Feucht wischen – 3D-Ketten versorgen Mehrachsroboter in der Automobilindustrie

Herzstück unseres Technikums ist ein Roboter, der ununterbrochen im Einsatz ist“, berichtet Martin Weber von der Wandres micro-cleaning in Buchenbach-Wagensteig im südlichen Schwarzwald. Das Unternehmen ist auf die Entwicklung und Produktion von bürst- und lufttechnischen Reinigungssystemen spezialisiert.

Im Wandres-Technikum werden mit einem Mehrachsroboter Dauertests gefahren, die die Reinigungsqualität und -ergebnisse der Spezialbürste bei unterschiedlichsten Oberflächenstrukturen überprüft.

Die Roboter-Schwertbürste eignet sich besonders zum Reinigen von komplexen Geometrien, die mit alternativen Verfahren nicht erreichbar sind. Kanten und Sicken können bei entsprechender Programmierung optimal gereinigt werden. Die Verfahrgeschwindigkeit des Roboters beträgt rund 300 bis 400 Millimeter pro Sekunde. Es ist sowohl Takt- als auch Durchlaufbetrieb möglich. Roboter-Schwertbürsten kommen vor allem in Füller- und Decklacklinien in der Automobilindustrie zum Einsatz. Aber auch Kunststoffteile wie Stoßfänger können vor der Beflammung als Vorstufe der Lackierung gereinigt werden.

Grundlage des Vorgangs ist das patentierte „Ingromat“-Verfahren des Unternehmens. Es handelt sich um ein spezielles Feuchtwischverfahren. Mit ihm werden häufig auftretende elektrostatische Aufladungen deutlich minimiert und anhaftende Stäube und Partikel sicher entfernt.

Der Sechs-Achs-Roboter ist im Technikum seit mehr als zweieinhalb Jahren im Betrieb. „Ursprünglich waren alle Roboterleitungen mit werksseitig vorhandenen Schutzschläuchen vor mechanischen Beschädigungen geschützt“, blickt Martin Weber zurück. „Das hat aber nicht funktioniert. Permanent waren sie gerissen oder durchgescheuert – mit dem Resultat, dass die gesamte Testanlage stillstand. Deshalb haben wir nach einer technischen Lösung gesucht, die die Leitungen sicher und dauerhaft schützt.“

Seit mehr als 20 Jahren arbeitet der Spezialist für Oberflächenreinigung dazu mit Igus zusammen. In nahezu allen Reinigungsanlagen von Wandres für die verschiedensten Branchen kommen Energieketten aus dem umfassenden Baukasten der Kölner zum Einsatz. Im vorliegenden Fall wurden alle sechs Achsen mit unterschiedlichen dreidimensional beweglichen Energieketten ausgerüstet. Bei der kreisförmigen Bewegung der Achse eins, der Drehachse, bewährt sich eine „Twister Chain“. Diese spiralförmige modulare Energiezuführung eignet sich für kreisförmige Bewegungen bis 540 Grad und kann online konfiguriert werden. Die Twister Chain-Systeme werden auf Wunsch samt Führungsrinne geliefert und sind komplett vormontiert. Sie werden lediglich an der Anlage verschraubt und können innerhalb kürzester Zeit in Betrieb genommen werden.

Auf den Achsen zwei bis sechs arbeiten die mehrdimensional beweglichen Energiezuführungen aus der „Triflex R“-Familie. Diese montageschnellen Schlauchpakete für die Roboterindustrie verringern Ausfallzeiten, bringen Stabilität und Sicherheit, vom großen Schweiß- bis hin zum kleinen Palettierroboter. Aufgrund ihres runden Designs gleitet die Kette über die Außenkontur des Roboters, verkantet nicht und hakt nicht ein. Die glatte Innenkontur verlängert die Lebensdauer der zu führenden Leitungen um ein Vielfaches. Die Achsen zwei und drei des Wandres-Roboters sind mit der besonders leicht handhabbaren Variante „Triflex R light“ ausgerüstet.

Das ist eine funktionssichere Lösung für weniger komplexe Bewegungen. Bei den Achsen vier bis sechs hingegen kommt das kompakte „Triflex RS“-Set zum Einsatz. Mit diesem Universalmodul wird die Energiekette immer platzsparend parallel zum Roboterarm geführt. Das Modul lässt sich direkt an allen Befestigungspunkten am Roboter montieren. Im vorliegenden Fall wurde es in der sogenannten „Easy“-Ausführung gewählt zum schnellen Eindrücken von Leitungen und Schläuchen per Hand. Die Leitungen sind bei dieser Variante stets sichtbar und von außen zugänglich.

Keine Schlaufen, kein Verhaken
Durch die geringe Bauhöhe und die Kettenführung parallel zum Roboterarm lassen sich mit dem „Triflex RS“-Set sicher Anwendungen auf engstem Bauraum realisieren. Durch den Einsatz von Federstäben innerhalb der Kette wird dabei eine gerichtete Vorspannung erzeugt und so eine komplette oder teilweise Versteifung erreicht. Ähnlich dem Prinzip einer Angelrute lassen sich automatische Rückzugsmechanismen realisieren, so dass weder Schlaufenbildung noch Leitungsstress am Roboterkopf entsteht. Zudem wird durch die gerichtete Vorspannung die Kette aus dem Arbeitsraum herausgehalten, damit es zu keinen Kollisionen kommt. Neu bietet Igus für sein Triflex RS-Set überdies jetzt – für 43 unterschiedliche Robotertypen – passende Adapterkonsolen ab Lager an. Unter http://www.igus.de/triflexkonsole können 3D-CAD-Dateien zum Auslegen kostenlos heruntergeladen werden.
Durch ihren modularen Aufbau mit Einzelelementen können die mehrdimensional beweglichen Triflex R-Roboterketten jederzeit in der Länge angepasst werden. Ein Kürzen und Längen ist an jeder beliebigen Stelle möglich. Auch der Austausch oder das Nachrüsten einer einzelnen Leitung oder eines gesamten Leitungspaketes erfolgt ohne großen Zeitaufwand einfach am Roboter, da die Ketten schnell von außen befüllt werden können. Die hohe Zugfestigkeit des Energiekettensystems wird über das sogenannte „Trailer-Prinzip“ erreicht. Die einzelnen Elemente sind nicht durch störende Stahlseile oder ähnliches miteinander verbunden, sondern wie bei einer Anhängerkupplung (Kugel-Pfanne-Prinzip). Das sorgt für Beweglichkeit in alle drei Richtungen. Es ist eine Verdrehung von etwa plus/minus zehn Grad pro Kettenglied möglich. Hierdurch wird ein Führen der Leitungen um schwierige Geometrien unterstützt. Hinzu kommt eine definierte Bewegungsfreiheit: Der Biegeradius ist in allen Richtungen gleich, was ebenfalls die Lebensdauer von Kette, Leitungen und Schläuchen erhöht. bw

Halle 17, Stand J02