Knickarmroboter für die haptische Qualitätsprüfung von Touchscreens

Automatisiertes Prüfen
unter Extrembedingungen

Die Prüfung von Touchscreens im Temperaturbereich von -40 bis +85°C stellt höchste Anforderungen an das Prüfequipment, insbesondere an die Robotik. In einem Klimaschrank muss der Roboter ohne Schutzmantel, der das Prüfergebnis verfälschen könnte, über lange Zeit die haptische Bedienung eines Touchscreens simulieren. Hierbei sind vor allem hohe Präzision, große Dynamik und thermische Robustheit gefragt.

Der Stäubli-Roboter TX60L simuliert mit unterschiedlichen
Bedienfingern die haptische Bedienung eines Touchscreens. (Bild: Stäubli Tec-Systems GmbH)

Immer öfter erfolgen die Bedienung des Infotainments, das Management aller individualisierbaren Fahrzeug- und Fahrerassistenzsysteme bis hin zur Abfrage des Ölstands ausschließlich über Touchscreen. Im Connected Car wird das sensible Bauteil zur zentralen Schnittstelle – um so wichtiger seine unbedingte Funktion. Touchscreens müssen sich deshalb bereits in der Vorserie harten Dauerlauftests unter Extrembedingungen unterziehen. Wie komplex das Prüfprocedere ist, zeigt eine vollautomatische Anlage, die die Kübrich Ingenieurgesellschaft konzipiert und gebaut hat. Dabei erfüllt die Roboterzelle des auf Qualitätsprüfungen spezialisierten Anlagenbauers exakt die strengen Vorgaben von Panasonic: die Simulation zahlreicher haptischer Bedienfunktionen im Temperaturfenster von -40 bis +85°C bei bis zu 95 Prozent Luftfeuchte.

Roboter in der Klimakammer

Die Prüfzelle besteht im Wesentlichen aus einem leistungsfähigen Klimaschrank, in dem ein Stäubli-Roboter TX60L in Feuchtraumausführung mit unterschiedlichen Bedienfingern die haptische Bedienung der Touchscreens simuliert. Gesteuert werden Prüfzelle und Komponenten von der Kübrich-Software Actere. Hohe Präzision, große Dynamik und vor allem thermische Robustheit waren die entscheidenden Kriterien für die Auswahl des Roboters. Präzision, weil der Fingerdruck in seiner Stärke und Position exakt den Vorgaben entsprechen muss. Dynamik, weil der Roboterfinger gemäß Panasonic-Vorgabe bei Touch-, Zieh- und Wischfunktionen auf der relativ kleinen Bildschirmdiagonale Geschwindigkeiten bis 1m/s erreichen muss. Thermische Robustheit, weil die Testzyklen bei extremen, schnell wechselnden Temperatur/Feuchte-Bedingungen ablaufen. Laut Kübrich bleibt kein Schutzmantel dauerhaft dicht. Dann kann die eingeblasene Warmluft entweichen. Das wirkt kontraproduktiv und schlimmer noch: Es verfälscht die Messergebnisse. Denn diese Luft besitzt auch eine abweichende Feuchte, sodass es schwierig wäre, die definierten Prüfbedingungen konstant zu halten. Bei Klimakammertests, in denen Roboter mit Schutzanzügen arbeiten, zeigen sich solche Leckagen klar durch Reifbildung. Darüber hinaus schränkt ein Schutzanzug die Bewegungsfreiheit des Roboters ein. Zudem erhöht er die jährlichen Wartungskosten und den Serviceaufwand an der Klimatisierungseinheit und am Roboter.

Eigenentwickelte Antriebstechnik

Das Geheimnis der sicheren Funktion eines Stäubli-Roboters bei Extremtemperaturen liegt in seinen besonderen konstruktiven Merkmalen, darunter die konsequente Leitungsführung innerhalb des Arms, die Möglichkeit zur Beaufschlagung des Gehäuses mit Druckluft und vor allem die eigenentwickelte Antriebstechnik. Unter den extremen klimatischen Bedingungen gilt es, die Performance der Roboterachsen uneingeschränkt zu erhalten. Hier erweist sich die JCM-Antriebstechnik mit im Ölbad laufenden Getrieben als Vorteil. Ein fest an den Gelenken anliegender, induktiver Heizring aus Aluminium reicht aus, um die Performance des Roboters auch bei -40°C sicherzustellen.