Die Reinraum-Roboter und ihre Weiterentwicklung

Die Produktion unter saubersten Arbeitsbedingungen ist für viele Industriezweige unverzichtbar geworden. Aus diesem Grunde kommt der „Reinraum-Technologie“ eine ganz besondere Bedeutung zu. Ob in der Halbleitertechnik, in der Solar/Photovoltaik-Industrie, in der Mikrotechnik oder in der Automobil-Industrie – überall spielt die Arbeit mit Reinraumrobotern eine große Rolle.
Unverzichtbar sind diese supersauberen Roboter besonders in der medizinisch-technischen Industrie, in der Pharmaindustrie, in der Kosmetikindustrie, in der optischen Industrie, in der Luft- und Raumfahrttechnik und letzten Endes auch in der Verpackungsindustrie.
Der große Bereich der Medizin bis hin zur Operationstechnik ist ohne den Einsatz von Reinraumrobotern überhaupt nicht denkbar. Die Tendenz geht eher dahin, dass die Arbeit in gänzlich sauberen Räumen unter Einsatz von Reinraumrobotern eher zunimmt.
Die Bauteile werden immer kleiner, der Mikro-Bereich gewinnt an Bedeutung und die Produktion dort ist ohne Reinraumroboter in sauberen, ja sogar sterilen Räumen einfach unmöglich.

Der Reinraum-Automation wird zwangsläufig dabei eine sehr wichtige Rolle zugewiesen und dies wiederum stellt besondere Anforderungen an die Handlingssysteme der Anlagenkonfiguration.
Ein reibungsloser Ablauf stellt die Reinraumroboter in ihrer Gesamtgestaltung vor sehr hohe Aufgaben. So sind die verschiedensten Arten dieser speziellen Roboterart gefragt wie zum Beispiel Reinraum-Linear-Entnahme-Roboter, Reinraum-Scara-Roboter, Reinraum- ein- und Zweiarmroboter oder Reinraum-Sechsarm-Roboter.
Die Roboteranlagen in Reinräumen erfordern reinigungsgerechte Komponenten, auch hinsichtlich der Partikelemission, aus dafür geeigneten Materialien, so aus Edelstahl oder bestimmten Kunststoffen.
Der Roboter zählt zu den geschlossenen Maschinensystemen und an diese stellt die Reinraum-Gestaltung besonders hohe Anforderungen. So müssen die Reinraumroboter einer gründlichen Desinfektion der Räume standhalten.
Diese Desinfektion geschieht meistens durch das Gasfluten des Maschineninneren mit Wasserstoffperoxid. Dazu ist es notwendig, dass die Edelstahlreinraumroboter so konzipiert sind, dass keine Partikel aus dem Roboter gelangen können und damit die Produkte kontaminieren.
Andererseits darf das hochaggressive Wasserstoffperoxid keinesfalls in das Innere des Roboters eindringen und dort die hochtechnisierten Einzelteile des Maschinensystems angreifen. Um das zu verhindern, werden sämtliche Gelenke des Roboters abgedichtet.
Alle Obermaterialien des Reinraumroboters sind mit einer speziellen und resistenten Beschichtung versehen oder aus poliertem Edelstahl gefertigt.
Die Kabelaustritte erfolgen beim Reinraumroboter nach unten.
Der Reinraumroboter ist mit einem speziellen Faltenbelag ausgestattet sowie mit einem angepassten Montageflanch für die Werkzeuge versehen.
Die Dichtheit des Reinraumroboters wird ständig überprüft, indem der Innendruck gemessen wird. Dafür gibt es entsprechende Richtwerte.
Die Anforderungen an die Luftreinheit in der Produktion von Dünnschicht-Solarmodulen in der Photovoltaik-Industrie sind besonders hoch und so entstand dort in Kooperation mit Partnern aus diesem Zweig eine neue Roboter-Version als Reinraumausführung, die vom Fraunhofer Institut zertifiziert wurde.
Hierbei handelt es sich um den Sechs-Achs-Knickarmroboter mit der Klassifizierung 5.
Die Reinheitstauglichkeit und die Oberflächenreinheit sind bei diesem Roboter besonders hoch. Der Roboter ist für die Dünnschicht-Produktion zugelassen. Er verfügt über einen großen Arbeitsradius und über eine hohe Handhabungs-Fähigkeit.
Der Austritt von Öl und Schmutz wird durch eine spezielle zielgerichtete Anbringung von zusätzlichen Metallplatten verhindert.
Hersteller von Reinraumroboter haben ihre Produktionsserien um neue Reinraumrobotermodelle erweitert, die sogar im Vakuum (Niedrig- bzw. Hochvakuum) betrieben werden können.
Diese neuen Roboter sind mit einem, zwei oder mehr Roboterarmen ausgestattet und erlauben das Integrieren in sogenannten Loadports, sie können also an die eigentlichen Anlagen angedockt werden.
Diese neuartigen Roboter sind klein, leicht und sehr wendig und benötigen so zu ihrem Einbau wenig Platz.
Weitere Niedrig- oder Hochvakuummodelle dieser Roboter lassen sich besonders gut in der Halbleiterindustrie einsetzen, da sie dort die hohen Ansprüche des Reinraumes voll und ganz erfüllen.
So werden auch Reinraumroboter-Serien angeboten, die speziell die Anforderungen in der Halbleiterindustrie erfüllen wie kleine Standfläche, geringe Einbauhöhe und niedriges Eigengewicht.
Diese Roboter erfüllen die Reinraumklasse 1 und werden mit verschiedenartigen Steuerungen geliefert.
Andere Firmen bieten zum Beispiel Reinraumroboter an, die zwischen den hinlänglich bekannten Robotern und einem Edelstahlroboter angesiedelt ist und von einer leistungsfähigen CX-Steuerung angesteuert werden.
Diese Roboter sind zwar durch die Verwendung von Edelstahl etwas schwerer, was jedoch ihre Geschwindigkeit, ihre Beschleunigung und ihre Positioniergenauigkeit in keiner Weise negativ beeinflusst. Ihre Parameter entsprechen denen des regulären SCARA-Roboters.

Die Forderung nach neuen und noch besser ausgestatteten Reinraumrobotern wird durch die zunehmenden Anforderungen an die Produktion im Bereich der Halbleiter- und Solarindustrie, sowie anderer Industrien ständig größer. Durch neue Materialien mit besonders hohen Gebrauchseigenschaften steigen die Ansprüche an die Reinraum-Technologie und ziehen eine Weiterentwicklung von Reinraumrobotern, die diesen Anforderungen gerecht werden, zwangsläufig nach sich.