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06.12.2002

Modulares Komponentenprüfsystem für KFZ-Zulieferbetriebe

 

Neue Produkte, kürzere Produktlebenszyklen, Weiterentwicklungen, Änderungen und zusätzliche Typen geben dem Projektmanagement im Automobilzulieferbereich immer wieder neue Aufgaben auf. Die Produktionsmittel müssen angepasst, umgerüstet, umgebaut oder gar neu beschafft werden. Gleiches gilt für die zugehörigen Prüf- und Testanlagen die das Produkt auf ihrem Werdegang durch die Produktion immer wieder "auf Herz und Nieren" testen.

Stanzgitter immer wieder testen
Stanzgitter mit Kunststoff umspritzt, und somit integriert in Gehäusekomponenten, übernehmen die Aufgabe einer Leiterplatte und der diskreten Verdrahtung in Komponenten wie Steuergehäusen, Komponententrägern, Pumpen und Regelsystemen. Die 100% Isolierung der Leiterbahnen untereinander sowie der gesicherte Durchgang vom Anfang bis zum Ende der Strom leitenden "Metalladern" ist gewähr für die einwandfreie Funktion des Endproduktes. Da solche Komponenten meist in komplizierten, unterteilten Fertigungsschritten hergestellt werden, ist eine Prüfung der Teile vor dem nächsten, wertschöpfenden Fertigungsschritt sinnvoll. Auftretende systematische Fehler, Einzelfehler und unerwünschte Änderungen von Fertigungstoleranzen können so frühzeitig erkannt werden.

Hohe Spannung, Hoher Strom!
Um den hohen Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, müssen die Komponenten mit maximalen Werten überprüft werden. Spannungen bis 1200V/DC für die Isolationsprüfung und Ströme bis 1A je Leiterbahn bei der Durchgangsprüfung sind realisierbar. Pro Prüfschritt ist ein Gesamtsrom über alle Leiterbahnen, von 30 A möglich. Sollten grössere Werte notwendig sein, so kann die Anlage auf Wunsch erweitert werden.

Zeit spielt eine Rolle
Um die meist spärlich bemessene Zeit bei Prüfvorgängen einhalten zu können, werden so viele Prüfungen wie möglich parallel durchgeführt. Durch beliebige Zusammenfassung von Leiterbahnen kann der Prüfablauf auf die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Dies wird durch eine spezielle Umschaltkasette in Modulbauform realisiert, das auf die Leistungsanforderungen von Spannung und Strom optimiert ist. Umschaltzeiten und Zeiten für die Messdatenerfassung sind durch ein ausgeklügeltes Softwarepaket minimiert.
Beispiel: Zur kompletten Prüfung einer Komponente mit 35 Leiterbahnen wird eine Taktzeit unter 4 sec. erreicht. Hierbei ist im Fehlerfall eine gezielte Aussage über den beschädigten Teil der Komponente möglich.

Modularität durchgängig
Modularität und Erweiterbarkeit sind das Ergebnis von klaren Vorgaben und konsequenter Entwicklung. Die Umschalteinheit ist als steckbare Einschubkassette aufgebaut. je nach Anforderung können bis zu 12 solcher Kassetten in die Anlage eingeschoben werden. Die Ansteuerung erfolgt über den CAN-Bus und somit ist dann nur noch die Prüflingskontaktierung zu realisieren. Weitere Hardware ist nicht mehr notwendig. Jede dieser Kassetten kann 16 Leiterbahnen mit je 2 Testpunkten versorgen. Max. 192 Leiterbahnen kann die Anlage in der Standardausführung testen. Die Software verwaltet schon in der Grundversion die maximale Anzahl der Testpunkte.

Schnittstellen zu Umwelt
Menschen und Maschinen müssen mit der Prüfeinrichtung kommunizieren. Zur Bedienung und Konfiguration wird eine leicht zu bedienende, im typischen Windows® Look erstellte Softwareoberfläche zur Verfügung gestellt. Durch einfache Auswahl und Anklicken der Testpunkte wird der Prüfablauf zusammengestellt. Die wichtigsten Daten sowie der Anlagenstatus wird jederzeit angezeigt und aktualisiert.
Da die Anlage meist in ein vorhandenes Gesamtkonzept eingebunden, und auf einfache Weise mit vorhandenen SPS-Steuerungen kommunizieren muss, ist eine isolierte, digitale Schnittstelle vorhanden, die über einen Konfigurator frei eingestellt werden kann. Anpassungen auf geänderte Bedingungen des Umfeldes sind so innerhalb Minuten erledigt.
Die jeweilige Adaptierung des Prüflings wird direkt an den Einschubkassetten angeschlossen, um potentielle Fehlehrquellen durch häufiges Zwischenklemmen zu vermeiden.
Die Einbindung in das Firmennetzwerk erfolg durch handelsübliche PC-Einsteckkarten. Die Fernwartung vom Anlagenhersteller kann auf Wunsch über Wählleitung oder Internet erfolgen.

Dokumentation mit inbegriffen
Die Dokumentation der durchgeführten Prüfungen erfolgt für jeden Prüfling einzeln. Hier kann dann jedes Messergebnis später nachvollzogen werden.
Zur Überwachung der Fertigung sind verschiedenste Statistikfunktionen implementiert. Zur Durchführung eigener Auswertungen können die Daten natürlich exportiert werden. Eine Anpassung an unterschiedlichste E-Business-Lösungen ist somit jederzeit möglich.

Prozesssicherheit gewährleistet
Überwachung der Anlage durch Bedienpersonal auf einwandfreie Funktion ist zeitaufwändig, unsicher und nicht leicht in eine automatische Fertigung einzubeziehen. Hier überwacht sich die Anlage selbst. In einem einstellbaren Zyklus wird ein Selbsttest durchlaufen, der alle Komponenten und jedes Relais schaltet und überprüft. Diese Prüfung erfolgt ohne Anstoß von aussen und nimmt nur wenige Sekunden in Anspruch. je nach Sicherheitsstufe kann so ein zeitnaher Test der Anlage durchgeführt und dokumentiert werden. Wichtige Anlagenfunktionen werden während des Handlings des Prüflings geprüft. Somit wird die Taktzeit im Normalfall nicht beeinträchtigt.

Mechanisch Adaptierung gehört dazu
Um die Prüfungen in den geforderten kurzen Taktzeiten durchführen zu können, muss der Prüfling ebenso vollautomatisch kontaktiert werden. Hierzu werden passende, prüflingsspezifische Adapter gleich mitgeliefert. Diese Adapter, oft an komplizierteste Formen angepasste Sonderanfertigungen, sind für millionenfache Hubzahl ausgelegt.
Zur Kontaktierung hochempfindlicher und dicht gepackter Bondflächen, wird ein patentiertes Kontaktmodul eingesetzt. Dieses Kontaktmodul deckt, mit einem simplen aber durchdachten Aufbau, die Anforderungen an die technische Notwendigkeiten und den Anspruch an qualitativ hochwertige und unbeschädigte Kontaktflächen ab.

Alles aus einer Hand
Immer wichtiger wird das Zusammenspiel zwischen Elektrik, Elektronik, Software und Mechanik. Können hier Schnittstellen zu externen Stellen entfallen, so sind potentielle Fehlerquellen von vorne herein ausgeschlossen. Das vorgestellte System wurde von einem Team qualifizierter Experten entwickelt und realisiert. Alle Komponenten kommen aus einem Hause.

Resümee
Die Verwendung von Modularen Prüfsystemen in hochautomatisierten Fertigungsbereichen ist unausweichlich. Schnelle Reaktion auf Kundenforderungen und geänderten Rahmenbedingungen sind nur mit einem flexiblen System möglich.

06.11.2002
Erschienen in der Fachzeitschrift "automotive electronics+ systems"



Autor: Volker Grobshäußer
Bereichsleiter TestSysteme

 

 

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