellschläuchen, die neben der Reinraumtauglichkeit noch zwei weitere Vorteile mit sich bringt. Erstens haben die beim SCARA am häufigsten verwendeten dünnen Wellschläuche kaum Eigensteifigkeit und sind daher anfällig für Knicke. Es gibt kein Lager, das die Torsion aufnimmt, und es kann leicht reißen.

„Im Gegensatz zu Wellschläuchen trägt sich die Clean SCARA Cable Solution selbst und verfügt über ein einzigartiges Drehlager. Damit ist es ideal für kurze freitragende Längen und hochdynamische Anwendungen“, sagt Meyer. „Die ovale Kettengeometrie ist besonders bei Querkräften von Vorteil, da sie zusätzliche Festigkeit bietet.“ Standard-SCARA-Energieführungslösungen nutzen statische Verbindungen am beweglichen und am festen Ende. Dies führt zu einer unnötigen Ermüdung des Wellrohrs an beiden Stellen und zu einem erhöhten Verschleiß des Kabelpakets. Die Clean SCARA-Kabellösung verwendet Drehanschlüsse an beiden Enden, wodurch mechanische Belastungen für das Energieversorgungssystem nahezu ausgeschlossen sind. Angesichts der hohen Geschwindigkeiten, die bei Scara-Anwendungen zu beobachten sind, ist diese Verbesserung bahnbrechend.

Der zweite Vorteil gegenüber dem Wellschlauch besteht darin, dass sich die Clean SCARA Cable Solution durch das Reißverschlussprinzip leicht öffnen lässt und dem Anwender ein schnelles Einführen von Kabeln und Schläuchen ermöglicht. Eine optionale Innenaufteilung bietet zusätzlichen Schutz, den Wellschläuche nicht bieten können. Auf Wunsch erhält der Kunde die neue Reinraum-Energiekette als anschlussfertiges Komplettsystem mit igus chainflex Leitungen. Es stehen über 900 hochflexible Kabel der IPA-Klasse 1 zur Verfügung.

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