Sensoren im BMW-Werk Leipzig: Die Augen der Hochvoltbatterie-Fertigung

Von der ersten Komponente bis zur fertigen Hochvoltbatterie braucht es drei aufeinanderfolgende Produktionsschritte: Erst nach Zelllackierung, Modulfertigung und schließlich Montage ist eine Hochvoltbatterie als Energielieferant für ein E-Fahrzeug einsatzbereit. Bei jedem Schritt kommt es auf Präzision und sichere Abläufe an. Leuze unterstützt das mit Sensorsystemen in der Zelllackierung und Modulfertigung. Die Zelllackierung bildet den Auftakt der Hochvoltbatteriefertigung. Jedes Batteriemodul besteht wiederum aus mehreren Zellen. Diese werden bei BMW in Großladungsträgern (GLT) angeliefert. Damit sich die GLTs automatisiert per Roboter entladen lassen, sichert ein Sicherheits-Lichtvorhang der Baureihe MLC von Leuze den Gefahrenbereich gegen den Zutritt von Personen ab. Muting stellt sicher, dass nur der GLT passieren kann. Der Roboter entlädt immer 16 Zellen zugleich und platziert diese auf einem Förderband. Hier detektieren waagerecht installierte, schaltende Lichtvorhänge der Serie CSL, ob die Zellen korrekt platziert sind. „Die schaltenden Lichtvorhänge eignen sich sehr gut, um große Detektionsfelder zu überwachen“, sagt Jürgen Schweiß, KAM-Automotive und Safety Application Specialist bei Leuze. Darüber hinaus sind sie durch schnelle Parametrierung und einfacher Handhabung meist kosteneffizienter im Vergleich zu bildgebenden Verfahren.

Hochglänzende Oberflächen

Lichttaster des Herstellers stellen an unterschiedlichen Stellen mehrere Funktionen bereit: „Am Band montierte Sensoren detektieren die Anwesenheit und die korrekte Position der Zellen. Sind diese vorhanden und richtig platziert, läuft der Prozess weiter“, erläutert Jürgen Schweiß. Die Sensoren der Serie PRK 25C sind extra darauf ausgelegt, hochglänzende Oberflächen wie bei den Zellen zuverlässig zu detektieren. Zudem befinden sich Sender und Empfänger im selben Gehäuse. Dadurch lassen sich Applikationen auch bei beengten Einbausituationen umsetzen. Die für reflektierende Objekte optimierte Sensorvariante schafft Betriebsreichweiten von bis zu 16 Metern. Anlagenbetreiber können zudem die Empfindlichkeit einstellen, denn mit ihrem hellen Lichtfleck sind sie schnell justierbar. Um einzelne Zellen zu detektieren, werden außer den PRK 25C-Sensoren mit Reflektor auch Lichttaster mit Hintergrundausblendung der Serie HT25C verwendet.

Sicherheit kompakt gedacht

Sensoren halten auch in der Zelllackierung alles im Blick: So erfassen Laser-Reflexionslichttaster der Baureihe HT46CL die einzelnen Zellen und steuern das Band – wobei Hintergrundausblendung die Erkennungssicherheit erhöht. Bevor die Zellen in einen GLT geladen werden, werden diese durch einen Sicherheits-Lichtvorhang ausgeschleust. „Bei Lichtvorhängen kommt es oft auch auf einen kompakten Aufbau und auf kurze Sicherheitsabstände an. Denn nur dann lassen sie sich auch gut bei engen Einbausituationen integrieren“, sagt Jürgen Schweiß.

Zellen positioniert

Laser-Reflexionslichttaster überwachen zudem die Entladung der Zellen aus einem GLT in eine Modullinie von Thyssenkrupp Automation Engineering. Jede Zelle erhält auch einen sogenannten Heat Shield – eine schützende Hitzeisolierung – die auf die Längsseiten aufgepresst wird. Auf einer kreisförmigen Maschine drehen Roboter die Zellen dazu in die gewünschte Position. Hier erkennen Reflexionslichtschranken der Reihe PRK 25 die Anwesenheit der Objekte. Der Heat-Shield-Prozess läuft parallel an zwei Stationen, um eine hohe Durchlaufzeit zu erreichen.

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