Ein KUKA Roboter aus der KR QUANTEC Foundry-Familie steht bei einem süddeutschen Automobilhersteller in einer Waschzelle. Dort führt er Bauteile millimetergenau den Reinigungsdüsen zur Reinigung zu.
Roboter sind aus der Automobilproduktion nicht mehr wegzudenken. Ein KUKA Roboter im BMW Group Werk Dingolfing kommt in einer Umgebung zum Einsatz, in der andere Industrieroboter nicht mehr arbeiten können. Der Roboter vom Typ KR 120 R2100 nano F exklusiv steht in einer Waschzelle und ist dabei Reinigungsmedien mit chemischen Zusätzen, hohen Temperaturen und hohen Reinigungsdrücken ausgesetzt.
Industrieroboter zeichnen sich insbesondere durch hohe Präzision, kurze Taktzeiten und hohe Flexibilität aus. Der KR QUANTEC nano F exclusive des Augsburger Automatisierungskonzerns KUKA bietet als Waschprofi darüber hinaus einen weiteren Vorteil: er ist speziell für die extremen Bedingungen in Reinigungsanlagen ausgelegt. Reinigungsmedien, hohe Luftfeuchtigkeit und chemische Zusätze können ihm nichts anhaben. „Aufgrund seiner Robustheit und Flexibilität hat man sich für diesen Roboter entschieden“, nennt Robert Heimerl, verantwortlich für Vertrieb & Projektleitung im Bereich Automatisierung bei der Schnupp GmbH &Co. Hydraulik KG, die wichtigsten Gründe für die Integration dieses Roboters in eine Waschzelle. Der Roboter führt dabei Bauteile, die in der
Dachkarosserie in verschiedenen Fahrzeug-Modellen verbaut werden, zur Reinigung von Umformmedien und Schmutzpartikeln, die beim Produktionsprozess auftreten können, an die Düsenstöcke zu. Die Schnupp GmbH mit Sitz in Bogen in Niederbayern ist auf den Anlagen- und Maschinenbau spezialisiert und stattet ihre Kunden aus der verarbeitenden Industrie und Automobilhersteller mit Komplettlösungen, etwa in Bereichen Automatisierung und Hydraulik, aus.
Reinigung in fünf Arbeitsschritten
Heimerl und sein Team waren mit der automatisierten Verkettung eines Produktionsprozesses betraut. Dabei werden Stahlbauteile in unterschiedlichen Größen in die gewünschte Form gebracht und endbearbeitet. Für die Konzeption und Umsetzung der Waschzelle, bei der es sich laut Heimerl um ein neues Waschsystem handelt, wurde eigens die Firma WK Systemtechnik GmbH & Co. KG beauftragt. „Die Herausforderung bei der Umsetzung lag darin, die Roboterwaschzelle in die Roboter-Verkettung zu integrieren. Aufgrund der räumlichen Gegebenheiten konnte keine Durchlaufreinigungsanlage installiert werden“, sagt Herbert Winter, Geschäftsführer der WK Systemtechnik, dessen Unternehmen aus dem niederbayerischen Spiegelau sich auf industrielle Roboterreinigungssysteme für den automatisierten InLine Reinigungsprozess spezialisiert hat.
Im ersten Arbeitsschritt nimmt der KR QUANTEC nano F exclusive das Bauteil vom Einlauf mit einem speziellen Mehrfachgreifer auf. In Schritt zwei wird der Hohlraum des Bauteils gereinigt. Dazu wird es vom Roboter millimetergenau der Innenreinigung zugeführt. Nach dem ersten Reinigungsschritt wird das Bauteil weiter zu den Reinigungsdüsen bewegt. Dort erfolgt die Außenreinigung. Anschließend erfolgt die Neutralisierung des Bauteilinnenraums durch eine VE-Spüle. Im letzten Schritt legt der Roboter, der während des gesamten Waschvorgangs das Bauteil stabil in der jeweiligen vorgegebenen Position hält, selbiges auf die Auslauftransporteinheit ab. Bevor es aus der Waschzelle hinausgefahren wird, wird es dort auch noch außen gespült.
Herausforderungen an den KUKA-Roboter: anspruchsvolle Umgebung, kurze Taktzeiten und unterschiedliche Bauteile
Die Umgebung, in der der KUKA Roboter seine Tätigkeit ausführt, ist für Industrieroboter normalerweise nicht geeignet, denn der Roboter ist großen Wassermengen ausgesetzt, denen zu 3% noch alkalische Reiniger beigesetzt sind. Daneben herrschen in der Waschzelle Temperaturen von 60° Celsius und mehr, was zu erheblichen Wasserdampf führt. Damit der KUKA Roboter durch die äußeren Einflüsse nicht zu Schaden kommt, wurden besondere Schutzvorrichtungen getroffen: Er besitzt eine komplette Kapselung der Mechanik und eine Druckluftbeaufschlagung des Mechanik-Innenraums. Der Kabelsatz ist vollständig innenliegend. Außerdem ist die Schutzoberfläche laugen-, säure-, hitze- und korrosionsbeständig. Das führt dazu, dass der Roboter – anders als die meisten anderen KUKA Roboter – nicht orange lackiert wird. Mit seinen Vorrichtungen erfüllt er die Bestimmungen der Schutzklasse IP69.
Ein weiterer Aspekt, der für den KUKA Roboter sprach, ist dessen hohe Flexibilität und die schnellen Taktzeiten. So ist es möglich, die Dauer des gesamten Waschvorgangs auf 45 Sekunden zu beschränken und Bauteile verschiedener Größe zu bearbeiten. „Die geforderten Taktzeiten und die unterschiedlichen Geometrien der Bauteile waren nur durch diese spezielle Roboterausführung möglich. Aufgrund des geringen Bauraums wäre die Bewegungsfreiheit eines herkömmlichen Roboters mit Roboterschutzanzug nicht ausreichend gewesen“, erklärt Winter.
Auch Heimerl ist mit der Anlage zufrieden, konnte doch der Wunsch des Kunden nach einem Bauteilhandling unter Spritzwasser erfüllt werden. Die Anlage hat sich seit der Inbetriebnahme
im Sommer 2015 bewährt. Mittlerweile gibt es bereits die nächsten Anfragen, weitere Reinigungsprozesse mittels einer Roboter-Reinigungsanlage zu automatisieren.
