Integriertes E-Antriebsgehäuse-Roboterreinigungssystem für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben

Das Big Bird Industrial integrierte E-Antriebsgehäuse-Roboterreinigungssystem wurde für die Nachbearbeitungsreinigung von Aluminiumgehäusen entwickelt, die in der Fertigung elektrischer Antriebsstränge für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben eingesetzt werden. Das System entfernt Bearbeitungs- und Gießrückstände vor der Endmontage und unterstützt die Mischmodellfertigung mit automatischem Werkzeugwechsel für mehrere Werkstückvarianten.

Die Anlage wird als schlüsselfertige Lösung inklusive Konstruktion, Fertigung, Installation und Inbetriebnahme bereitgestellt.

Werkstückanwendungen

Das System verarbeitet mehrere integrierte E-Antriebsgehäusevarianten für Anwendungen in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben:

Alle Werkstücke sind Aluminiumgehäuse für elektrische Antriebsstränge von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben. Das System ist mit einer automatischen Werkzeugwechselfunktion ausgestattet und ermöglicht die Bearbeitung mehrerer Werkstückvarianten über ein Spannvorrichtungs-System.

Automatischer Werkzeugwechsel und Mischbetrieb

Das System unterstützt einen vollautomatischen Mischbetrieb mit:

QR-Code-Erkennung

Ein COGNEX-QR-Code-Scansystem liest beim Einlegen automatisch die Werkstückidentifikation ein. Das System wählt anhand der QR-Code-Informationen das passende Reinigungsprogramm aus.

Bilderkennungssystem

Ein COGNEX-Vision-System identifiziert Typ und Orientierung des Werkstücks und leitet den Roboter für präzises Greifen und Handhaben.

Automatischer Werkzeugwechsel

Jeder Roboter ist mit einem automatischen Werkzeugwechsler (Stäubli) und einem Spannvorrichtungs-System ausgestattet, das vier Spannvorrichtungs-Sätze speichern kann. Das System wechselt die Spannvorrichtungen automatisch basierend auf der Werkstückidentifikation, wodurch ein nahtloser Mischbetrieb ohne manuelle Eingriffe möglich ist.

Drei-Roboter-Konfiguration

Das System nutzt drei FANUC-Roboter mit koordiniertem Arbeitsablauf:

• Roboter 1: Turbulente Reinigung + rotierende Hochdruckreinigung

• Roboter 2: Ultraschallreinigungs-Übergabe + punktgenaue Hochdruckreinigung

• Roboter 3: Hauptspülvorgang + Nebenspülvorgang + Trockenblasen

Mehrstufiger Reinigungsprozess

Das System kombiniert mehrere Reinigungstechnologien in einer automatisierten 11-Stufen-Sequenz:

Stufe 1: Beladen

Der Überkopf-Gantry-Roboter der automatischen Linie lädt das Werkstück automatisch auf die Ladepalette des Reinigungssystems. Das Förderbandsystem transportiert das Werkstück und die Palette zur Roboter-Abholposition.

Die Laderstation verfügt über:

• Automatisches QR-Code-Scannen zur Werkstückidentifikation (COGNEX)

• Vision-System zur Erkennung von Werkstücktyp und -ausrichtung (COGNEX)

• Zwei-Hand-Starttaster, Not-Aus-Schalter und Sicherheitslichtvorhänge

• Automatisches Luftabblasen der leeren Palettenpositionierstellen nach der Roboter-Abholung

• Kompatibilität mit manuellem und automatischem Lademodus

• Heber-Rollenförderer an beiden Enden für den automatischen Palettenkreislauf

Stufe 2: Turbulente und punktgenaue Reinigung (1,5 MPa)

Roboter 1 greift das Werkstück und überführt es in den turbulenten Reinigungstank, der bereits mit Reinigungsflüssigkeit vorgefüllt ist. Der Roboter wechselt flexibel die Ausrichtung des Werkstücks, während Düsen einen turbulenten Strahl gezielt auf alle Oberflächen lenken.

Während der turbulenten Reinigung greift die Roboterfassung in die Bohrungen der Wassermantelstopfen ein, um zu verhindern, dass Aluminiumspäne während der Reinigung in den Wassermantelraum eindringen.

Nach der turbulenten Reinigung öffnet sich das Ablaufventil für eine schnelle Entwässerung. Der Roboter positioniert das Werkstück an fest installierten Düsenkästen, die entsprechend dem Bohrmuster des Werkstücks angeordnet sind. Der Roboter ändert die Orientierung des Werkstücks, um jede Oberfläche mit den zugehörigen Düsenplatten auszurichten und so eine gezielte Reinigung aller Bohrungen sicherzustellen.

Nach der Reinigung überträgt der Roboter das Werkstück zur nächsten Station unter gleichzeitigem Schrägentwässern während des Transports. Die Reinigungspumpe füllt weiterhin den Turbulenztank auf, sodass dieser für das nächste Werkstück bereit ist.

Stufe 3: Rotierende Hochdruckreinigung (40 MPa)

Roboter 1 überträgt das Werkstück zur Station für rotierende Hochdruckreinigung. Rotierende Hochdruckdüsen liefern mit 40 MPa Reinigungsleistung gezielt an die betreffenden Bereiche des Werkstücks. Nach der Reinigung überträgt der Roboter das Werkstück zur nächsten Station unter gleichzeitigem Schrägentwässern während des Transports.

Stufe 4: Ultraschallreinigung

Roboter 1 überträgt das Werkstück auf die Positionierpalette der Ultraschallreinigungsstation. Während der Reinigung schließt sich automatisch der Deckel des Ultraschallbehälters. Diese Station verfügt über zwei Positionen, sodass jedes Werkstück zwei Ultraschallreinigungszyklen durchlaufen kann.

Nach der Ultraschallreinigung greift Roboter 2 das Werkstück von der Positionierpalette und überträgt es zur nächsten Station. Für Modellwechsel wird die Positionierpalette manuell ausgetauscht; sie ist einfach aufgebaut, leichtgewichtig und mit einer robusten Fehlvermeidung ausgeführt.

Stufe 5: Festpunkt-Hochdruckreinigung (40 MPa)

Roboter 2 überträgt das Werkstück zur Festpunkt-Hochdruckreinigungsstation. Lineare, feststehende Hochdruckdüsen liefern mit 40 MPa Reinigungsleistung gezielt an definierten Stellen. Nach der Reinigung überträgt der Roboter das Werkstück zur nächsten Station unter gleichzeitigem Neigen zum Ablaufen von Flüssigkeit. Ein kurzer Luftstoß entfernt überschüssige Reinigungsflüssigkeit, bevor das Werkstück die nächste Station betritt.

Stufe 6: Haupt-Sprühspülung

Roboter 2 platziert das Werkstück auf der Positionierpalette in dieser Station und fährt zurück. Die Stationsklappe schließt sich, und die Düsenbox senkt sich ab, um das Werkstück mit Sprühspülung zu reinigen. Spezielle Düsen führen für bestimmte Gehäuse eine Spülung der Wassermantelstopfen durch.

Nach der Spülung kehrt die Düsenbox in ihre Ausgangsposition zurück, die Stationsklappe öffnet sich, und Roboter 3 entnimmt das Werkstück und überführt es zur nächsten Station. Für Modellwechsel wird die Positionierpalette manuell ausgetauscht; sie ist einfach und leicht konstruiert und verfügt über eine robuste Fehlerrückmeldung.

Stufe 7: Sekundäre Sprühspülung

Roboter 3 greift das Werkstück und führt die sekundäre Sprühspülung durch. Spezielle Düsen führen für bestimmte Gehäuse eine Spülung der Wassermantelstopfen durch (Reinigungsrichtung entgegen Stufe 6). Nach der Spülung überführt Roboter 3 das Werkstück zur nächsten Station.

Stufe 8: Festpunktbetrieb mit Trocknung durch Luftstrom

Roboter 3 führt während des Transfers eine Neigungs-Entwässerung durch und positioniert dann das Werkstück an feststehenden Düsenkästen, die entsprechend den Bohrmuster des Werkstücks angeordnet sind. Druckluft sorgt für gezieltes Abblasen aller Löcher und Durchgänge.

Spezielle Düsen für Wasserbohrungen ermöglichen das Abblasen von Stopfen bei bestimmten Gehäusen, wodurch sichergestellt wird, dass Kühlwassermantel-Flüssigkeit vollständig abfließen kann. Nach dem punktgenauen Abblasen führt der Roboter ein flächendeckendes Abblasen über die Oberfläche des Werkstücks durch. Nach dem Trocknen platziert Roboter 3 das Werkstück auf der sauberen, trockenen Positionierpalette am Ausgang.

Stufe 9: Sekundäres Abblasen

Werkstück und Palette werden zu dieser Station transportiert. Die Stationsklappe schließt sich, und Düsenkästen blasen sowohl Werkstück als auch Palette ab. Diese Station verfügt über ein automatisches Reinigungs-/Trocknungsprogramm für Paletten, wobei Reinigungs- und Abblasleitungen automatisch umgeschaltet werden können.

Stufe 10: Vakuumtrocknung

Das Werkstück wird in die Vakuumkammer transportiert. Die obere Vakuumhaube fährt mittels Zylinderbetätigung aus und umschließt das Werkstück in einer abgedichteten Kammer. Die Vakuumpumpe evakuiert die Kammer und entfernt restliche Feuchtigkeit aus inneren Hohlräumen und Sacklöchern.

Stufe 11: Kühlung und Entladung

Das Werkstück wird zum Entladeplatz transportiert. Kühlventilatoren senken die Komponententemperatur am Ausgang auf 20 ± 3 °C. Der Ausgang kann bis zu vier Werkstücke in der Warteschlange halten. Alle Ausgangs-Förderbänder sind mit Schutzabdeckungen ausgestattet, um eine Sekundärkontamination zu verhindern. Hubrollenförderer an beiden Enden führen leere Paletten über das untere Förderband zurück zur Roboterplatzierposition. Das System reserviert Platz für die spätere Ergänzung einer Palette-Reinigungs- und -Trocknungsstation.

Technische Sauberkeitskontrolle

Bei der Fertigung elektrischer Antriebsstränge für Fahrzeuge mit alternativen Antrieben beeinflusst die Sauberkeit der inneren Durchgänge des E-Antriebsgehäuses direkt die Leistung und Zuverlässigkeit der elektrischen Antriebseinheiten.

Das System ist darauf ausgelegt, die strengen Sauberkeitsanforderungen für jede Werkstückvariante zu erfüllen:

Die Trockenqualität wird durch Abwischen der Werkstückoberflächen mit Filterpapier überprüft – keine sichtbaren Feuchtigkeitsflecken und kein Wasserdampf beim Durchblasen aller Lochtypen.

Fortgeschrittene Filterungssteuerung

Das System verwendet ein mehrstufiges Filtersystem:

Alle Filter verfügen über eine Vorwarnfunktion und eine Alarmfunktion bei Verstopfung. Ölabscheider mit Schwimmkörper und bandförmige Ölabscheider entfernen oberflächliches Öl aus der Reinigungsflüssigkeit, um deren Lebensdauer zu verlängern.

Robotersystem

Das System nutzt drei FANUC-Roboter:

Alle Roboter sind vollständig wasserdicht (Schutzart IP67), korrosionsbeständig gebaut und besitzen dicht verschlossene Sensoren. Jeder Roboter verfügt über einen automatischen Werkzeugwechsler (Stäubli) sowie Zugriff auf eine Werkzeughalter-Bibliothek mit vier Werkzeughalter-Sätzen. Wiederholgenauigkeit ≤ ±0,2 mm. Spannflächen und Positionierstifte der Werkzeughalter verzichten auf bearbeitete Flächen (mit Ausnahme von Prozessflächen und Bohrungen).

Intelligente Fertigungsintegration

Das System erfüllt die Anforderungen von Industrie 4.0 durch umfassende Datenanbindung:

MES-Kommunikation

• SPS mit MES-Netzwerkschnittstellenmodul

• Unterstützung der Ethernet-Kommunikation

• Werkstückverfolgung mittels QR-Code

• Produktdatenakquisition

Bedienerschnittstelle

• Mitsubishi-Touchscreen-HMI

• Echtzeit-Anzeige des Gerätestatus mit grafischer Visualisierung

• Anzeige und Einstellung der Reinigungsparameter

• Akustische und optische Alarme mit Speicherung von über 500 Alarmen (Zeit, Adresse, Ursache, Lösung)

• Automatischer und manueller Betriebsmodus mit Verriegelungsschutz

Intelligente Funktionen

• Automatische Wochenend-Zirkulationsfunktion zur Vermeidung von Flüssigkeitsdegradation

• Fern-Diagnosefähigkeit

• Daten-Backup und Netzwerkanschluss-Schnittstelle

ANWENDUNGSFALL

Komplettlösung für die Reinigung

Big Bird Industrial bietet umfassende technische Lösungen an, darunter:

Prozessentwicklung

• Komponentenanalyse

• Reinigungsprozess-Design

• Bewertung der Sauberkeitsanforderungen

Geräteintegration

• Mehrroboter-synchronisierte Reinigungssysteme

• Hochdruckreinigungstechnologie (40 MPa)

• Ultraschallreinigungssysteme (2 Stationen)

• Vakuumtrocknungstechnologie

• Automatische Werkzeugwechselsysteme mit Spannvorrichtungsbibliothek

• Mehrstufiges Filtermanagement

• Förder- und Materialhandhabungssysteme

Smart-Manufacturing-Anbindung

• MES-Schnittstelle

• QR-Code-Rückverfolgbarkeit

• Produktdatenakquisition

Warum Big Bird Industrial wählen?

Neue-Energie-Fahrzeug-Komponenten-Erfahrung

Big Bird Industrial spezialisiert sich auf Präzisionsreinigungslösungen für Krafttrain-Komponenten im Automobilbereich und verfügt über nachgewiesene Erfahrung bei der Reinigung von E-Antriebsgehäusen für neue Energiefahrzeuge in mehreren elektrischen Antriebsanwendungen über neun Werkstückvarianten hinweg.

Mehrroboter-Reinigungstechnologie

Das System nutzt drei koordinierte FANUC-Roboter mit automatischer Werkzeugwechselfunktion und Spannvorrichtungsbibliothek-Speicherung, wodurch eine effiziente Reinigung komplexer E-Antriebsgehäuse-Geometrien mit mehreren Reinigungstechnologien innerhalb einer einzigen Produktionssequenz ermöglicht wird.

Integrierte Reinigungstechnologien

Das System kombiniert turbulente Reinigung (1,5 MPa), rotierende Hochdruckreinigung (40 MPa), zweistufige Ultraschallreinigung, punktgenaue Hochdruckreinigung (40 MPa), zweistufige Sprühspülung, zweistufiges Abblasen sowie Vakuumtrocknung zur umfassenden Schadstoffentfernung.

Systemübergreifende Ingenieurkompetenz

Das Unternehmen bietet komplette Lösungen von der Entwicklung des Reinigungsprozesses bis zur Produktionsintegration, einschließlich Mehrroboter-Koordination, Hochdruckreinigung, Ultraschallreinigung, Vakuumtrocknung und automatischer Werkzeugwechselsysteme.

Kundenspezifische Sondermaschinenbau-Lösungen

Jedes Bauteil und jede Fertigungslinie stellt individuelle Anforderungen. Big Bird Industrial bietet kundenspezifische Engineering-Lösungen basierend auf:

• Analyse der Bauteilstruktur und -werkstoffe

• Entwicklung des Reinigungsprozesses

• Kundenspezifische Spannvorrichtungen und Automatisierungsdesign

• Konfiguration des automatischen Werkzeugwechselsystems

• Integration in die Fabrikplanung und den Produktionsfluss

Die Fähigkeit des Unternehmens im Bereich nichtstandardisierter Technik ermöglicht es, jedes Reinigungssystem spezifisch an die Geometrie der Komponenten, die Zykluszeitvorgaben, die Sauberkeitsstandards und den Automatisierungsgrad anzupassen.

Unterstützung bei der Fertigung elektrischer Antriebsstränge

Angesichts des rasanten Wachstums von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben bietet Big Bird Industrial spezialisierte Reinigungslösungen für Komponenten elektrischer Antriebsstränge und unterstützt Hersteller beim Übergang zu elektrifizierter Produktion.

Häufig gestellte Fragen

Welche Komponenten verarbeitet dieses Reinigungssystem?

Dieses System ist für integrierte E-Drive-Gehäuse und Komponenten elektrischer Antriebsstränge in der Fertigung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben konzipiert, darunter Motor-Enddeckel, Getriebegehäuse für Untersetzungsgetriebe, Wechselrichtergehäuse, Front-/Heckdeckel sowie Motorgehäuse.

Welche Reinigungstechnologien sind integriert?

Das System integriert turbulentes Reinigen (1,5 MPa), rotierendes Hochdruckreinigen (40 MPa), zweistufige Ultraschallreinigung, punktgenaues Hochdruckreinigen (40 MPa), zweistufiges Sprühspülen, zweistufiges Trockenblasen, Vakuumtrocknung und Kühlung.

Wie behandelt das System mehrere Werkstückvarianten?

Das System verfügt über automatische QR-Code-Erkennung, visuelle Inspektion zur Orientierung sowie ein automatisches Werkzeugwechselsystem mit einer Spannvorrichtungs-Bibliothek für jeden Roboter (4 Spannvorrichtungen pro Roboter), wodurch eine nahtlose Mischproduktion über 9 Werkstückvarianten möglich ist.

Welche Verunreinigungen können entfernt werden?

Es entfernt Metallspäne, Gussrückstände, Bearbeitungspartikel und Kontamination durch Kühlschmierstoffe aus komplexen inneren Kanälen, Wassermänteln und externen Oberflächen.

Welche Sauberkeitsstufen sind erreichbar?

Die Sauberkeitsanforderungen variieren je nach Komponentenspezifikation, typischerweise zwischen 7,2 mg und 9,3 mg gesamter Restkontamination, mit strenger Kontrolle der Partikelgrößenverteilung sowie Anforderungen an die Oberflächenspannung gemäß DIN 8296 (≥ 32–36 mN/m).

Ist das System anpassbar?

Ja. Alle Parameter – einschließlich Zykluszeit, Reinigungsdruck, Temperatur, Automatisierungsgrad und Filterkonfiguration – sind individuell an die Anforderungen der Kundenfertigungsstraße anpassbar.

Reinigung von E-Antriebsgehäusen in der Fertigung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben

Die integrierte Reinigung von E-Antriebsgehäusen ist ein kritischer Prozess in der Fertigung elektrischer Antriebsstränge für Fahrzeuge mit neuer Energie. Diese komplexen Aluminiumgehäuse vereinen mehrere Funktionen – Motor, Wechselrichter und Getriebe – in einer einzigen Komponente und erfordern fortschrittliche Reinigungstechnologien, um Bearbeitungsrückstände sowie Gießverunreinigungen aus komplizierten inneren Durchgängen, Wassermänteln und Kühlkanälen zu entfernen. Die Sauberkeit von E-Antriebskomponenten beeinflusst direkt Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit elektrischer Antriebseinheiten.

Mehrroboter-Reinigungssysteme mit automatischem Werkzeugwechsel

Die Fertigung elektrischer Antriebskomponenten erfordert flexible, hocheffiziente Reinigungslösungen, die mehrere Werkstückvarianten verarbeiten können. Mehrroboter-Reinigungssysteme mit automatischem Werkzeugwechsel ermöglichen eine nahtlose Mischmodellfertigung ohne manuelle Eingriffe. Abgestimmte Roboterabläufe optimieren die Reinigungssequenzen, verkürzen die Zykluszeiten und gewährleisten dabei stets eine gleichbleibende Reinigungsqualität für alle Varianten. Spannvorrichtungsbibliotheken mit je 4 Spannvorrichtungen pro Roboter bieten Flexibilität für bis zu 9 Werkstückvarianten.

Ultraschall- und Hochdruckreinigung für komplexe Gehäuse

Komplexe Antriebsgehäuse mit komplizierten inneren Geometrien stellen besondere Reinigungsherausforderungen dar. Ultraschallreinigung erreicht innere Hohlräume und Sacklöcher, auf die herkömmliche Sprühreinigung nicht zugreifen kann, während Hochdruckreinigung (40 MPa) hartnäckige Rückstände von Außenseiten und Ölpfaden effektiv entfernt. Eine zweistufige Ultraschallreinigung ermöglicht verlängerte Reinigungszyklen, ohne die gesamte Produktionsdurchsatzleistung zu beeinträchtigen.

Filtration und Flüssigkeitsmanagement bei der Reinigung von E-Antriebsgehäusen

Eine wirksame Filtration und ein effizientes Flüssigkeitsmanagement sind entscheidend, um eine gleichbleibende Reinigungsqualität bei der Reinigung von E-Antriebsgehäusen sicherzustellen. Mehrgliedrige Filterkonfigurationen mit Trommelfiltern (50 μm), Beutelfiltern (20 μm / 10 μm) sowie Ölabscheidung ermöglichen einen kontinuierlichen Betrieb mit automatischen Filterwechselwarnungen. Eine Filtrationsgenauigkeit bis hinab zu 10 μm gewährleistet die Qualität der Reinigungsflüssigkeit, verringert das Risiko einer erneuten Kontamination und verlängert die Lebensdauer der Flüssigkeit.

Technische Spezifikationen