Anwendungs-Spotlight Farason Corporation: Kabelführung für Roboterarm

Seit über 30 Jahren entwirft und beliefert die Farason Corporation kundenspezifische Automatisierungs- und Robotersysteme an Hersteller und lieferte über 900 Anlagen nach Nordamerika, Asien, Südamerika und Europa. Farason ergänzte seine Produktion mit Markforged 3D-Druckern, um die Design- und Produktionsmöglichkeiten zu erweitern, um sein Versprechen gegenüber Kunden einzuhalten, einzigartige Lösungen bereitzustellen, die exakt auf die individuellen Herausforderungen der Kunden zugeschnitten sind. Das Team von Farason hat 3D-gedruckte Schlauchklemmen entwickelt, die Luftleitungen entlang eines Roboterarms führen.

Das Team von Farason erkannte eine Schwachstelle bei der Konstruktion einer Maschine zum Anheben von Kartonlaschen für eine Anlage, die Produkte aus der Produktion auspackt, um klein verpackte Waren auf Verpackungslinien für den Vertrieb und den Einzelhandel umzulagern. Bei Tests mit der neuen Maschine stellten sie Probleme in einem späteren Prozessschritt fest, in dem offene Kartons während des Entleerens hängen blieben. Wie konnte das Problem gelöst werden? Die anfängliche Drehung in der Maschine zum Heben der Kartonlaschen wurde erhöht, um die Kartonfaltung weiter nach unten zu biegen und zu verhindern, dass die inneren Klappen beim Umkippen des Kartons hängen bleiben. Um dieses Problem zu beheben, musste die in Onyx® gedruckte Schlauchführungsschelle des Roboters zum Anheben der Kartonlaschen angepasst und umprogrammiert werden. Das Team erkannte aber auch, dass deshalb die Kabelführung an diesem Roboterarm überdacht werden musste.

Kabelführungen sind keine neue Herausforderung für Verpackungsmaschinenbauer. Die Suche nach den richtigen Positionen und Winkeln für das Anbringen, Ankleben, Durchführen oder sonstige Befestigen der verschiedenen Kabel und Schläuche, die für die Integration von externen Aktuatorsystemen und Sensoren in die Automatisierungskomponenten erforderlich sind, ist in der Produktionsumgebung allgegenwärtig. Wenn komplexe mehrachsige Roboterarmbewegungen hinzukommen, die zusätzlich stark rotieren, dann sind diese Probleme nicht mehr eine Frage der Ordnung, sondern von entscheidender Tragweite, vor allem, wenn Ihr Kunde die Wartung und Reparatur der Kabelführung selbst durchführt.

In der Vergangenheit wären in einer solchen Anwendung einfach mehr herkömmliches Klebeband und Kabelbinder verwendet worden. Christian erklärte: „Bis alles stimmt, hätten wir wahrscheinlich etliche Male von vorne beginnen und die Teile immer wieder überarbeiten müssen.“ Doch die Geschichte der Maschine endet nicht mit der Auslieferung: Im Laufe der Zeit übernahmen die Techniker in der Produktionshalle selbst die Verantwortung für die Wartung und Instandhaltung der Maschine. „Wenn ein Techniker im Werk die Maschine auseinandernehmen muss, um sie zu reinigen, und dann ein Teil davon falsch einbaut, kann dies zu großen Problemen mit der Maschine führen.“

Die für den FANUC-Arm programmierte, geänderte Aktion und die große Rotation der Kartonlaschen-Hebevorrichtung bedeuteten, dass die Planung der Schlauchführung eine funktionelle Rolle im langfristigen Einsatzplan der Maschine spielte. Markforged unterstützte das Farason-Team bei der Erfüllung dieser Anforderungen mit einer professionell gefertigten Lösung, die beim Kunden gut ankam: eine Lösung, die von Anfang an den Zugang für zukünftige Reparaturen und Wartungen im Blick hatte.

Das Team von Farason entwarf eine Reihe von 3D-gedruckten Schlauchklemmen, die die beiden Luftleitungen von einem auf dem Roboter montierten Vakuumerzeuger zu beiden Seiten einer Stange mit Vakuumgreifern zum Anheben der Kartonlaschen führen. Mit dieser Kabelführung hat der Schlauch ausreichend Spiel, dass keine Knicke, Spannungen oder Druckabfälle auftreten, während Drehbewegungen entlang der Rotationsachse ohne Verdrehung oder Einklemmen möglich sind.

Richard Cook, F&E Support-Ingenieur bei Farason, entwarf die Maschine und arbeitete mit Christian Weder zusammen, um ihm zu zeigen, welche Probleme eine 3D-gedruckte Kabelführung lösen könnte. „Es sieht vielleicht wie eine schlichte Kabelführung aus, aber sie erfüllt eine entscheidende Funktion“, erklärt Cook. „So wie sich der Roboter auf und ab bewegt und dreht, sind diese Klemmen und Endverbinder notwendig, um den Schlauch und das Anschlussstück eng an der Stange zu halten, damit sie den Deckel der Verpackung nicht berühren.“

Die Maschine wurde so konstruiert, dass sie fünf verschiedene Kartongrößen mit unterschiedlicher Breite und Länge öffnen kann. Cook zeigte, wie wichtig es war, eine einzigartige Möglichkeit zu finden, um dieses Problem zu bewältigen, anstatt die Verkabelung nur an einer Position auszurichten, „weil uns dies die Gelegenheit gab, dem Radius zu folgen, den die Lasche bei jeder Option macht.“

Das Team stellte die produktionsfertigen Teile, die mit der Maschine geliefert werden, mit Markforged her und wählte Onyx als Druckmaterial.

Die für diese Anwendung entwickelte Lösung von Markforged stellte den Beginn eines neuen Konzepts für das Team dar. „Wir haben die Konstruktionsabsicht [für die Kabelführung] durch die Verwendung von gedruckten Teilen hier dauerhaft in der Praxis gelöst“, so Weder. „So wird sichergestellt, dass die Maschine immer wieder so zusammengebaut wird, wie sie geliefert wurde.“

Vorteile von Markforged

• Erstellen Sie maßgeschneiderte Lösungen zur Roboterintegration On-Demand.
• Verkürzen Sie die Vorlaufzeit für produktionsfertige Teile auf wenige Stunden.
• Das Team von Farason berichtet, dass die Kosten für Teile gegenüber der externen Fertigung vergleichbarer Teile um bis zu 90 % sinken.
• Erhöhen Sie die Gesamtanlageneffektivität (OEE), verhindern Sie Probleme in einer überfüllten Zelle und halten Sie die Betriebszeit der Fertigungslinie hoch.
• Reduzieren Sie die Lagerkosten durch Drucken On-Demand.