Die W.E.T. Automotive Systems AG, Odelzhausen bei München, ist ein global führender Hersteller von Automobilsitzheizungen und den dazugehörigen Reglerkomponenten. Weitere Betätigungsfelder des 1968 gegründeten Unternehmens sind die Entwicklung und Produktion von konfektionierten Kabeln, Flachbandleitungen und Industrieheizelementen. Die W.E.T. Gruppe, zu deren Kunden vor allem die Automobilindustrie und deren Erstzulieferer zählen, betreibt Tochtergesellschaften in Kanada, Malta, Mexiko und Ungarn sowie in den USA. Mit über 2.500 Mitarbeitern erreichte das gemäß ISO 9001/2, VDA 6.1, QS 9000 und TS 16949 zertifizierte Unternehmen im letzten Geschäftsjahr einen Umsatz von rund 130 Millionen Euro.
Markt für Automobilsitzheizungen wächst
W.E.T. hat die Automobilsitzheizungen, mit denen das Unternehmen etwa 90 Prozent seines Umsatzes erwirtschaftet, grundlegend weiterentwickelt. Durch erfolgreiche Forschungen, die auf Haltbarkeit, Einsatzmöglichkeiten, Leistungsfähigkeit und Ökonomie zielten, stiegen die Bayern im Hinblick auf Autositzheizungen zur Nummer eins auf dem Weltmarkt auf, und das mit einem Anteil von mehr als 50 Prozent. Zahlreiche Patente belegen auch den technischen Führungsanspruch des Unternehmens. Vor diesem Hintergrund eröffnet der kontinuierlich wachsende Weltmarkt für Autositzheizungen neue Perspektiven. Im Zeitraum von 1995 bis 2000 erhöhte sich die Ausstattungsquote von 3,7 auf 12,8 Prozent.
Autositzheizungen sollen nicht nur technisch perfekt sein, sondern darüber hinaus den differierenden Kundenanforderungen genügen. Die beruhen zum einen auf den verschiedenartigen Sitzen, die für die diversen Wagenmodelle benötigt werden, zum anderen auf den jeweiligen Fertigungsbedingungen der Sitzhersteller. W.E.T. bietet deshalb eine Reihe von Einbauoptionen an. Die Bandbreite reicht von einfachen Auflagenheizungen zur Selbstmontage über Produkte zum Einnähen bis hin zu Systemen, die man durch Hinterschäumen installiert.
Die für die Sitzheizungen verwendeten Basismaterialien und Systemkomponenten müssen laufend getestet und den Ergebnissen entsprechend optimiert werden. Zum Standard solcher Qualifikationsprüfungen gehören thermografische Verfahren, Tests in Klimakammern und die von der Automobilindustrie verlangten mechanischen Dauerbelastungsreihen, wie Occubot IV.
Occubot IV als mechanisches Verfahren
Beim Occubot IV-Verfahren kontrolliert ein KUKA-Roboter KR 150, ob Heizungen, die in Autositze oder -sitzteile integriert sind, den mechanischen Beanspruchungen widerstehen, die während eines Autolebens auftreten. Occubot IV ist ein flexibel programmierbares, last‑ und positionsgeregeltes Testsystem. Die mit Kraft-Momenten-Sensoren arbeitende Methode reproduziert menschliche Bewegungen und Lasten mit Hilfe von Prüfkörpern, so genannten Dummies, und ersetzt dadurch eine Vielzahl spezieller und teurer Testaufbauten. Occubot IV gestattet realistische Simulationen, beispielsweise des Ein- und Aussteigens, oder eines hoch pulsierenden beziehungsweise vibrierenden Fahrbetriebs. Hinzu kommen Eindrehversuche, Lehnenscheuerprüfungen sowie Lkw-Ausstiegs- und Kupplungstests.
Bestandteile des Occubot IV-Systems sind, neben dem KUKA-Roboter mit Steuerung und Control Panel, das Kraft-Momenten-Sensor-System, die Systemsoftware einschließlich der Applikations-, Setup‑ und Konfigurationsprogramme, sowie die verschiedenen Dummies.
Das im Regelkreis mit der Robotersteuerung eingesetzte Messsystem bietet sechs Messdimensionen für Kräfte und Momente sowie eine absolute Genauigkeit. Mit drei Kräften nimmt das System drei Momente auf. Die Kräfte und Momente werden ständig im Interpolationstakt der Robotersteuerung gemessen. Bahnkorrekturen speichert das System zur anschließenden Testbewertung in einer Datei.
Die Software rechnet alle durch den Sensor gemessenen Kräfte in ein virtuelles Koordinatensystem um. Insofern erhält der Betreiber Daten über die tatsächlich an der Fläche, an der der Dummy den Sitz berührt, auftretenden Kräfte und Momente. Überdies lassen sich die statischen Kräfte des Dummies kompensieren, damit aus dessen Gewichtskräften keine zusätzlichen dynamischen Kräfte entstehen. Zudem werden die Bewegungen des Roboters, in Bezug auf den Verschleiß des Testobjektes, regelmäßig angepasst.
Flexibler Roboter
Die Flexibilität des Verfahrens, die auf dem Einsatz eines sechsachsigen Knickarmroboters beruht, kann man dazu nutzen, das System gleichzeitig für den kombinierten Betrieb von drei verschiedenen Tests an drei Sitzen zu konfigurieren. In dem Fall ist der Roboter zum Beispiel nachts in der Lage, nach Beendigung eines Programms selbsttätig zum nächsten zu wechseln.
Die Bahnprofile des Roboters ergeben sich aus einer Kombination unterschiedlicher Testbewegungen. Bei komplexen Tests gibt der Bediener Punkte ein, die der KR 150 der Reihe nach weich und mit wechselnder Kraftbelastung anfährt. Sämtliche Bewegungen des Roboters sind als solche des Tool Center Points relativ zum Basis‑Koordinatensystem festgelegt. Daher ist es beim Anpassen des Gesamtsystems an einen anderen Sitz lediglich erforderlich, das Basis-Koordinatensystem neu zu definieren. Ein Hilfsprogramm unterstützt den Anwender dabei durch die Angabe der aktuellen Roboterposition.
Hinsichtlich der Programmierung reichen Grundkenntnisse, weil die Systemsoftware in die Roboterprogrammierung eingebettet ist. Ebenfalls in Richtung Bedienkomfort zielt die Tatsache, dass der Roboter nach einem Stopp immer wieder exakt an der Stelle starten kann, an der er angehalten hat.
Tests „rund um die Uhr“
Bei W.E.T. Automotive Systems laufen die Occubot IV-Tests „rund um die Uhr“, das heißt, auch an Wochenenden. Vor einer neuen Testreihe wird zuerst die Grundposition des betreffenden Sitzes gemessen und die mechanische Testfolge festgelegt. Außerdem gibt der Bediener ein, wie die zu prüfende Heizung mit Strom zu versorgen ist. Nach dem Startsignal beginnt der KUKA-Roboter mit seinem Dauertest. Zu diesem Zweck bewegt er den an seiner Hand montierten SAE-Dummy (Society of Automotive Engineers) so, als belaste ein Fahrer die zu testende Sitzheizung mit einem Körperteil, beispielsweise mit seinem Oberschenkel oder Gesäß. Die volle Kraft des Roboters, die aus seiner Tragfähigkeit von 150 kg resultiert, wird hierbei nur selten benötigt.
W.E.T. nutzt den KUKA-Roboter für alle vier- oder mehrachsigen sowie für die großvolumigeren Simulationen, ferner für Fahrbetriebssimulationen im hochfrequenteren Bereich. Gefragt nach den Anforderungen, die er an ein Robotersystem stellt, nennt der Betreiber kurze Zykluszeiten und eine hohe Wiederholgenauigkeit. Besonders hebt er jedoch den Wunsch nach Flexibilität hervor. Die beweist der KR 150 unter anderem dann, wenn bei einem zu testenden Sitz die Funktion der Heizung ausfällt und er daraufhin automatisch am nächsten Sitz weiterarbeitet.
Bei der Entscheidung, einen Roboter der KUKA Roboter GmbH, Augsburg, zu verwenden, gaben technische Gründe den Ausschlag. Die räumliche Nähe zählte als zusätzlicher Pluspunkt, denn W.E.T. erwartet einen prompten Service, der eine permanente Verfügbarkeit des nonstop eingesetzten KR 150 garantiert.
Autor: Jürgen Warmbold, Freier Fachjournalist, 27327 Martfeld