Mit einem CO2-Laser ausgestattete Roboter können in Instrumententafeln von Automobilen verdeckte Sollbruchstellen für Airbags einbringen. Je nach Instrumententafel-Variante ergeben sich Kosteneinsparungen zwischen 10 und 35 DM gegenüber separaten Airbag-Klappen.
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Oliver Bachmann ist Fachjournalist in Budenheim
Sie sind einer der neuesten Trends in der Automobilindustrie: integrierte Airbag-Klappen. Die bisher üblichen separaten Abdeckklappen werden durch verdeckte Sollbruchstellen in den Instrumententafeln ersetzt. Für das Pilotprojekt „Integrierter Beifahrer-Airbag im Opel Astra“ stellten die ABB Flexible Automation GmbH, Friedberg, und die Jenoptik Automatisierungstechnik GmbH, Jena, in Zusammenarbeit mit Johnson Controls Interiors GmbH, Burscheid, kürzlich ein lasergestütztes Verfahren zum Herstellen entsprechender Sollbruchstellen vor.
Die wesentlichen Vorteile, die für den Einsatz des Verfahrens sprechen, sind nach Angaben der beteiligten Unternehmen:
Kosteneinsparungen zwischen 10 und 35 DM, abhängig von der gewählten Instrumententafel-Variante,
geringere Probleme beim Einbau,
Gewichtsreduktion sowie
eine identische Oberfläche von Instrumententafel und Airbag-Klappe.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das bessere Öffnungsverhalten im Vergleich zu einer separaten Airbag-Klappe.
Das bereits patentierte Verfahren ermöglicht durch Abtrag eine definierte lineare Schwächung des Kunststoffmaterials. Eingesetzt werden robotergestützte CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10,6 µm und einer Ausgangsleistung von 1000 W. Zur Materialbearbeitung läßt sich der Laserstrahl mittels eines Schneidknopfs auf einen Brennfleck von 0,2 mm Durchmesser fokussieren. Die Intensität des Strahls liegt im Brennpunkt so hoch, daß das Material verdampft und so eine Nut entsteht.
Wiederholgenauigkeit des Roboters liegt bei ±0,07 mm
Geführt wird der Laser von einem 6-Achs-Industrieroboter der IRB-Serie von ABB. Der IRB 4400/45 besitzt eine Handhabungskapazität von 45 kg und eine Reichweite von 1,95 m.
Die Herstellung der Sollbruchstellen ist ein anspruchsvolles Verfahren. Es läßt sich nur mit Robotern realisieren, die über eine hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit verfügen. Der IRB erreicht eine Wiederholgenauigkeit von ±0,07 mm. Roboter der beschriebenen Art werden in der Kunststoffbearbeitung für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören das Fräsen, Schneiden und Oberflächenbearbeiten mit Brennern, das Laserschweißen und -schneiden, aber auch das Teilehandling beim Beschicken der Maschinen.
Die Kontrolle des von Jenoptik eingesetzten IRB 4400 übernimmt die aktuelle ABB-Robotersteuerung S4C. C steht dabei für konfigurierbar. Mit dieser Steuerung sind sämtliche Prozesse, an denen der Roboter beteiligt ist, bequem per Handeingabegerät zu programmieren. In verschiedenen Bedienebenen werden Betriebs-, Management- und Programmierfunktionen für jede einzelne Applikation und für jedes Bewegungsprogramm separat festgelegt. Mit der in die Steuerung integrierten Funktion Quick-Move lassen sich Taktzeiten im Vergleich zu herkömmlichen Steuerungen um bis zu 25 % reduzieren.
Oftmals müssen Roboter, Bearbeitungsstationen sowie Transport- und Sicherheitssysteme in ein übergreifendes industrielles Kommunikationskonzept eingebunden werden. Daher ist die Steuerung S4C sowohl für die Kommunikation mit unterschiedlichen Feldbussen, unter anderem CAN, Profibus, Interbus-S, sowie für die Kommunikation mit PC-Systemen über Ethernet oder serielle Schnittstellen ausgerüstet. Damit kann sie problemlos in Funktionszellen, wo sie oft die Aufgabe der Mastersteuerung übernimmt, oder in umfangreiche mehrstufige Automationssysteme und Kommunikationshierarchien eingebunden werden.
Neben der in den meisten Fällen bevorzugten Teach-In-Programmierung sind sämtliche ABB-Roboter mit dem Software-Tool Desk-Ware auch offline vom PC aus zu programmieren. Die mit diesem Paket generierten Daten kann der Anwender auch an die von ABB angebotenen 3D-Simulationsprogramme überspielen.
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