Positionserkennung

Andreas Mühlbauer,

Die perfekte Lage des Einzelteils

Ein Positionserkennungssystem für die Motormontage dient der Qualitätssicherung beim Einlegen der Lagerschalen in das Kurbelwellengehäuse.

Der 3D-Koordinatensensor PositionBox ermittelt genaue Raumkoordinaten zur Qualitätssicherung. © Sarissa

Überall dort, wo Fehlervermeidung an erster Stelle steht, garantiert das Local Positioning System von Sarissa den einwandfreien Ablauf von Fertigungsprozessen. Das Positionserkennungssystem PositionBox gewährleistet, dass Montageprozesse immer einwandfrei ablaufen – selbst wenn sie von den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in der Produktion stets ein sehr hohes Maß an Konzentration verlangen. In der Motoren-Manufaktur der BMW Group werden für die optimale Lagerung der Kurbelwelle unterschiedlich starke Lagerschalen verwendet, welche jedoch optisch nur schwer zu unterscheiden sind. Deshalb stellt das Assistenzsystem von Sarissa sicher, dass die jeweilige Lagerschale stets ihre richtige Position findet. Das System leistet somit eine wertvolle Unterstützung im fehlerfreien Montageprozess.

Der intelligente 3D-Koordinatensensor PositionBox ermittelt millimetergenaue Raumkoordinaten zur Quali- tätssicherung und liefert ein zuverlässiges Feedback in Echtzeit. Fehler lassen sich somit vermeiden. Alle Anwendungen, in denen die korrekte Position eines Einzelteils bestimmt werden soll, lassen sich somit reibungslos absichern. Diese Funktionsweise kommt in der Motoren-Manufaktur bei der BMW Group in München seit 2017 zum Einsatz.

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Die BMW-Motoren für die Kleinserien werden in der Motoren-Manufaktur in München auf fahrbaren Werkstückträgern gebaut. Um die perfekten Lagerungen der Sechs- und Zwölfzylinder Kurbelwellen gewährleisten zu können, müssen passend abgestimmte Lagerschalen an jedem Lagerstuhl verbaut werden. Dies setzt eine exakte Vermessung des jeweiligen Lagerstuhls vor dem Einbau der Lagerschalen voraus. Anhand dieser Daten lassen sich die passenden Lagerschalen mit der korrekten Stärke für die jeweilige Stelle im Lagerstuhl bestimmen. Hier setzt das Positionserkennungs- system an. Denn obwohl die Lagerschalen unterschiedlich sind, lassen sie sich sie von den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in der Produktion optisch fast nicht unterscheiden und deshalb leicht verwechseln. Dies gilt es, mit einem Fehlervermeidungssystem während der Wertschöpfung zu verhindern.

Verwechslungen ausgeschlossen

Das Local Positioning System ist eine Lösung, die Fehlerfreiheit gewährleistet und Kosten einspart, da es Abweichungen in der Produktion verhindert. Dadurch, dass die Genauigkeit und Präzision des Systems im Millimeterbereich liegen, eignet es sich für Anwendungen mit handgehaltenen Werkzeugen aller Art. Das Positionserkennungssystem ist unabhängig von Lichtquellen und hörbarem Schall. Dabei sind die Ultra- schallsignale, die das System aussendet, physiologisch unbedenklich. Sarissa hat bereits zuvor erfolgreich mit der BMW Group an der Absicherung von Prozessen mittels dem Posi-tionserkennungssystem zusammengearbeitet. Für die Lagerschalenmontage bei BMW in München entwickelte Sarissa eine spezifische Lösung. In diesem Anwendungsfall bestimmt die Software von Sarissa nicht wie sonst üblich die Koordinaten der Werkzeugspitze, sondern die Koordinaten der Lagerschale. Eine unsichtbare „Tube“ zwischen Codeleser mit Positionssender und QR-Code auf der Lagerschale macht es möglich, dass die Positionsdaten der Lagerschale im Motor ermittelt und an die Stationssteuerung übertragen werden.

Das System unterstützt bei der Auswahl der richtigen Lagerschale und als Endkontrolle nach deren Montage. Dies gewährleistet eine Null-Fehler-Produktion, die hohe Qualitätsansprüche erfüllt und Verwechslungen ausschließt. Die PositionBox bekommt von der SPS den aktuell in der Montagestation stehenden Motorentyp sowie die zu verbauenden Lagerklassifizierungen je Lagerstuhl übermittelt. Daraufhin sehen die Produktionsmitarbeiterinnen und -mitarbeiter am Bildschirm anhand einer Visualisierung, welche Lagerschalen für den bestimmten Motortyp benötigt werden.

Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Produktion legen die mit einem DataMatrix-Code versehenen Lagerschalen an die dafür vorgesehenen Stellen im Lagerstuhl. In dem speziellen Anwendungsfall bei der BMW Group kommt ein Codeleser zum Einsatz, auf den ein Sarissa-Positionssender aufgebracht wurde. Die Produktionsmitarbeiterinnen und -mitarbeiter scannen den auf der Lagerschale aufgedruckten DataMatrix-Code mit dem Codeleser ein. Daraufhin sendet der Positionssender des Codelesers hochfrequente Ultraschall-signale in den Raum, die ein Ultraschallempfänger aufnimmt. Die PositionBox ermittelt anhand des QR-Codes und nach Kommunikation mit der SPS in Echtzeit, ob sich die richtige Lagerschale an der vorgeschriebenen Montageposition befindet. Obwohl sich der Werkzeugsender auf dem Codeleser befindet, bestimmt die Software stets die XYZ-Position des QR-Codes und somit der Lagerschale und nicht die Position des Codelesers. Dabei ist es bedeutungslos, ob der Codeleser während dem Lesevorgang in unterschiedlichen Winkeln oder von einem Rechts- oder Linkshänder gehalten wird. Ein virtueller Pointer von beliebig einstellbarer Länge mit einem fiktiven Codeleser an seiner Spitze ist in dieser Ausführung neuartig.

Mühelose Fehlerkorrektur

Sollte eine Lagerschale versehentlich an der falschen Position montiert worden sein, wird der Motorblock direkt daran gehindert, die Arbeitsstation zu verlassen. Der Fehler wird am Bildschirm visualisiert, und die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter können den Arbeitsschritt selbstständig korrigieren. Nach der Korrektur bestätigt die Software am Bildschirm, dass alle Lagerschalen schließlich richtig montiert wurden. Die einfach zu bedienende Anwendersoftware PositionBox verhindert eine mögliche Fehlhandlung im Sinne von Poka-Yoke wirkungsvoll. Die intelligente Sensorik der PositionBox leistet somit einen großen Beitrag zur Fertigungsqualität.

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