Driftig, men misser ikke en eneste bolt!

Batterierne til elbiler og hybridbiler skal spændes, mens der er strøm på. Monteringsfejl udgør en risiko for arbejdernes sundhed, køretøjets korrekte funktion og dets sikkerhedssystem, og derfor er der strenge krav til obligatorisk overvågning og dokumentation. Hvilke løsninger byder Industri 4.0 på med hensyn til spændinger af tilslutninger i produktion og ved service, der både overholder standarder og samtidig er økonomiske?

Langsomt men sikkert er e-mobilitet ved at få momentum. Det anslås, at der vil blive bygget næsten 20 millioner hybrid- og elbiler i år 2025. Produktions- og servicecheferne er nødt til at forberede deres produktionslinjer og værksteder i overensstemmelse hermed. I de kommende år vil der være masser af batterier, som afhængigt af modellen, er samlet med flere hundrede bolte, og dette vil i høj grad påvirke effekt, rækkevidde, levetid og ikke mindst køretøjssikkerhed. Hvis enkeltkomponenter svigter under kørslen, er der fare for liv, lemmer og miljø. Derfor skal leverandører og OEM'er i overensstemmelse med VDI/VDE-standard 2862 nøjagtigt overvåge hver eneste tilslutning, der har en sikkerhedskritisk funktion, og arkivere de dokumenterede data i ti år. Mange chefer vil vide, hvordan de omkostningseffektivt og succesfuldt kan gennemføre omstillingen i produktion og service og samtidig sikre, at processen holder kvaliteten.

En batteripakke er et komplekst system omfattende en styreenhed, kabinetdele og talrige batterimoduler fremstillet af lithiumionceller, som leveres delvist opladede fra fabrikken. Selv reparationer – f.eks. udskiftning af et modul – udføres typisk med strøm på. En kortslutning ved 400 til 600 volt kan slå et menneske ihjel. Brug af håndholdte momentværktøjer tilsluttet med en netledning indebærer risiko for utilsigtet at overføre elektrisk spænding via ledende metaldele, fra møtrikken til møtrikspænderen og derfra til styreenheden. Derved opstår der naturligvis også en betydelig risiko for den arbejder, der holder og betjener den håndholdte møtrikspænder. For at forhindre tilskadekomst, miljøskader og sager om produktansvar uden at bringe rentabiliteten i fare, kræves der pålidelige, intelligente og skalerbare spændeløsninger, der kan registrere og overføre data trådløst.

En sådan alt i en-løsning, der gør det nemt for leverandører og OEM'er at opfylde kravene fastsat i VDI/VDE 2862 og samtidig give medarbejderne maksimal sikkerhed, blev testet i flere år i Bosch Rexroths batteriproduktion og til sidst lanceret på markedet. Det er en kombination af: Trådløs Nexo-møtrikspænder med den beskyttende isolering, NXAP030/NXPP012, der er designet specielt til batterisamling, og giver dermed ikke kun beskyttelse mod utilsigtet placering af møtrikspænderen på dele af batteriet, der er spændingsførende, men også mod at overføre spænding til møtrikspænderen. Designet af beskyttelsesisoleringen i den nuværende klasse op til 800 V er bekræftet af Dekra. Den beskyttende isolering forhindrer også løst tøj i at sætte sig fast i udgangsdrevet.

Rexroth har samlet over 30 års teknisk ekspertise inden for kontrolleret skrueteknik i den intelligente, trådløse Nexo møtrikspænder. I 1982 præsenterede virksomheden verdens første elektriske spændesystem med elektronisk afbrydelse af drevhastigheden. I løbet af de næste ti år kom det første spændesystem med fleksibel trinprogrammering og det første fuldt digitale spændesystem. Det var præcis 20 år før Nexo, at vi så verdens første digitale håndholdte møtrikspænder. Denne innovative teknologi med multikanal-kapacitet og integreret logik fortsætter den dag i dag. Den seneste milepæl er Process Quality Manager, en softwareløsning, der er udviklet i samarbejde mellem Bosch Rexroth og Bosch Software Innovations. Denne software bruger store dataanalyser til at registrere afvigelser i produktionsprocesser.

Som en vigtig bruger anvender Rexroth også sin ekspertise på Industri 4.0. Fordi Nexo har en fuldt integreret styreenhed, passer den ind i netværket i produktionshaller uden yderligere hardware og kommunikerer direkte med produktionslinjens styring og arkivserveren. Den webbaserede software giver adgang til data uafhængigt af deres placering – hvad enten det er fra en pc eller intelligent enhed. Takket være dens integrerede stregkodescanner kan den trådløse møtrikspænder også identificere de relevante dele og nøjagtigt føre arbejderen gennem samlingsprocessen. Hvis der på et tidspunkt sker afbrydelse af den trådløse forbindelse, gemmer enheden midlertidigt spænderesultatdataene i en databuffer og sender dem automatisk, når forbindelsen er blevet retableret. Med decentraliseret intelligens, tilslutningsmulighed, integreret dataindsamling og målrettet processtyring ned til batchstørrelse 1 opfylder den trådløse Nexo-møtrikspænder alle Industri 4.0-kriterier.

I overensstemmelse med den obligatoriske overvågning af og dokumentation for sikkerhedskritiske spændetilslutninger skal drejningsmoment og rotationsvinkel måles direkte på møtrikspænderen. Dette kan f.eks. opnås ved hjælp af drejevinkel- og momentsensorer. Det er ikke tilstrækkeligt med en indirekte måling via den anvendte strøm. For hver spænding af en møtrik genererer Nexos omfattende sensorsystem op til fire DIN A4-sider med data, som gøres tilgængelige i JSON-formatet via open source (JavaScript Object Notation). Proceschefen modtager en nøjagtig graf til hurtig analyse af hver enkelt spænding. Ved at sammenligne dette med den optimale proces, er det muligt at registrere langt flere samlefejl, end lovgivningen kræver. Ved samling af et batteri kan man for eksempel registrere et forkert kabel ved spænding af kabelklemmen ved hjælp af de foruddefinerede parametre i spændeprogrammet. Forkerte bolte og manglende eller dobbelte spændskiver er yderligere eksempler.

Databasens størrelse bestemmer også effektiviteten af en fejlforebyggelsesstrategi, og hvor effektivt dyr omarbejde kan forhindres. Slutresultatet er, at batterisamlingen følger en præcist defineret rækkefølge, hvor ingen spændingstilslutning springes over eller er defekt. For at styre antallet af spændingstilslutninger i processen og straks identificere forbindelser, der ikke er OK (også kaldet NOK), kan der oprettes et separat program for hver enkelt spænding, som igen er opdelt i op til 12 trin – inklusive møtrikløsning og -efterspænding. Arbejderen modtager præcis vejledning fra en displayterminal og en lokaliseringsløsning. Et blåt punkt på skærmen viser f.eks. den næste spændeplacering. Når spændingen er foretaget, bliver punktet grønt. Det er også muligt at afbryde møtrikspændingen. Den pågældende spændeplacering gemmes og vises for arbejderen, når opgaven genoptages. Hvis møtrikspænderen ikke er i den korrekte position, får den ikke godkendelse til at spænde. En tilsvarende placering af møtrikspænderen kan ske ved hjælp af triangulering mellem sender og modtager og kamerateknologi, ultralyd eller en kombination af de to. Med stationære systemer kan møtrikspænderen placeres præcist inden for 10 mm.

Med intelligente, komplette systemer til pålidelig spænding kan bilproducenter, leverandører og serviceudbydere effektivt beskytte deres medarbejderes sundhed, øge deres produktivitet – uden at skulle tænke på obligatorisk overvågning og dokumentation – og sikre og optimere proceskvaliteten på lang sigt. Desuden kan de komplekse samlingssekvenser af batteripakker til elektrisk mobilitet designes, så de ikke kun overholder standarder, men også er effektive og fejlfrie.