Eine Vakuumpumpe für Bremskraftverstärker wiegt nur rund 750 g. Auf der Straße bringt sie mehrere Tonnen Fahrzeug­gewicht zum Stehen. Für höchste Qualität bei ihrer Herstellung sorgt eine neue Montage- und Prüfanlage. Ein neuartiges bild­basiertes Lesegerät erfasst und kontrolliert DataMatrix-Codes und ermöglicht so die lückenlose Rückverfolgbarkeit der Pumpen.

Der Fahrzeugfahrer nimmt den Bremskraftverstärker meist erst wahr, wenn er nicht mehr richtig funktioniert. Selbst großer Druck auf das Bremspedal zeigt dann nur mäßige Wirkung, wohingegen der Blutdruck des Fahrers in die Höhe schießt. Doch glücklicherweise arbeiten Bremskraftverstärker in der Regel über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs absolut zuverlässig. Das verdanken sie höchster Präzision in der Fertigung. Eine Komponente leistet dabei Außergewöhnliches: die Vakuumpumpe. In den meisten PKWs und leichten Nutzfahrzeugen unterstützt diese in Unterdruck-Bremskraftverstärkern die Wirkung des Bremssystems. Weil sie für die Sicherheit im Straßenverkehr so wichtig ist, legen Hersteller von Bremskraftverstärkern größten Wert auf Qualität. Nur was auf Herz und Nieren geprüft ist, wird im Fahrzeug verbaut. Worauf es dabei ankommt, wissen die Fachkräfte von Zeltwanger Automation aus Dußlingen bei Tübingen ganz genau. Der neuen Anlage zur Montage und Prüfung von Vakuumpumpen entgeht nicht der kleinste Defekt. Dabei erhält jede der 400.000 im Jahr produzierten Pumpen ihren eigenen Datensatz mit den gemessenen Werten. Die Daten werden den einzelnen Produkten mittels gelasertem DataMatrix-Code zugeordnet, den das bildbasierte Industrie-ID-Lesegerät DataMan DMR-100X von Cognex gegenliest. Dies ermöglicht eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der Teile.

Prüfen sichert Bremskraft

Sicherheit braucht nur 40 Sekunden. So lange dauert es, bis eine Vakuumpumpe auf dem Rundtakttisch die Montage- und Prüfzelle durchläuft. Die Anlage verschraubt den Deckel vollautomatisch und prüft die Pumpe auf Dichtheit. Nachdem gecheckt wurde, ob alle Dichtungen verbaut und sämtliche Dichtringe vollständig und intakt sind, wird die Pumpe an einen Servo-Antrieb adaptiert. Es folgen frei parametrierbare Prüfungen der Vakuumpumpe in unterschiedlichen Drehzahlbereichen, mit Drehmomentmessung und Unterdruck sowie eine hydraulische Prüfung auf Öldruck und Durchfluss mit temperiertem Prüföl. Sind alle Prüfschritte erfolgreich absolviert, schreibt ein Laser einen DataMatrix-Code mit den erfassten Werten sowie die Seriennummer und das Herstellungsdatum in Klarschrift auf das geprüfte Objekt.

Daten verleihen Aussagekraft

Von der rein funktionalen Seite her gesehen sind zu diesem Zeitpunkt der Montage- und Prüfvorgang abgeschlossen. Doch ein entscheidender Schritt steht noch aus: Das Gegenlesen des DataMatrix-Codes durch den DataMan DMR-100X. Dabei handelt es sich zwar um einen kleinen Schritt im Produktionsablauf, dieser hat jedoch eine große Wirkung. Denn nur ein 100% zuverlässiges Leseergebnis verleiht den gemessenen Größen als Ganzes einen Wert. Können Messwerte einem Produkt zugeordnet werden, erhalten sie Aussagekraft und begleiten dieses lebenslang.
So kontrolliert das Lesegerät den DataMatrix-Code auf Plausibilität der Werte: Sind die Daten aus den vorangegangenen Prüfschritten im Code enthalten? Ist der Code als solches lesbar? Nur wenn alle Informationen erkannt und geprüft sind, wird die Vakuumpumpe im System freigegeben. Abschließend hebt ein Auto-Eject-System die Pumpe aus dem Rundtisch heraus. Danach entnimmt der Werker das geprüfte Produkt und legt das nächste zur Kontrolle ein. Treten beim Montage- und Prüfprozess Fehler an Vakuumpumpen auf, werden diese ausgeschleust und mit einem Klebeetikett versehen, das den Fehler für die anschließende Behebung ausweist.

Flüssigkeitslinse mit schnellem Autofokus

Das Zuordnen von Messwerten und die daraus resultierende Rückverfolgbarkeit der Vakuumpumpen bietet Zeltwanger Automation große Sicherheit. Nach seiner Markteinführung 2007 war der DataMan 100 über Jahre das weltweit kleinste und leistungsstärkste Industrie-ID-Lesegerät und setzte einen hohen Standard in der Lesetechnologie, die ständig erweitert wurde. Beleuchtung, Kamera, Prozessor und Schnittstellen sind in einem äußerst kleinen, robusten Gehäuse untergebracht. Selbst unter beengten Raumverhältnissen und anspruchsvollen Umgebungsbedingungen liest der DataMan DMR-100X auch 2D-DPM Codes (Direct Part Mark) absolut zuverlässig.
Eine seiner Stärken ist die Option der variablen Flüssiglinse. Sie ermöglicht einen blitzschnellen, softwaregesteuerten Autofokus, ohne manuelles Eingreifen und bewegliche Teile, jedoch mit optimierter Feldtiefen-Flexibilität. Durch die Einwirkung einer elektrischen Ladung direkt auf die Flüssiglinse und daraus folgender Verformung wird die Brennweite unmittelbar per Softwarebefehl direkt gesteuert. Diese Optik bietet einen außergewöhnlichen Feldtiefen- und Sichtfeldbereich. Da sie über keine beweglichen Teile verfügt, die im Einsatz versagen können, ist sie extrem robust und resistent gegen Stöße, Vibrationen und Verschleiß. Neben Flüssiglinsen und PoE (Power over Ethernet) weist die Produktfamilie DataMan 500 weitere Besonderheiten auf: Die Bilderfassung und komplette Auswertung in Echtzeit erledigt ein einziger Chip. Das Lesegerät erfasst und analysiert dadurch bis zu 1.000 Frames pro Sekunde und liest sämtliche Codes - sowohl 2D-Codes, wie etwa Data-Matrix- und QR-Codes, als auch mehrere Codes im gleichen Bild - unabhängig von deren Ausrichtung. In der Lesesoftware 1D- und 2DMax+ kompensiert der Algorithmus zum Lesen von Bar- und DataMatrix-Codes variierende Code-Qualitäten.

Direkter Remote-Zugriff

Im letzten Prozessschritt legt die neue Montage- und Prüfzelle des Anlagenbauers die ermittelten Datensätze auf einem Gateway-PC ab, der ausgestattet ist mit zwei Netzwerkkarten. Auf diese Weise arbeitet die Anlage vom Anwendernetzwerk getrennt. Bei möglichen Fehlermeldungen können die Service-Mitarbeiter von Zeltwanger Automation per Remote-Control direkt auf die Anlage zugreifen, ohne über das System des Anwenders gehen zu müssen. Fehlerquellen werden so in kürzester Zeit ermittelt. Das lückenlose Datenmanagement sorgt damit nicht nur für erstklassige Produkte, auch mögliche Stillstandszeiten werden minimiert.