Bis in die letzte Ecke 3-D-Ketten versorgen Reinigungsroboter in der Automobilindustrie

Staub, Fasern und kleinsten Partikeln den Kampf anzusagen: Das ist es, worauf sich Wandres micro-cleaning spezialisiert hat. Dazu greift das in Buchenbach-Wagensteig im südlichen Schwarzwald beheimatete Unternehmen auf sehr sanfte Methoden zurück. Immerhin gilt es die zu säubernden Oberflächen trotz Reinheitsgebot vor Beschädigungen zu schützen. Das gilt vor allem in der Automobilindustrie, wo hohe Qualitätsanforderungen gestellt werden: \“In diesem Umfeld bewährt sich unsere 3-D-Mikro-Reinigung vor der Endlackierung. Bei vielen namhaften Herstellern kommt unser Reinigungsverfahren mit der Roboter-Schwertbürste zum Einsatz\“, verrät der für die Produktentwicklung im Technikum zuständige Wandres-Mitarbeiter Martin Weber. Diese eignet sich besonders zum Reinigen von komplexen Geometrien und macht sogar bei Kanten und Sicken alles \’klar\‘. Wobei die tatsächliche Reinigungsleistung einer Wandres-Spezialbürste vorab im hauseigenen Technikum genauestens überprüft wird. Ein Mehrachsroboter führt zu diesem Zwecke aufschlussreiche Dauertests mit unterschiedlichsten Oberflächenstrukturen durch – und das schon seit über zweieinhalb Jahren mit einer Verfahrgeschwindigkeit von rund 300 bis 400mm/s. Eine Belastungsprobe für den Roboter, die anfangs gar nicht so einfach zu meistern war: \“Ursprünglich waren alle Roboterleitungen mit werksseitig vorhandenen Schutzschläuchen vor mechanischen Beschädigungen geschützt worden. Das hatte aber nicht funktioniert. Permanent waren sie gerissen bzw. hatten sich durchgescheuert, mit dem Resultat, dass die gesamte Testanlage stillstand. Deshalb hatten wir nach einer technischen Lösung gesucht, die die diversen Leitungen sicher und dauerhaft schützt\“, blickt Martin Weber zurück. Bei igus wurde er fündig. Bewährte Qualität Wandres micro-cleaning arbeitet seit über 20 Jahren mit dem Energiezuführungsexperten igus zusammen. Beim Spezialbürsten-Test-Roboter im Technikum wurden im Nachrüstverfahren alle sechs Achsen mit unterschiedlichen dreidimensional beweglichen Energieketten ausgerüstet. Um die kreisförmige Bewegung der Achse 1, der Drehachse, kümmert sich nun eine \’Twister Chain\‘. Diese spiralförmige modulare Energiezuführung eignet sich für kreisförmige Bewegungen bis zu 540° und kann online konfiguriert werden. Die \’Twister Chain\‘-Systeme werden auf Wunsch inklusive Führungsrinne geliefert und sind komplett vormontiert. Sie werden lediglich an der Anlage verschraubt und können so innerhalb kurzer Zeit in Betrieb genommen werden. Schläuche und Leitungen werden sicher geführt, der Abrieb reduziert sich deutlich, die Laufruhe steigt. Auf den Achsen 2 bis 6 kommen mehrdimensional bewegliche Energiezuführungen aus der \’Triflex R\‘-Familie zum Einsatz. Aufgrund ihres runden Designs gleitet die Kette über die Außenkontur des Roboters, verkantet nicht und hakt nicht ein. Zudem verlängert die glatte Innenkontur die Lebensdauer der zu führenden Leitungen um ein Vielfaches. Die Achsen 2 und 3 des Wandres-Roboters sind mit der leicht handhabbaren \’Triflex R light\‘ ausgerüstet, einer funktionssicheren Lösung für weniger komplexe Bewegungen, während bei den Achsen 4 bis 6 das kompakte \’Triflex RS\‘-Set zum Einsatz kommt. Keine Schlaufen, kein Verhaken Durch die geringe Bauhöhe bzw. der Kettenführung parallel zum Roboterarm lassen sich mit dem \’Triflex RS\‘-Set-Anwendungen auf engem Bauraum umsetzen. Durch den Einsatz von Feder-stäben innerhalb der Kette wird eine gerichtete Vorspannung erzeugt und so eine komplette oder teilweise Versteifung erreicht. Ähnlich dem Prinzip einer Angelrute werden automatische Rückzugsmechanismen ermöglicht, die eine Schlaufenbildung und einen Leitungsstress am Roboterkopf verhindern. Außerdem wird die Kette durch die gerichtete Vorspannung vom Arbeitsraum fern gehalten. Kollisionen lassen sich somit vermeiden. Das \’Triflex RS\‘ Universalmodul lässt sich direkt an allen Befestigungspunkten am Roboter montieren. Bei Wandres wurde es in der sogenannten \’Easy\‘-Ausführung gewählt, zum schnellen Eindrücken von Leitungen und Schläuchen per Hand. Bei dieser Variante sind die Leitungen stets sichtbar und von außen zugänglich, was den Austausch oder das Nachrüsten einer einzelnen Leitung oder eines gesamten Leitungspaketes erleichtert und beschleunigt. Ein Kürzen und Längen der Roboterketten ist aufgrund ihres modularen Aufbaus aus Einzelelementen an jeder beliebigen Stelle möglich. Beweglich und zugfest Die hohe Zugfestigkeit des Energiekettensystems wird über das sogenannte \’Trailer-Prinzip\‘ erreicht. Dieses funktioniert wie eine Anhängerkupplung eines PKWs. Pfanne und Kugel bilden nach dem Einrasten eine bewegliche Verbindung, welche geschmeidige Bewegungen in allen drei Achsen und optimalen Kraftfluss kombiniert. Es ist eine Verdrehung von ca. ±10° pro Kettenglied möglich. Ein Führen der Leitungen um schwierige Geometrien wird dadurch unterstützt. Hinzu kommt eine definierte Bewegungsfreiheit: Der Biegeradius ist in allen Richtungen gleich, was ebenfalls die Lebensdauer von Kette, Leitungen und Schläuchen erhöht. Das alles sind für Wandres wesentliche Funktionen, denn der 6-Achs-Roboter im Technikum ist Tag und Nacht im Einsatz. Martin Weber: \“Die Energiezuführungen müssen vielfältige Bewegungsabläufe der Schwertbürste aushalten.\“ Hinzu komme die Vielzahl an hinterlegten Programmen. In den Lackierstraßen der Automobilindustrie herrsche in der Regel die Losgröße 1. Im Rahmen der Simulation testet Wandres folglich unterschiedliche Softwarelösungen, die wiederum Auswirkungen auf die Bewegungsabläufe des Roboters haben.