バッテリー製造

 

バッテリーセルは、「ギガファクトリー」と呼ばれています。個々の機械からネットワーク化された生産システムに至るまで、生産工程はプロセス効率を確保するために最適化されています。最も厳しい要件は、プロセスの安定性と製造製品の品質に関するものです。その結果、使用されるセンサも一定の要件を満たさなければなりません。この要件は、バッテリーセルのトラッキングとトレース、生産ロジスティクス、機械の安全性と信頼性によって決定されます。 

当社のセンサソリューションは、スムーズなプロセスを保証し、機械の安全を確保します。代表的な応用分野は、トレーサビリティのためのコード読み取り、オートメーションのための物体検出、機械やシステムの侵入防止などです。

Application report: Precise processes for the e-drive

One of the most cutting-edge car manufacturing factories in the world is located in the north of the city of Leipzig: BMW Group Plant Leipzig. The Saxony-based site produces both combustion engine and electric models in parallel. E-mobility requires high-voltage batteries to supply the BMW Group’s electric cars or hybrid vehicles with the necessary drive energy. The automotive group also manufactures these on site. Sensor technology from Leuze makes an important contribution to an efficient and safe production line process, implemented by Schaeffler Special Machinery, the Schaeffler Group’s mechanical engineering company.

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[01] 塗装システムにおける侵入防止
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要件:
塗装システムでは、危険エリアへの侵入防止対策が必要です。材料が容易に出入りできるよう、光電セーフティセンサを使用します。

ソリューション:
セーフティライトカーテンELC 100およびMLC 500は、短い安全距離で高い分解能を発揮するため、コンパクトなシステムデザインが可能です。十分なスペースがある場合、マルチビーム・セーフティライトバリアMLD 500が使用されます。オプションで、ミューティング付きもあります。

[02] 無人搬送システム荷受口の精密調整
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要件:
無人搬送システムがロールを搬送ステーションへ運びます。そこで、ロールは塗装システムによって引き込まれます。搬送を正確に行うには、無人搬送システムの昇降装置がY方向(リフト軸)に配置される必要があります。

ソリューション:
IPS 200iスマートカメラは、マーカ(穴またはリフレクタ)に対する位置を最大0.1 mmの制度で決定します。距離は最大600 mmです。結果はイーサネットTCP/IP、PROFINETまたはイーサネット / IPインターフェース経由で出力されます。

[03] ロール径の決定
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要件:
フィルムが巻き取られ、巻き戻される間、ロールの直径は連続的に決定されなければなりません。

ソリューション:
ODS 9 光学距離センサは、厳しい条件下でも正確な測定値を提供し、精度と動作の快適性の標準を確率します。測定値は一体型ディスプレイから読み取ることができます。

[04] フィルム端の位置決定
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要件:
電池セル製造のさまざまな工程では、電極フィルムの正確な位置決めが必要です。フィルムが巻き取り工程や切断工程に送り込まれる間、その端の位置を正確に決めなければなりません。

ソリューション:
測定 GS 754B CCDフォークセンサは、最大0.014 mmの分解能と最小反応時間2.5 msで電極膜の端を検出します。
デバイスは測定値をアナログまたはRS-232/422インターフェースを介して制御装置へ転送します。

[05] 電極コーティングとキャリアフィルムの区別
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要件:
電極コーティングは周期的に中断されます。その結果、銅やアルミニウムのキャリアフィルムが目に見えるようになります。中断は、例えば切断工程などのプロセス制御のための「マーキング」として機能し、センサによって検出されます。

ソリューション:
KRTL 3Cコントラストセンサは、銅/アルミ皮膜と電極皮膜を正確に識別し、マーキングを検出します。ワンボタンのティーチ機能は制御から起動することもできます。動作範囲が60 mm ± 20 mmと広いため、センサを機械に柔軟に統合できます。

[06] 扉の監視、ロック装置付き
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要件:

危険な動きをする範囲には、メンテナンスのために安全扉から入ることができます。扉を開けてもすぐに動きが止まらない場合は、ロック装置付きのセーフティスイッチで扉を警戒する必要があります。

ソリューション:
頑丈なセーフティスイッチLシリーズは、ロック装置付きで、電気信号によりアクセスが解除されるまで、安全扉を確実にロックします。
このシリーズには、標準デザインと、改ざん防止に最適なRFIDコード化されたアクチュエータがあり、改ざんからの最適な保護が可能です。

[07] 搬送キャリア上のバッテリーセルの所在管理
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要件:
 次の処理工程の前に、搬送キャリア上のバッテリーセルの存在と位置を確認する必要があります。システムのセットアップをコンパクトにするため、センサは場所を取らないようにする必要があります。

ソリューション:
5Bシリーズの光学センサは、設置スペースが少なく済みます。最適化されたビーム形状により、デバイスはパンクしたバッテリーセルも正確に検出することが可能で、機械の高い稼働率を保証します。

[08] 電池セルカバーの2Dコード読み取り
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要件:
「トラックとトレース」コンセプトには、作業システム内の個々のバッテリーセルのトレーサビリティも含まれます。これを可能にするには、カバー上のレーザ加工済2次元コード(DPMコード)を読み取る必要があります。

ソリューション:
DCR 200i2Dコードリーダは、金属表面のDPMコードを正確に読み取ります。読み取り範囲をアプリケーションに適応させるために、様々な光学モデルが利用可能です。デバイスは、PROFINETIO/RT、イーサネットTCP/IP、UDP、RS 232、RS 422インターフェースを介して柔軟に統合することができます。

[09] バッテリーセルの所在管理
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要件:
充填ステーションで液体を注入する前に、バッテリーセルが正しい位置にあるか確認する必要があります。これは、バッテリーセルを正確にグリップするためにも必要な要件です。

ソリューション:
3Cシリーズの光学センサは、レーザ光源を使用して、狭い場所でも正確にバッテリーセルを検出します。さらに、能動的環境光抑制により、センサはLEDホール照明からの直接光の影響を受けません。これにより、誤ったスイッチングを防止します。

[10] 充填ステーション内のバッテリーセルの所在管理
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要件:
充填ステーションで液体を充填する前に、バッテリーセルの存在を確認する必要があります。センサは、セルカバーの反射アルミニウム材を確実に検出する必要があります。

ソリューション:
PRK 5B回帰反射型光電センサは、反射物体も正確に検出します。均質な光点のおかげで、デバイスは安全なスイッチング動作で、容易に調整することができます。

[11] 電解液容器の液位監視
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要件:
容器内の電解液の液位は、非接触で容器の外側から監視されなければなりません。

ソリューション:
LCS1静電容量センサは、容器の壁材が異なる場合でも、容器内の液位を検出します。
取り扱いと統合を容易にするため、ティーチボタンとIOLinkを備えたモデルも利用可能です。

[12] トレーサビリティのための2Dコード読み取り
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要件:
バッテリーセルを保管する前に、コーティングが必要です。関連情報はコード化され、バッテリーセルに印刷されます。セルがコーティング機に入る前に、この情報(データ)を検出し、プロセスチェーン全体のトレーサビリティを確保する必要があります。

ソリューション:
DCR 200i2Dコードリーダは、高いスキャンレートにより、高速で移動する対象物のコードを読み取ることができます。読み取り範囲を調整できるよう、さまざまな光学モデルをご用意しています。多様なインターフェースを使用して、デバイスをフィールドバスに容易に統合し、簡単な設定ツールで迅速に立ち上げることができます。