Schlagwort: Anlagen und Maschinen

Die Beleuchtung in Fahrzeugen hat sich im Zuge der Entwicklung der Automobilindustrie gewandelt. Die ersten Modelle des Ford T waren noch mit Karbidlampen ausgestattet, doch bereits in den 1920er Jahren setzten sich Lichtmaschinen und Glühlampen allgemein durch. Die Stromversorgung blieb bestehen, doch es kamen nach und nach neue Arten von Lichtquellen hinzu, wie Halogenlampen, Xenon-Scheinwerfer und schließlich Leuchtdioden (LEDs). LED-Scheinwerfer haben eine ganze Reihe von Vorteilen, insbesondere in Bezug auf Energieeffizienz, Lebensdauer und Lichtqualität.

Wie sind LED-Autoscheinwerfer aufgebaut?

Die einzelnen Lampenmodelle unterscheiden sich natürlich je nach Automarke, Verwendungszweck oder Hersteller der Lampe. Im Gehäuse des Scheinwerfers befinden sich ein Tragrahmen, ein elektronisches Steuermodul, LED-Module und ein Kühlsystem. In den Scheinwerfern können sich sogar mehrere Dutzend Dioden befinden. Das Steuermodul kann verschiedene Leuchtsequenzen für die einzelnen Elemente bieten. All dies befindet sich in einer Abdeckung mit entsprechenden Linsen und einem Abdeckrahmen.

Welche Prozesse finden bei der Herstellung von LED-Leuchten statt?

Von grundlegender Bedeutung ist die Verfügbarkeit von Montagelinien, die auf die hergestellten Leuchtentypen abgestimmt sind. Die konzipierten Arbeitsstationen müssen eine korrekte Zuführung aller Komponenten, die Abwicklung der Prozesse in der richtigen Reihenfolge sowie den Schutz vor ESD [1] an den erforderlichen Stellen gewährleisten. Bei der Herstellung von LED-Leuchten lassen sich mehrere Hauptprozessgruppen unterscheiden:

• Platzieren, Montieren und Verschrauben,
• Reinigung und Oberflächenvorbereitung, z. B. durch Plasmastrahlen [2], Ausblasen mit ionisierter Luft,
• Ausheizen im Ofen,
• Schweißen, einschließlich mit Ultraschall und Infrarot,
• Kleben und Abdichten,
• Drucken und Anbringen von Etiketten,
• Prüfung auf Dichtheit, Vorhandensein aller Komponenten, Geometrie, Kontrolle der Spalten zwischen Gehäuse und Linse,
• visuelle Prüfung der Lampenfunktionalität, der elektrischen Absorption der fertigen Lampe und der Lumineszenz.

Robotisierung

Ein Teil der Montagevorgänge wird an manuellen Arbeitsplätzen durchgeführt, die jedoch mit automatisierten Schraubwerkzeugen in Ausführungen mit Drehmomentwandler und Reaktionsarm ausgestattet sind. Die Komponenten werden über Schwerkraftrutschen oder Vibrationsförderer zugeführt, die Schrauben über einen Dispenser. Viele dieser Prozesse lassen sich sinnvoll automatisieren und robotisieren. Universalroboter werden zum Transport des Produkts zwischen Stationen oder Arbeitsplätzen eingesetzt, z. B. zum Entnehmen der Lampen aus dem Ofen. Roboter bewähren sich auch im Klebevorgang, z. B. zur Oberflächenvorbereitung durch Plasmastrahlen oder zum präzisen Auftragen von Klebstoff. Am Roboterarm kann eine Ultraschallschweißvorrichtung mit Sonotrode [3] befestigt werden, um diese präzise zu positionieren. Ein gutes Beispiel für die Robotisierung der Lampenmontage, bei der drei Roboter verschiedener Marken integriert wurden, ist die von ELPLC entworfene und gebaute Station zum Aufbringen von Linsen, zum Plasmaschneiden und zum Kleben.

Lichtmontagelinien von ELPLC

Seit einigen Jahren verfügt ELPLC in seinem Portfolio über komplette Montagelinien für verschiedene Arten von Fahrzeugleuchten. Diese umfassen manuelle Montagestationen, robotergesteuerte Stationen mit Drehtischen, Umschlagrroboter sowie spezialisierte EOL-Prüfgeräte. Für die Prüfgeräte wurde zudem eine spezielle Software entwickelt, die zahlreiche Prüfmethoden unterstützt. Es handelt sich um ein hardwareunabhängiges Tool zur zentralen Steuerung des Prüfprozesses vom Arbeitsplatz aus oder per Fernzugriff.

Vollständige Rückverfolgbarkeit dank TOMAI Factory System

Die von ELPLC gebauten Linien sind mit dem firmeneigenen TOMAI Factory System ausgestattet. Eine seiner Funktionen ist die Bereitstellung der vollständigen Produktionshistorie jedes einzelnen Teils und die Möglichkeit ihrer Analyse. Diese kann anhand verschiedener Kriterien und ausgewählter Filter erfolgen, z. B. eine Effizienzanalyse nach Stationen oder Bedienern. Ein Datenexport ist ebenfalls verfügbar.

Anmerkungen

1. ESD-Schutz (Electro-Static Discharge) ist ein System zum Schutz von elektronischen Bauteilen, die empfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen sind.
2.  Plasmabehandlung – Einwirkung auf die Oberfläche mit ionisiertem Gas, wodurch die chemische Reaktivität der Oberflächenatome verändert wird. Eine Methode zur Reinigung von Bauteilen vor dem Klebevorgang.
3. Sonotrode – Endgerät einer Ultraschallschweißmaschine, dessen Funktion die abschließende Verstärkung der Amplitude und die Übertragung der Schwingungsenergie ist. Die Sonotrode ist mechanisch mit dem Wandler für elektrische Signale in Schwingungen und dem Amplitudenverstärker verbunden. Typische Betriebsfrequenzen sind 20, 30 oder 35 kHz.

Maschinen und Anlagen von ELPLC S.A.

Wir sind auf die Entwicklung und den Bau von Maschinen, kompletten robotergestützten Montagelinien sowie auf die Erstellung von Software für die Industrie spezialisiert. Wir bieten unsere Kompetenzen für zahlreiche Branchen an. Wir liefern Lösungen für Industrie 4.0 / TOMAI Factory System.

Nach Schätzungen der Energiemarktbehörde belief sich die installierte Photovoltaikleistung in Polen Ende November 2022 auf 11,92 GW, was 54 % der installierten Leistung aus erneuerbaren Energien entspricht. Jede Anlage besteht aus einer entsprechenden Anzahl von Photovoltaikmodulen und Wechselrichtern. Ein Wechselrichter setzt sich je nach Komplexität der Konstruktion und zusätzlichen Funktionen aus einer Reihe von elektronischen Bauteilen zusammen. Eines dieser Bauteile ist die Drossel, die als Teil des Ausgangssystems die Stromwelligkeit reduziert. Eine Drossel ist eine Konstruktion, die Kerne, Spulen und zusätzliche Montageelemente enthält.

Montagelinie für Drosseln

ELPLC S.A. baut eine Montagelinie für Drosseln für einen der führenden europäischen Hersteller. Die Linie zeichnet sich durch einen hohen Grad an Automatisierung, Robotisierung und Autonomie sowie die Bearbeitung zahlreicher Produktvarianten aus. Die Rolle des Bedieners beschränkt sich lediglich auf das Nachfüllen von Halbfertigprodukten in die Zuführer. Die Montageplätze wurden so konzipiert, dass sie alle vom Kunden geforderten Produktvarianten ohne Umrüsten bedienen können.

Produktionsschritte bei der Herstellung von Drosseln

Der erste Produktionsschritt besteht darin, den Draht abzurollen und auf Maß zu schneiden. Anschließend werden die Enden gefräst und die Spule geformt. Der nächste Produktionsschritt ist das Löten der Enden unter Stickstoffatmosphäre sowie die visuelle Qualitätskontrolle. Das Beladen der fertigen Spulen auf die Hauptmontagelinie und die internen Umschlagvorgänge aus den Palettenpuffern werden von schnellen SCARA-Robotern der Marke OMRON ausgeführt.

Die Hauptmontagelinie besteht aus 12 Stationen, die durch ein Palettenförderband verbunden sind. Ein RFID-System gewährleistet die Rückverfolgbarkeit des Produkts im Prozess. Vibrationsförderer liefern die Halbzeuge für den Montageprozess:

• Federbleche,
• Kerne,
• Segel,
• Deckel und Gehäuse,
• Spulen in einer Menge, die sich aus den ausgewählten Paketmodellen ergibt.

Nach dem Zusammenpacken transportiert der Roboter das Produkt zu einer drehbaren Schweißstation, die beidseitiges Schweißen ermöglicht. Eine Sichtprüfung sowie elektrische Tests der Anfangsinduktivität und der Spannungsfestigkeit dienen der Qualitätskontrolle des Produkts. Eine Lasermarkierungsmaschine graviert ein alphanumerisches Symbol auf den Rahmen, und ein SCARA-Roboter entlädt die fertigen Teile in Sammelverpackungen.

Steuerungssystem und TOMAI Factory System

Das Steuerungssystem basiert auf einer SPS der Serie Melsec iQ-R von Mitsubishi mit zusätzlichen dezentralen E/A-Modulen und Servomodulen, die über das CC-Link-Netzwerk kommunizieren. Für die Erfassung der Produktionsdaten ist das TOMAI Factory System zuständig. Es handelt sich um ein System zur Produktionssteuerung und -überwachung, das Daten von den Maschinen sammelt, diese online analysiert und die Ergebnisse in für das Bedienpersonal verständlichen Berichten darstellt. Es besteht aus zwei modularen Anwendungen: Monitoring und Web. Es ermöglicht die Ermittlung von OEE-Kennzahlen und definierten KPIs durch die Analyse des Produktionsflusses und von Mikroausfällen. Es liefert Informationen an die Instandhaltungsabteilung und ermöglicht so eine frühzeitige Maschinendiagnose – Predictive Maintenance. Zusätzlich ist der Datenaustausch mit dem internen MES-System des Kunden gewährleistet.

Großprojekt

Der Bau einer automatischen Produktionslinie für Drosseln ist eines der größten Projekte von ELPLC S.A. im Jahr 2023. Es wird dem Kunden die Produktion einer wichtigen Komponente für Wechselrichter auf einem angemessenen Qualitäts- und Effizienzniveau ermöglichen.

Maschinen und Anlagen von ELPLC SA

Wir sind spezialisiert auf die Konstruktion und den Bau von Maschinen, kompletten robotergestützten Montagelinien sowie die Entwicklung von Software für die Industrie. Wir bieten unsere Kompetenzen für viele Branchen an. Wir liefern Lösungen für Industrie 4.0 / Smart Factory.

Die Anforderungen, die an Systeme gestellt werden, die CO₂ als Kältemittel nutzen, gelten auch für Klimaleitungen. Eine Möglichkeit ist die Herstellung einer Leitung aus AEM-Gummi [2], die mit einem Stahlgeflecht verstärkt ist und im Inneren einen geriffelten, flexiblen Edelstahlschlauch enthält. Ein so hergestellter Schlauch kann bei einem Betriebsdruck von 170 bar und einer Temperatur von -40 bis 150 °C betrieben werden. Er gewährleistet eine Null-Durchlässigkeit, eine hohe Druck- und Temperaturbeständigkeit und erfüllt die Anforderungen der DIN 74106.

Produktionslinie für Gummischläuche mit einem gewellten Stahlschlauch im Inneren

Beginn des Prozesses – präzises Schneiden des Wellschlauchs

Der Edelstahl-Wellschlauch wird in Rollen auf Trommeln mit unterschiedlichen Trommeldurchmessern geliefert. Die Schlauchlänge auf einer einzelnen Trommel beträgt 400÷1100 m. Der Transport des zu schneidenden Bauteils erfolgt über Abwickelvorrichtungen in Verbindung mit einem Hilfszuführsystem, das die Spannung reguliert und so den Einfluss der Materialdehnung auf die tatsächliche Länge des abgeschnittenen Stücks minimiert. Der spanlose Schnitt muss auf beiden Seiten an einem bestimmten Punkt der Welle präzise ausgeführt werden, was mittels eines Bildverarbeitungssystems überprüft wird. Die Herstellerspezifikation legt die Längenbereiche sowie den Außendurchmesser des abgeschnittenen Stücks fest. Das Zuführrollensystem gewährleistet einen optimalen Abstand zum Schneidkopf und eine angemessene Spannung des Schlauchs, um dessen Verformung zu begrenzen.

Montage der Nippel, Schweißen und elektrochemische Passivierung

Die Wellschlauchabschnitte mit der entsprechenden Länge gelangen anschließend zu einer automatischen Station für die beidseitige Montage der Nippel. Diese sind ebenfalls aus Edelstahl gefertigt. Hier findet der Orbital-WIG-Schweißprozess in Argonatmosphäre statt. Nach dem Erlöschen des Lichtbogens und dem Entleeren der Schutzatmosphäre kehrt der Drehteller mit dem Bauteil automatisch in die Ausgangsposition zurück. Das Bauteil wird zur nächsten Station befördert, um die Schweißnähte elektrochemisch zu passivieren. Ein elektrischer Antrieb versetzt das Bauteil in Drehbewegung, und ein pneumatisches System führt die Schweißnaht-Reinigungsköpfe heran. Die elektrochemische Passivierung ist besonders wirksam bei Schweißnähten aus Edelstahl und gewährleistet optimale Korrosionsbeständigkeit. Die im Prozess verwendete überschüssige Flüssigkeit wird durch ein System aus säurebeständigen Behältern aufgefangen. Eine Reihe von Parametern wird gemessen und überprüft, darunter: der Montageweg der Nippel, die Rotationsgeschwindigkeit der Elektrode beim Orbitalschweißen, die Schweißstromstärke, die Drehgeschwindigkeit der Passivierungsköpfe sowie die Leitfähigkeit des Passivierungsbads.

Einbau des Stahlschlauchs in den Gummischlauch

Der so vorbereitete Stahlschlauch kann in einen Gummischlauch mit angepasster Länge eingebaut werden. Außerdem wird eine spezielle Öffnung in den Gummischlauch eingebracht, die anschließend mit einer Silikonmanschette gesichert wird. Am Ende werden D-Ringe auf die Stahlnippel aufgesetzt. Die Maschine gewährleistet eine Montage ohne Verformungen und Kratzer an den Bauteilen sowie unter Einhaltung der erforderlichen Reinheitsanforderungen. Das zusammengesetzte Bauteil wird durchgeblasen, wobei eventuelle Verunreinigungen in eine entsprechende Kammer gelangen. Das Herausragen der Nippel aus dem Gummischlauch wird mit einem Profilometer kontrolliert. Außerdem wird das Vorhandensein der D-Ringe überprüft und der Weg sowie optional die Kraft der Montage des Stahlschlauchs im Gummischlauch gemessen.

Vormontage der Schellen und Klemmung der Endstücke, Blöcke und Steckverbinder

Jede komplette Leitung besteht aus zwei Endstücken und einem zuvor montierten Schlauchabschnitt. Auf den Gummiteilen werden Schellen angebracht, die an der nächsten Station festgeklemmt werden. Die Endstücke werden in die vorgegebene Form gebogen und mit einem Block und einem Verbinder versehen. Der Montagevorgang besteht darin, die Endstücke von der Seite auf die Nippel aufzustecken und die Verbinder um die Verbindung mit den Nippeln herum festzuziehen. Die Beschickung erfolgt manuell, die Montage und Entnahme hingegen automatisch. Eine Integration mit einem Manipulator oder einem Roboter zur Entnahme der montierten Leitungen ist möglich.

Klemmen von Edelstahlklemmen

Der Schlauch wird manuell vorpositioniert. Die Maschine spreizt automatisch die an der vorherigen Station montierten Schellen. Die Position der Schellen ergibt sich aus den Produktreferenzen. Es folgt eine Überprüfung der korrekten Position der Schelle und die Durchführung des Klemmvorgangs. Optional wird die Ovalisierung kontrolliert.

Maschinen zur Kabelkonfektionierung und Durchflussprüfung

Klimaanlagenleitungen werden zu Bündeln unterschiedlicher Größe zusammengefasst, z. B. zweiteilige oder fünfteilige. Die Konfektionierungsstation ermöglicht die Montage durch gleichzeitiges Einpressen der Leitungen in den entsprechenden Flansch. Nach diesem Vorgang erfolgt eine Durchblasung und ein automatischer Durchfluss-Test mit trockener, gefilterter Luft ohne Ölnebel. Damit soll überprüft werden, ob es zu einer Verengung des Querschnitts einer der Leitungen oder zu deren vollständiger Verstopfung gekommen ist.

Fußnoten

[2] AEM – Ethylen-Acryl-Kautschuk

Maschinen und Anlagen von ELPLC SA

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