Flexible Roboterzelle der nächsten Generation

Roboterzellen bieten bei der Vor- und Endreinigung von Powertrain-Bauteilen wie beispielsweise Zylinderköpfen, Motorblöcken und Kurbelgehäusen nicht nur eine hohe Flexibilität. Sie ermöglichen die Reinigung der Werkstücke auch in kurzen Taktzeiten und sind daher unverzichtbare Produktionsmittel in modernen Motoren- und Getriebefertigungslinien. Mit über 400 gebauten Roboteranlagen verfügt Dürr Ecoclean hier einerseits über viel Erfahrung und andererseits über zahlreiche Rückmeldungen von Kunden zum Optimierungspotenzial. Beides ist in die Entwicklung der neuen Roboterzelle «EcoCFlex 3» eingeflossen, die in zwei Baugrössen als 3M- und 3L-Variante zur Verfügung steht.

 

Bei der neuen Roboterzelle «EcoCFlex 3» ersetzt eine CNC-Steuerung für die Anlage und den integrierten Scara-Manipulator die bisher erforderlichen SPS- und Robotersteuerungen. Die Teiletrocknung erfolgt komplett ohne Druckluft im energieeffizienten und schnellen Vakuumtrockner «EcoCDry».

Massgeschneiderter Scara-Manipulator statt modifiziertem Roboter

Ein wesentliches Element ist der Roboter. Hier kommen üblicherweise adaptierte Standardausführungen zum Einsatz. Diese Roboter sind jedoch trotz umfangreicher Anpassungen den harschen Bedingungen in Reinigungsanlagen mit Feuchtigkeit, hohen Temperaturen und Chemieeinsatz nicht immer gewachsen. Es kommt daher oftmals zu ungeplanten Ausfällen und kostspieligen Reparaturen. Dieses Problem wurde bei der neuen Roboterzelle gelöst.

In dieser Reinigungsanlage ersetzt ein von Dürr Ecoclean entwickelter Scara-Manipulator den handelsüblichen Sechsachsen-Knickarmroboter. Dieses Handlingsystem wurde speziell für den Einsatz in einer Roboterzelle konstruiert und wird komplett aus hochfestem Aluminium und Edelstahl gefertigt. Es benötigt weder Lackierung noch Schutzjacke. Durch die Schutzklasse IP 69 ist der Scara-Manipulator für Hochdruckwasserstrahl geeignet und tauchfest sowie für Kabinentemperaturen von bis zu 65 °C ausgelegt. Die eingesetzte Reinigungschemie kann im pH-Bereich von 6 bis 10 gewählt und ohne Freigabe durch einen externen Roboterlieferanten eingesetzt beziehungsweise gewechselt werden.

Eine gemeinsame CNC-Steuerung für den Scara-Manipulator und die Reinigungsanlage ersetzt die bisher erforderliche SPS- und Robotersteuerung. Dies vereinfacht und beschleunigt Programmierung, Bedienung, Wartung und Inbetriebnahme bei einem Werkstückwechsel wesentlich. Die Sensorik für die Kalibrierung des Scara-Manipulators ist bereits integriert.

 

Der Scara-Manipulator wurde speziell für die harschen Bedingungen in Reinigungsanlagen entwickelt. Er wird komplett aus hochfestem Aluminium und Edelstahl gefertigt und benötigt weder Lackierung noch Schutzjacke.

Innovative Prozesstechnik für hohe Qualität und kurze Taktzeiten

Eine Spaltflutdüse lenkt den Wasserstrahl im Gegensatz zur konventionellen Runddüse über die gesamte Werkstücklänge fokussiert auf die zu reinigenden Bereiche. Ausgestattet ist die Anlage auch mit einer so genannten Hybriddüse mit variabler Mischkammer. Damit lassen sich Hochdruck- und Niederdruckanwendungen sowie das Injektionsflutwaschen flexibel in einer Reinigungsstation durchführen. Alle Reinigungsprozesse sowie das Hochdruckentgraten erfolgen unterhalb der Badoberfläche, was zum verringerten Geräuschpegel von nur 72 dB(A) beiträgt. Die Nebenzeiten für den Transport der Werkstücke innerhalb der Arbeitskammer reduzieren sich durch die innovative Prozesstechnik ebenfalls spürbar. So sind in Verbindung mit dem modularen Schleusenkonzept anforderungsgerechte Reinigungsergebnisse in Taktzeiten ab 30 s erzielbar.

Geht es um Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit, überzeugt die neue Roboterzelle mit einem Energieverbrauch von nur 30 kWh. Die Kontrolle macht das optionale Energie-Monitoring-System einfach. Es zeigt die aktuellen Verbrauchswerte, beispielsweise für Strom, Druckluft, Kühlwasser und Heizung, in Echtzeit an und speichert sie. Der Energieverbrauch lässt sich pro Takt, pro Schicht oder pro Stunde erfassen. Über eine Eingabemaske kann man die kundenspezifischen Tarife für die einzelnen Energieträger einfach eingeben. Dadurch ist es möglich, die Reinigungskosten pro Werkstück exakt zu kalkulieren.

 

Grosse Türen auf der Rückseite ermöglichen den einfachen Zugang für Wartungsarbeiten und die problemlose Aufstellung mehrerer Anlagen nebeneinander.

Energieeffiziente Teiletrocknung ohne Druckluft

Die geringe Aufstellfläche von 32 m² wurde unter anderem dadurch möglich, dass in der Zelle kein Platz für das Trocknen mit Druckluft «verschwendet» wird. Dieser Arbeitsschritt erfolgt im «EcoCDry», einem neu entwickelten, hocheffizienten Vakuumtrockner ohne vorgeschaltetes Abblasen mit Druckluft. Das Werkstück kühlt dadurch vor der Vakuumtrocknung nur leicht ab. Der geringe Temperaturverlust und der vollständige Wegfall von Druckluft tragen dazu bei, dass der Energiebedarf des neuen Vakuumtrockners um rund 65% geringer ist als bei einer Vakuumtrocknung mit vorgeschaltetem Druckluftblasen – bei einem kalkulierten Druckluftverbrauch von zwei Normkubikmetern pro Bauteil. Das Vakuum wird in den Nebenzeiten im Druckbehälter erzeugt. Dies führt zu etwa 50% kürzeren Taktzeiten gegenüber einem mit Druckluftblasen und Vakuumtrocknung kombinierten System. Der neue Vakuumtrockner «EcoCDry» eignet sich auch für die Nachrüstung bestehender Roboterzellen.

 

Beim neuen hocheffizienten Trocknungssystem wird das Vakuum in den Nebenzeiten erzeugt. Dadurch lassen sich sehr kurze Taktzeiten realisieren.

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