Eine besondere Herausforderung zeigte sich in der Produktion des Ford Kuga, der neben weiteren Modellen im spanischen Valencia hergestellt wird. Im konkreten ­Arbeitsschritt wird ein kleines planes Verstärkungsblech auf eine größere Baugruppe geschweißt. „Zunächst legt ein Werker ein großes Außenhaut-Bauteil in einen Drehtisch ein, anschließend dann das kleinere Blech obendrauf“, erklärt Mario Eschweiler, Manufacturing Engineer Bodyside bei Ford Europe. Er betreute das entsprechende Projekt zur Qualitätssicherung vom deutschen Ford-Standort in Köln aus federführend: „Entscheidend ist, an dieser Stelle sicher zu erkennen, ob das kleinere Blech korrekt positioniert ist. Zum anderen muss aber auch sichergestellt sein, dass nicht versehentlich zwei oder mehr Verstärkungsbleche aufgelegt wurden.“ Im nächsten Schritt wird dann der Drehtisch gedreht, ein Roboter verschweißt beide Bauteile und entnimmt sie.

Eine Aufgabe, bei der Kamerasysteme aufgeben

Aufgrund dieses festgelegten Fertigungsablaufs schied ein konventioneller optischer Distanzsensor zur Anwesenheitsprüfung aus. Der Grund: Eine Montage, die weder Werker noch Roboter in ihrer Arbeit be­hindert hätte, wäre nicht möglich gewesen. „Induktive und 
mechanische Taster waren aus dem gleichen Grund nicht geeignet. Eine einseitige induktive Doppelblechkontrolle war wegen der geringen ­Abmessungen des Kleinteils und auch der damit verbundenen Positionierbar­keit ausgeschlossen“, grenzt Esch­weiler die Auswahl geeigneter Lösungen weiter ein.

Ferner stellten die geringen Dimensionen und die plane Oberfläche bereits eine anspruchsvolle Herausforderung dar. Zudem erschwerten stark schwankende Lichtverhältnisse durch Sonneneinstrahlung am Tag und künstlicher Beleuchtung in der Nacht die Aufgabe zusätzlich. „Wie sich in ersten Tests zeigte, brachten diese Anforderungen gewöhnliche Kamerasysteme an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit und darüber hinaus“, so Eschweiler. Während der Inbetriebnahmephase erzeugten die getesteten Kameralösungen eine Fehllesungsrate von einem Prozent und mehr. „Ausschlaggebendes Kriterium gegen das Kamerasystem war jedoch ein anderer Aspekt:  Wir konnten so nicht sicherstellen, dass tatsächlich nur ein einziges Verstärkungsblech aufgelegt wurde.“ Alles in allem eine Herausforderung, die wie gemacht ist für den PMD Profiler von IFM.

Der Sensor sichert zuverlässig die korrekte Verwendung und Montage von Bauteilen. Dazu projiziert der optoelektronische Line-Scanner eine Laserlinie auf den zu prüfenden Arbeitsbereich und ermittelt über das reflektierte Licht das Höhenprofil. Stimmt dieses Höhenprofil mit dem eingelernten Sollprofil überein, erkennt er eine korrekte Montage. Weicht es über einen frei zu definierenden Toleranzwert hinaus ab, gibt der Sensor ein Fehlersignal aus. Mit einer Messgenauigkeit von 500 µm erkennt er auch sehr kleine Abweichungen – und damit auch, ob das dünne Verstärkungsblech fehlt, oder eins zu viel aufgelegt wurde. Auch die korrekte Ausrichtung des Bauteils lässt sich über den Vergleich des tatsächlichen und des vorgegebenen Höhenprofils prüfen. So präzise der PMD Profiler seine Arbeit verrichtet, so tolerant ist er, was sein Arbeitsumfeld betrifft: Fremdlichtimmunität und Distanzunabhängigkeit ermöglichen eine flexible Positionierung.

Eine technisch robuste Lösung

Bei einem ersten Versuchsaufbau und der Demonstration der Funktionsweise durch die deutschen Automotive-Experten von IFM sowie in der Erprobung, die die spanische IFM-Niederlassung betreute, konnte der Line-Scanner die Projektbeteiligten bei Ford überzeugen. Das Ergebnis: „Durch den Einsatz des PMD Profilers konnten wir die Aufgabe technisch robust lösen und wirkungsvoll Störzeiten durch Fehlerkennung minimiert“, so Eschweiler: „Bereits im ersten Monat des regulären Betriebs lag die Fehlerrate lediglich bei 0,2 Promille. Dabei ist es durchaus wahrscheinlich, dass dies reale Fehlbeladungen waren, in denen der Profiler korrekt auf die Fehlbeladung hingewiesen hat.“

Autor
Philipp Erbe, Technischer Redakteur