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RFID-Identifikation mit Explosionsschutz von Turck

Use Cases | von Hans Turck | 12. Dezember 2013
RFID-Identifikation mit Explosionsschutz von Turck BILD: Turck

RFID-Technik von Turck bei IMA Automation Amberg in einer Produktionsanlage für Micro-Gas-Generatoren (MGG)

Micro-Gas-Generatoren sorgen in Gurtstraffern und Kopfstützen dafür, dass die Fahrzeug- Sicherheitssysteme im Notfall unmittelbar reagieren. Dazu werden die Kapseln in einer voll-automatisierten Produktionsanlage der IMA Automation Amberg mit einer exakt definierten Pulvermenge gefüllt. Um eine durchgängige und sichere Identifikation zu gewährleisten, setzt der Montageanlagenbauer das Turck-RFID-System ein, dessen kompakte Schreibleseköpfe auch für den Staub- Ex-Bereich zugelassen sind.

Von Walter Hein, Business Development Manager RFID bei TURCK

„Atex-Bereiche sind für Maschinenbauer nicht alltäglich“, sagt Andreas Gradl, Projektleiter bei IMA Automation im bayerischen Amberg. Das Unternehmen stellt innovative Montage- und Produktionssysteme für verschiedene Branchen her. Mit Medizintechnik, Elektronik, Automotive, Konsumgüter- und Kosmetikindustrie findet man darunter allerdings keine Branche, die typischerweise im Ex-Bereich arbeitet. So betrat IMA mit einer Anlage zur Produktion von Micro-Gas-Generatorkapseln in Staub-Ex-Zone 22 Neuland.

Mikro-Gas-Generatoren sind kleine Sprengkapseln, die in aktiven Gurtstraffern oder Kopfstützen in Fahrzeugen verbaut werden. Im Fall eines Zusammenstoßes löst der aktive Gurtstraffer eine Vor-Straffung des Sicherheitsgurtes aus. Eine aktive Kopfstütze hilft vor allem bei einem Heckaufprall, in dessen Folge der Kopf der Fahrgäste nach vorne geschleudert wird. Die Kopfstütze bewegt sich durch den Sicherheitsautomatismus mit dem Kopf nach vorne und verringert die Distanz zwischen Kopf und Kopfstütze. So wird der sogenannte „Peitschenschlag-Effekt“ verhindert, eine S-förmige Überstreckung der Wirbelsäule.

Explosionsschutzkonzept

Der Hersteller der Kapseln beauftragte IMA Automation mit dem Bau einer automatisierten Montageanlage für Micro-Gas-Generator- Kapseln. Teil des Explosionsschutzkonzepts war es, die explosionsgefährdeten Prozesse in einem baulich getrennten ATEX-Bereich zu konstruieren. Im sicheren Bereich werden die leeren Kapseln in die Werkstückträger gesteckt und gewogen. Die bestückten Werkstückträger gelangen durch ein Transportbandsystem in den explosionsgeschützten Bereich, wo sie an verschiedenen Dosierstationen befüllt werden. Der baulich getrennte Bereich ist so konzeptioniert, dass der bei einer Explosion entstehende Druck durch eine gewollt schwächer ausgeführte Wand kontrolliert abgeführt wird.

Neben den Explosionsschutz-Auflagen stellte der Kunde die Anforderung, die Kapseln bis aufs Milligramm genau zu befüllen und in der Anlage Qualitätsprüfung und -sicherung zu integrieren. Fehlerhafte Kapseln sollen bereits im Herstellungsprozess so früh wie möglich ermittelt und direkt ausgeschleust werden. Eine Qualitätsprüfung ist bei den Sprengkapseln im Nachhinein nur eingeschränkt möglich. Sie müssen daher absolut fehlerfrei produziert werden, um im Ernstfall Leben zu retten.

Turcks kompakte RFID-Schreibleseköpfe in M18-Gewinderohrbauform eignen sich auch für den Einsatz in Staub-Ex-Zone 22.Turcks kompakte RFID-Schreibleseköpfe in M18-Gewinderohrbauform eignen sich auch für den Einsatz in Staub-Ex-Zone 22.

Identifikation in der Produktion

Die Anlage montiert verschiedene Micro-Gas-Generatoren, die typabhängig mit unterschiedlichen Pulvern oder Pulver-Mischungen befüllt werden. Die Pulverdosierung erfolgt zum Teil gewichtbezogen, zum Teil volumenbezogen, bei einigen Typen sogar gemischt volumetrisch und gravitätisch. Die Anlage muss bei der abschließenden Gewichtskontrolle wissen, welche Kapsel wie viel Mikrogramm eines bestimmten Pulvers erhalten hat. Deshalb hatte der Hersteller in seinem Auftrag auch schon direkt eine Identifikation jeder einzelnen Kapsel während des Herstellungsprozesses gefordert.

Andreas Gradl IMA Automation AmbergAndreas Gradl, IMA Automation Amberg: „Die druckgekapselten RFID-Reader anderer Anbieter waren einfach zu groß. Einen M18-Schreiblesekopf oder etwas ähnlich Kompaktes fanden wir nur bei Turck.“

Milligramm-genaue Kapselwägung

Im sicheren Bereich werden die leeren Aluminium-Kapseln zunächst gewogen, denn das Gewicht der fingerhutgroßen Becher unterscheidet sich im Milligramm-Bereich. Die Steuerung speichert das Gewicht in einer Datenbank, um nach der Befüllung exakt zu bestimmen, wie viel Milligramm Pulver tatsächlich zugeführt wurden. 150 Werkstückträger transportieren die Kapseln im geschlossenen Kreislauf der Anlage. Identifiziert werden sie mit dem BL ident RFID-System von Turck. In jedem Werkstückträger ist dazu ein RFID-Datenträger (Tag) eingelassen.

Im ersten Prozessschritt wiegt die Maschine die Kapseln und schreibt das Leergewicht in die Datenbank. Über den Schreiblesekopf wird der Datenbankeintrag mit der UID (Unique Identification Number) des Tags und damit mit dem Materialträger verknüpft. Durch die ausschließliche Verwendung der UID und zwei parallel arbeitende Waagen konnte IMA die Taktzeit der Anlage mit 30 Teilen pro Minute hoch halten.

Nach der ersten Wägung fahren die Kapseln auf dem Transportband in den explosionsgeschützten Bereich, wo sie an der ersten Station befüllt werden. Die gravimetrische Dosierstation wiegt die Pulverportion vor und füllt sie ein. Im weiteren Prozess folgt noch eine zweite Befüllung, die volumetrisch arbeitet. Nach den Befüllungen, die sich typabhängig in Menge und Art unterscheiden, wird die Kapsel mit dem Pulver gewogen, um über die Differenz zum Leergewicht der Kapsel die exakte Füllmenge zu kontrollieren. Nicht nur die gesamte Füllmenge, sondern auch die einzelnen, an den verschiedenen Stationen dosierten Pulvermengen werden in diesem Prozess aufs Milligramm berechnet und kontrolliert.

Auch hier identifiziert die Anlage die Werkstückträger mit den Kapseln. Enthalten die Kapseln zu viel oder zu wenig Pulver, werden sie in der Datenbank als Schlechtteile markiert und ausgeworfen. Abschließend erfolgt die Bestückung der korrekten Kapseln mit den Zündern, die in einem anderen Anlagenteil vormontiert wurden.

Letzte Änderung am Mittwoch, 21 Oktober 2015 17:19
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