Batteriewanne und Batteriegehäuse durch die Fertigung verfolgen: Codelesen an Rührreibschweißen, Bearbeitungszentrum, Dichtprüfung und Reinigung

Bevor die erste Zelle in eine Batteriewanne kommt, ist die Wanne verschweißt, bearbeitet, auf Dichtheit geprüft und gewaschen. Dieser Beitrag richtet sich an Automatisierungs- und Fertigungsingenieure bei Herstellern von Batteriewannen und Batteriegehäusen und an die Maschinenbauer, die deren Schweiß-, Bearbeitungs-, Dichtprüf- und Reinigungszellen bauen. Er geht davon aus, dass der Code bereits auf dem Teil steht, und fragt, wo er gelesen wird und was die Station mit der gelesenen Nummer anfängt. Er stützt sich auf dokumentierte Anwendungen.

Wichtige Punkte im Überblick

Gelesen wird, bevor eine Station arbeitet, damit sie mit der Nummer abfragt, ob der vorige Schritt quittiert ist, und eine Wanne, der ein Schritt fehlt, gar nicht erst freigibt.
An einer Reinigungsstation sollen zwei Codeleser lesen, einer beim Einfahren und einer beim Ausfahren, sodass sich die Reinigung erst buchen lässt, wenn auf beiden Seiten dieselbe Nummer gelesen wurde.
In einer dokumentierten Gehäuselinie bekommt jede der gut ein Dutzend Steuerungen mindestens einen eigenen Codeleser, damit jede Station die Nummer des Teils vor ihr selbst kennt.
Muss ein Code in einem sehr großen Bildfeld wie an der Rückseite eines Hybrid-Batteriegehäuses gefunden werden, ist die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS die passende Klasse.
Steht der Leser außerhalb von Schweißkopf, Spindel oder Waschkammer und muss aus größerem Abstand lesen, reicht der 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000 bis 2000 mm.

Vor der Modulmontage: warum die Wanne ihre Identität durch jeden Fertigungsschritt tragen muss

Die Fertigung einer Wanne besteht aus Schritten, die das Teil verändern. Schweißen, Fräsen, Schleifen, Dichtprüfen und Waschen ändern Oberfläche, Lage und Zugänglichkeit, und jeder dieser Schritte soll im Rückverfolgungssystem bei genau der Wanne stehen, die ihn durchlaufen hat. Eine Wanne, der ein Schritt fehlt, soll die nächste Station gar nicht erst betreten.

Daraus folgt eine einfache Regel für die Planung. Gelesen wird, bevor eine Station arbeitet, und dort, wo ein Teil eine Station verlässt, oft ein zweites Mal. Die Station fragt mit der gelesenen Nummer ab, ob der vorige Schritt quittiert ist, und gibt erst dann frei. Wie der Code auf die Wanne kommt und ob er schon am Rohteil sitzt oder in der Linie aufgebracht wird, behandelt der Beitrag zur Kennzeichnung; die Lesestellen der Modul- und Packmontage haben einen eigenen Artikel. Dieser Beitrag beschreibt die Strecke dazwischen.

Rührreibschweißen, Fräsen und Schleifen: eine Leserfamilie über verschiedene Maschinenbauer

An einer Rührreibschweißanlage für Wannen von Elektrofahrzeugen wird ein Gussteil auf das Blech gefügt. Der Abstand, aus dem die Leser lesen, ist noch nicht festgelegt; womöglich muss er über einem Meter liegen. In Frage kommt deshalb der 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000.

In einer anderen Anwendung durchlaufen Wannen Bearbeitungszentren, eine Schleifmaschine und eine Dichtprüfanlage mehrerer Maschinenbauer. Vorgegeben ist dort der AI-Codeleser der Modellreihe SR-X in der Ausführung SR-X300. Der Code selbst gilt als gut lesbar. Das Gerät bleibt über alle Anlagen dasselbe, auch wenn die Maschinen von verschiedenen Herstellern stammen.

An einer Maschine, die Batterieträger bearbeitet, hat der Maschinenbauer die Lesestelle selbst ausgelegt; vorgesehen ist dort der 1D- und 2D-Codeleser der Modellreihe SR-2000. Der Code auf dem Träger ist sehr kontrastschwach. Für solche 2D-Codes haben die Ausführungen SR-X300 des Codelesers einen AI-Filter, der das Bild gegen eine Datenbank mit über 100.000 Bildern abgleicht; die Dekodierzeit wird dabei länger. Ändert sich die Oberfläche zwischen zwei Bearbeitungsschritten, hilft eine Parameterreihe: Der Leser durchläuft mit dem Reihenwechsel mehrere gespeicherte Leseeinstellungen innerhalb einer Lesung.

Dichtprüfanlage und Reinigungsstation: einlesen, ausfahren, wieder einlesen

Durch eine Reinigungsstation fährt die Wanne hinein, wird gewaschen und kommt am anderen Ende wieder heraus. In einer Linie, in der Wannen mit einem aufgeklebten Etikett durch die Fertigung transportiert werden, sollen deshalb zwei Codeleser die Wanne lesen: einer beim Einfahren, einer beim Ausfahren. Erscheint dieselbe Nummer auf beiden Seiten, lässt sich die Reinigung genau dieser Wanne buchen. Die Anlage besteht aus zwei identischen Hälften.

Die Dichtprüfanlage aus der Linie mit mehreren Maschinenbauern ist eine weitere Lesestelle derselben Kette. Das Prüfergebnis entsteht in der Anlage, die Lesung sorgt dafür, dass es bei der richtigen Wanne landet. Wie Prüfergebnis und Freigabe im Prüffeld und am Bandende über den Code zugeordnet werden, beschreibt ein eigener Beitrag dieser Reihe.

Ein Leser je Steuerung: Lesepunkte über viele gleiche Stationen planen

Eine Gehäuselinie für Unter- und Oberteil hat gut ein Dutzend Steuerungen, und jede bekommt mindestens einen eigenen Codeleser. Handscanner sollen später dazukommen. So kennt jede Station die Nummer des Teils, das vor ihr liegt, ohne sie von einer Nachbarstation übernehmen zu müssen.

In einem Wannenprojekt für ein Werk in Europa sind mehrere Stationen mit je zwei stationären Lesern geplant. An einem Batteriegehäuse sind rund vierzig Lesestellen vorgesehen; sie sollen gelaserte DMC senkrecht von oben lesen.

Bei so vielen gleichen Lesestellen zählt die Anbindung. Jeder Leser hängt an seiner Steuerung; für PROFINET nach Conformance Class C braucht der Codeleser eine Kommunikationseinheit. Daneben stehen TCP/IP, FTP, SFTP und HTTP(S) zur Verfügung, und der Leser kann gelesene Daten im Gerät mit registrierten Daten vergleichen.

Deckel, Abdeckung und Kasten: Etikett, gelaserter Code und Handscanner in der Wasch- und Gießlinie

In einer Anlage mit zwei Kammern soll ein Codeleser den Deckel eines Batteriekastens lesen. Auf den Deckel kommt ein Etikett mit einem DMC von rund 8 mm. Es gibt zwei Varianten, und wo der Code genau sitzt, ist noch offen.

In einem anderen Markt geht es um gelaserte DMC auf Batterieabdeckungen aus Kunststoff und aus Stahl in einer Schneidlinie. In einem Test las ein stationärer Codeleser die Codes stabil.

Abdeckungen aus Aluminiumguss, die für Elektromotoren und Batterien durch eine Gieß- und Waschlinie laufen, werden in der Montage verfolgt. Gelesen werden sollen gelaserte Codes mit dem Robusten AI-Handscanner der Modellreihe HR-X in der High-Performance-Ausführung. Der Handscanner wählt zwischen direkter, polarisierter und diffuser Beleuchtung selbst; laut Anleitung passt polarisiertes Licht zu glänzenden Metallen und diffuses zu rauen und reflektierenden.

Wie schnell sich die Leseaufgabe ändern kann, zeigt eine Anwendung mit Batterierohren. Ihr Etikett soll durch einen direkt markierten DMC ersetzt werden, und welche Ausführung des Codelesers bei rund 100 mm Abstand passt, zeigt ein Test am ersten Muster.

Große Bildfelder am Gehäuse: wann die Kamera statt des Codelesers liest

An der Rückseite eines Hybrid-Batteriegehäuses soll ein DMC in einem Bildfeld von rund 650 x 1000 mm gefunden und gelesen werden. Die Machbarkeit ist mit einer Kamera gezeigt. Für ein Feld dieser Größe ist die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS die passende Klasse. In derselben Station sollen blanke Stellen erkannt werden; das ist eine Frage der Oberflächen- oder Anwesenheitsprüfung mit eigenen Beiträgen.

Sollen mehrere Stellen desselben Gehäuses mit mehreren Kameras an einem Controller geprüft werden, trägt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G bis zu acht Kameras.

Aus der Ferne oder am Stopper: Abstand und Einbauort an großen Gehäusen

An großen Wannen und Gehäusen gibt es zwei Einbauarten. Entweder steht der Leser außerhalb von Schweißkopf, Spindel oder Waschkammer und liest aus größerem Abstand, oder er sitzt dicht an der Stelle, an der das Teil anhält. Beim Batteriekasten ist beides noch offen, ein Meter oder ganz nah; davon hängt auch die Kabellänge ab, 5 m oder 10 m.

Der AI-Codeleser in der Ausführung SR-X300 liest von 70 bis 1000 mm und löst 2D-Zellen ab 0,024 mm auf. Muss der Leser weiter entfernt stehen, wie womöglich an der Rührreibschweißanlage, reicht der Codeleser der Modellreihe SR-2000 bis 2000 mm, bei einer kleinsten 2D-Zelle von 0,040 mm.

Eine Prototypenanlage für wassergekühlte Batteriegehäuse zeigt den bequemeren Fall. Gelesen werden weiße QR-Codes auf schwarzem Gehäuse mit einer Zellgröße von 0,4 mm, der Abstand ist frei, und die Anlage verlangt eine EtherCAT-Anbindung; dafür kommt ein Codeleser in der Ausführung SR-X300 in Frage. Rechnerisch ist die Zellkante dieses Codes mehr als 16-mal so lang wie die kleinste 2D-Zelle des Geräts. Welche Einbauart trägt, zeigt ein Test an der Wanne nach dem jeweiligen Schritt, also geschweißt, gefräst oder gewaschen.

Häufige Fragen

F Warum wird eine Batteriewanne vor der Modulmontage mehrfach gelesen?

Schweißen, Bearbeiten, Dichtprüfen und Waschen verändern das Teil, und jeder Schritt soll bei genau der Wanne gebucht werden, die ihn durchlaufen hat. Liest jede Station vor der Arbeit, kann sie prüfen, ob der vorige Schritt quittiert ist, und eine unvollständige Wanne anhalten.

F Warum liest eine Reinigungsstation die Wanne zweimal?

Die Wanne fährt an einer Seite hinein und an der anderen heraus. In einer dokumentierten Anwendung soll je ein Codeleser beim Einfahren und beim Ausfahren lesen. Gebucht werden kann die Reinigung dann erst, wenn auf beiden Seiten dieselbe Nummer gelesen wurde.

F Was hilft bei einem kontrastschwachen Code auf einem bearbeiteten Batterieträger?

Die Ausführungen SR-X300 des AI-Codelesers der Modellreihe SR-X haben für 2D-Codes einen AI-Filter, der gegen eine Datenbank mit über 100.000 Bildern abgleicht; die Dekodierzeit steigt dabei. Wechselt die Oberfläche zwischen Schritten, durchläuft der Leser mit einer Parameterreihe mehrere gespeicherte Leseeinstellungen in einer Lesung.

F Braucht jede Station einer Gehäuselinie einen eigenen Codeleser?

In einer dokumentierten Gehäuselinie bekommt jede der gut ein Dutzend Steuerungen mindestens einen eigenen Leser. Jede Station kennt damit die Nummer des Teils vor ihr selbst und muss sie nicht von einer Nachbarstation übernehmen.

F Wann liest eine Kamera statt eines Codelesers am Batteriegehäuse?

Wenn der Code in einem sehr großen Bildfeld gesucht werden muss, etwa rund 650 x 1000 mm an der Rückseite eines Gehäuses. Dafür passt die All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS; bei mehreren Kameras an einem Controller die Modellreihe VS-G mit bis zu acht Kameras.

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