Sensoren für Automobil-Fertigungslinien

Exklusiv, hochwertig und individuell – mit den zunehmenden Ansprüchen der Käufer sind auch die Anforderungen an die automatisierten Fertigungslinien der Fahrzeughersteller gestiegen: Neue Materialien, Fertigungstechnologien und Automatisierungsgrade erfordern stets aktualisierte Automationslösungen. Für Schweiß- und Montageprozesse in ihren chinesischen Fertigungsanlagen fand FAW-VW in den uprox+-Sensoren von Turck eine vielseitige Lösung. Stahlkarosserie oder Aluminiumgestell? Magnesium-Interieur oder Kunststoff-Innenraum? Holzapplikationen oder Carbon-Akzente? Die Auswahl der in der Automobilfertigung verwendeten Werkstoffe ist heute ebenso groß wie die Erwartungshaltung der Fahrzeugkäufer. Schließlich sind PKW für die meisten Kunden schon lange mehr als einfache Transportmittel – sie sind zu Statussymbolen geworden, die ebenso hochwertig wie individuell sein sollen.   Um die steigenden Erwartungen der Kunden erfüllen und gleichzeitig eine kosteneffiziente Fertigung realisieren zu können, müssen Automobilfertigungslinien stets angepasst, erneuert oder erweitert werden: Neue Werkstoffe, verbesserte Fertigungsprozesse und erweiterte Automationspotentiale stellen auch an die eingesetzten Automationslösungen stets neue Anforderungen. Aufgrund der Diversität der verwendeten Materialien, der durchgeführten Produktionsschritte und der eingesetzten Maschinen gilt letztlich: Die Effizienz einer Fertigungslinie steht und fällt mit der Anlagenverfügbarkeit und damit mit der Flexibilität und Zuverlässigkeit der eingesetzten Automatisierungskomponenten. Um die effiziente Produktion qualitativ hochwertiger Automobile wie dem Sagitar oder dem Magotan zu gewährleisten, setzt die FAW-VW Automobile Co., Ltd. – ein Joint-Venture der staatlichen chinesischen First Automative Works, der deutschen Volkswagen AG, der Audi AG und der Volkswagen Automobile (China) Investment Co., Ltd. – daher auf Sensortechnik des Automationsspezialisten Turck. In den Fertigungsanlagen in Changchun im Nordosten Chinas produziert FAW-VW Limousinen auf der Basis europäischer Modellvarianten wie Golf, Jetta, Bora oder Passat. 1991 gegründet, hat sich FAW-VW in den vergangenen 17 Jahren zu einem der großen chinesischen Automobilhersteller entwickelt – mit einem Anlagenwert von zirka 3 Milliarden Euro und einem Produktionsumfang von mehr als 1000 fertiggestellten Fahrzeugen pro Tag sowie zusätzlichen Kapazitäten für den Fahrzeug- und Teileexport. Die im Zuge der rasanten Entwicklung der chinesischen Automobilindustrie gestiegenen Ansprüche der Kunden in Bezug auf Qualität, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit führten dazu, dass FAW-VW – wie letztlich alle Automobilhersteller – neue Materialien und Technologien einsetzen musste, um eine flexible Produktion unterschiedlicher Fahrzeugtypen und Modellvarianten an einem Standort zu ermöglichen. Entsprechend hoch waren die Anforderungen des Automobilherstellers an die eingesetzte Sensorik: Um Werkstückpositionen in verschiedenen Bereichen der automatisierten Produktion wie dem Stanzen, Lackieren, Schweißen und der Endmontage zuverlässig erkennen zu können, mussten die Sensoren robust, vielseitig einsetzbar und kosteneffizient sein. Eigenschaften, die die Faktor-1-Sensoren der uprox+-Reihe voll und ganz erfüllen. Faktor 1 auf alle Metalle Dank Multispulentechnologie erkennen die in Schutzart IP68 ausgeführten Sensoren nicht nur alle Metalle ohne Reduktionsfaktor – egal ob Eisen, Edelstahl, Kupfer, Aluminium oder Messing. Im Vergleich zu herkömmlichen Ferritkern-Sensoren ermöglichten sie FAW-VW auch die Erfassung aller in den Fertigungslinien verwendeten Metalle mit deutlich erhöhten Schaltabständen von bis zu 50 mm (FAW-VW setzt die Ni50U-CK40-Serie ein) – und boten dadurch hohe Freiheitsgrade bei Einbau und Einsatzgebiet. Ein weiterer Vorteil der Faktor-1-Sensoren, die in China von der Turck (Tianjin) Sensor Co., Ltd. (TTS) vertrieben werden: Mit nur wenigen Sensortypen, die sich für viele Applikationen innerhalb der Fertigungslinie eignen, konnte der Automobilhersteller eine einfache und kosteneffiziente Lagerhaltung realisieren. Einer der härtesten Einsatzbereiche in den FAW-VW Werken ist die Schweißmontage: In der gesamten Fertigungslinie durchlaufen die automobilen Einzelteile der verschiedenen Limousinen-Modelle zirka 3000 bis 5000 Punktschweißschritte. Die komplexen Transport-, Greif-, Halte- und Schweißaufgaben, die für jeden einzelnen Schweißpunkt nötig sind, lassen sich nur durch den Einsatz spezialisierter Robotik effizient und sicher gestalten. Zur Überwachung der automatisierten Bewegungsabläufe setzt FAW-VW auf Sensoren der Ni15U-MT-Serien. An den Roboterarmen montiert, kontrollieren die mit Teflon beschichteten Spezialsensoren ständig die Position der Robotik in Relation zu den zu bearbeitenden Werkstücken – und garantieren damit nicht nur punktgenaue Schweißvorgänge, sondern letztlich auch den fehlerlosen Ablauf des Montageprozesses. Die besondere Herausforderung in dieser Applikation: In der Schweißmontage sind nicht nur hohe Schaltabstände gefragt, um die Position der Werkstücke frühzeitig erkennen und gegebenenfalls korrigieren zu können, sondern auch eine gute Abschirmung gegenüber den extremen Umgebungseinflüssen. Da uprox+-Sensoren keinen Ferritkern enthalten, sind die mit Teflon beschichteten Spezialsensoren der MT-Reihe gegenüber starken Magnetfeldern, wie sie beim Schweißvorgang entstehen, genauso unempfindlich wie gegenüber Funkenspritzern oder mechanischem Verschleiß. Die bündig (oder überbündig) und nicht-bündig einbaubaren Faktor-1-Sensoren garantieren damit höchste Zuverlässigkeit über eine lange Lebensdauer. Einsatz in jedem Winkel Zur Positionserfassung auf Traversen in den Endmontage- und Lackierhallen setzt FAW-VW ebenfalls auf uprox+-Sensoren: Die Kunststoffsensoren der QV40-Reihe überzeugten in dieser Anwendung vor allem durch ihren hohen Schaltabstand. Über eine Entfernung von 50 mm erkennen die Sensoren zuverlässig die An- oder Abwesenheit von Metallen und ermöglichen so die genaue Positionsbestimmung der Traversen – auch bei Erschütterungen und Neigungsabweichungen während der Vorwärtsbewegung. Die über eine Befestigungsschelle einfach und unkompliziert zu montierenden Sensoren verrichten aber nicht nur – wie bei FAW-VW – bei der Positionsbestimmung auf Traversen zuverlässig ihren Dienst. Sie können sprichwörtlich in jedem Winkel der Produktionslinie eingesetzt werden. Da ihre aktive Fläche mit nur einem Handgriff werkzeuglos in fünf Richtungen positionierbar ist, können die QV40-Sensoren komfortabel und schnell an die jeweiligen Applikationen und Umgebungsbedingungen angepasst werden. Ebenso wie die MT-Reihen ermöglichten die QV40-Sensoren den Verantwortlichen bei FAW-VW so, mit einer geringen Anzahl an Produkttypen Erfassungsanwendungen in der gesamten Fertigungslinie abzudecken.