Das Hightech-Prüfkarussell misst in etwa 1,2 Meter im Quadrat und 2 Meter in der Höhe. Dahinter stecken die klugen Köpfe der MCD Elektronik GmbH. Für sie galt es, die ambitionierten Kundenwünsche in einem engen Zeitfenster umzusetzen: der Kunde wollte das Testsystem bereits vier Monate nach Auftragserteilung in Betrieb nehmen. Das Resultat ist auch dank eigenen Standardprodukten eine hoch komplexe Anlage mit hohem Qualitätsanspruch. Es vereinigt die verschiedensten Test- disziplinen in einer Rundschalt-tischanordnung.
In einer Taktrate von 5 s prüft die Anlage Motorfahrzeugschalter auf Herz und Nieren. Und in dieser Zeit testet sie nicht nur die elektrischen Funktionen, sondern auch das Aussehen und die Haptik des Schalters. An der Frontseite der Prüfeinheit befindet sich die manuelle Einlegestation. Der Bediener hat 5 s Zeit, um die ungeprüften Teile einzulegen. Im Drehteller sind dafür auswechselbare Prüflingsaufnahmen eingelassen. Nach dem Einlegen kontaktiert die Anlage die Bauteile pneumatisch, damit sie die elektrischen Parameter des Schalters messen kann.
Nur bei einwandfreiem Aussehen
Die zweite Station dient der Überprüfung der Montagefähigkeit der Schalter. Hier messen die Tester die Geradheit der Steckerstifte mittels der mechanischen Taumelkreisprüfung und die Steckkraft des schwimmend gelagerten Steckergehäuses. An der dritten Station findet die optische Auswertung statt. Hier wird das Aussehen des Schalters genau unter die Lupe genommen. Zur Prüfung stehen die Leuchtdichte, die LED-Farbe des Tastensymbols, seine Lage und die Qualität der Ausführung. Station vier ist das Herzstück des Testsystems, der «Haptik-Check» mit elektrischer Widerstandsprüfung. Dieser misst die zur Betätigung des Schalters notwendige Kraft und die Leitfähigkeit der Kontakte. Hierbei handelt es sich um eine Doppelmessung: Die Station misst die Schalter auf dem Hin- und Rückweg. Die Schalterbetätigung übernimmt ein Präzisionsantrieb mit Motion-Controller. Ein mechanischer Tastkopf simuliert dabei einen menschlichen Finger. Er wird mit einer wählbaren Geschwindigkeit verfahren und der Kraftverlauf gemeinsam mit der aktuellen Position aufgezeichnet. Die Abarbeitung erfolgt direkt im Motion-Controller. Ist die maximale Kraft oder eine bestimmte Position erreicht, stoppt der Antrieb und somit auch die Messung. Anschliessend erfolgt der Start der Messung für den Rückweg. Eine integrierte Routine führt bei Typwechsel, Neustart, Fehler usw. eine Kalibrierung durch.
Alles ist auf dem Prüfstand
Wie das satte «Plopp» beim Schliessen der Türen, der Sound des Motors und die Griffigkeit des Lenkrads gehört inzwischen auch die Haptik der Schalter zu den Details, die einem Autobesitzer das Rundum-Wohlfühlgefühl vermitteln. Das weiss Bruno Hörter, geschäftsführender Gesellschafter der MCD Elektronik GmbH, nur zu gut und entwickelte mit seinem Team das hybride Testsystem. Wichtige Faktoren von End-of-Line-Prüfungen in der Automobilbranche sind Zuverlässigkeit der Prüfungen, geringe System- und Upgrade-Kosten und ein hoher Prüfdurchsatz. Weitere Anforderungen betreffen die Anbindung an die Produktionssteuerung, kurze Inbetriebnahmezeiten und die enge Integration in übergeordnete IT-Systeme.
Kamera läuft und Action!
Bei der optischen Prüfung kommt ein Spezial-kamerasystem zur Leuchtdichtemessung und ein hochauflösendes Farbkamerasystem von Cognex zum Einsatz. MCD hat die Cognex-Funktionen und ihre grafische Benutzeroberfläche in die eigene Bildverarbeitungssoftware eingebunden. Darüber hinaus unterstützen statistische Aufzeichnungen und Auswertungen die Dokumentation der Prüfergebnisse. Eine spezielle Abschottung sorgt dafür, dass Fremdlicht diese Prüfungen nicht stört. Bei der Haptik-Prüfung zeichnen Präzisionssensoren und ein Winkelencoder den Kraftverlauf auf. Die Kraftmessung geschieht mit einem piezo- elektrischen Kraftsensor, der sich besonders zum Messen von sich rasch ändernden Druckkräften bis 50 N eignet. Parallel erfolgt zur Schaltpunktbestimmung eine 4-Pol-Widerstandsmessung mit einem Präzisions-Resistomaten (Milliohmmeter). Alle physikalischen Messgrössen, die Wege und Widerstandsverläufe sowie die Schaltpunktlagen werden simultan aufgezeichnet und bewertet.
Fehlerfrei identifiziert mit Fingerabdruck
Hüllkurven definieren die Bereiche, durch welche die Messkurve verlaufen muss, sowie solche Bereiche, die unberührt bleiben müssen. Verletzt die gemessene Kurve den vorgegebenen Bereich, so wird das Bedienteil mit «Fail» bewertet. Anwender können die tatsächliche gemessene Kurve eines sogenannten «Golden Device» als Referenzkurve wählen. Die Bewertung erfolgt wahlweise getrennt oder gemeinsam für den Hin- und Rückweg. MCD bearbeitet und bewertet die Prüfergebnisse, statistischen Aufzeichnungen und Auswertungen mit einer hauseigenen Lösung, dem FDM-Softwaretool.
Nach der Prüfung bekommen die Schalter in Station Nummer fünf noch den Fingerabdruck des Testsystems. Ein Beschriftungssystem kennzeichnet die Teile mit kundenspezifischen Daten respektive einem Fehlercode.
Detailliertes Reporting
Eine wichtige Rolle spielt der DatenManager. Das Programm sammelt die Messdaten aller Prüfstationen und setzt für jeden Prüfling einen eigenen Datensatz zusammen. Für die manuelle oder automatisierte Auswertung gibt es zahlreiche Statistik- und Analysefunktionen. Zu den gefragten Informationen gehören die Testzeiten, die Fehlerstatistik (Häufigkeit, Verteilung), Statistik der Messwerte (Verteilung, Varianz nach diversen Sigma-Bewertungen) sowie die Analyse der Maschinen und die Prozessfähigkeit. Der Anwender kann die Projektfiles mit eigenen Auswertungen ergänzen. Den Export in übergeordnete Auswertungssysteme übernehmen integrierte Reportmodule in einer Vielzahl von Formaten wie Word, Excel, PDF, Text, XML, HTML usw. Die integrierte Script- engine erstellt und speichert alle Auswertungen und Reports vollautomatisch. Alle erforder- lichen Funktionen stehen als Web-Reports zur Verfügung und dienen dem IT-System zu Übergabe und Empfang der notwendigen Daten.
Vollautomatische Entnahme
Bedeutend für das Produktionsmanagement ist die integrierte Trenderkennung. Sie hilft, Veränderungen der Stabilität vorzeitig zu erkennen. Beispielsweise deutet der Trend von Messwerten in Richtung Grenzwertüberschreitung auf Toleranzen der Bauteile oder Störungen in der Anlage hin. Eventuelle Betriebsunterbrechungen lassen sich so bereits im Vorfeld vermeiden. Der Bediener muss sich nicht darum kümmern, wie es mit den Schaltern weitergeht. Das besorgt ein automatisches pneumatisches Handlingsystem an der letzten Station des Testsystems. Egal ob die Teile einen Kraft/Weg-, elektrischen Widerstands-, Bildverarbeitungs- oder Taumelkreisfehler aufweisen, hier werden sie aus dem Verkehr gezogen und in eine Fehlerschublade abgelegt. Das System entnimmt die fehlerfreien Teile und platziert sie auf einem Austrageband mit Stückzahlüberwachung und Überprüfung des Füllzustands.
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