Processi precisi per l’e-drive grazie ai sensori per le batterie ad alta tensione

La tecnologia dei sensori di Leuze fornisce un importante contributo a un processo di produzione efficiente e sicuro, implementato da Schaeffler Special Machinery, l'azienda di ingegneria meccanica del Gruppo Schaeffler

A nord della città di Lipsia si trova una delle fabbriche di automobili più all’avanguardia del mondo: il BMW Group Plant Leipzig. Il sito con sede in Sassonia produce in parallelo modelli con motore a  combustione ed elettrici.

La mobilità elettrica richiede batterie ad alto voltaggio per fornire alle auto elettriche o ai veicoli ibridi del BMW Group la necessaria energia motrice. Il gruppo automobilistico produce anche queste in loco.

Un robot posiziona le celle rimosse da un supporto di carico di grandi dimensioni (LLC) sul nastro trasportatore. Qui, le barriere luminose di commutazione della serie CSL, installate  orizzontalmente, rilevano se le celle sono posizionate correttamente

Tutto inizia con la cella

Dal primo componente alla batteria ad alta tensione finita sono necessarie tre fasi di produzione  successive. Solo dopo il rivestimento delle celle, la produzione dei moduli e infine l’assemblaggio, una batteria ad alta tensione è pronta per essere utilizzata come fonte di energia per un veicolo elettrico. Processi precisi e affidabili sono essenziali in ogni fase. Leuze supporta questo aspetto con soluzioni di sensori per il rivestimento delle celle e la produzione dei moduli.

Il vantaggio di utilizzare i sensori della serie Leuze 25C: rilevano la superficie lucida delle celle con
assoluta affidabilità

Il rivestimento delle celle è la prima fase della produzione di batterie ad alta tensione. Ogni modulo di batteria è composto da diverse celle. Queste vengono consegnate a BMW in grandi vettori di carico (LLC). Affinché le LLC possano essere scaricate automaticamente da un robot, una barriera fotoelettrica di sicurezza Leuze della serie MLC protegge la zona di pericolo per impedire alle persone di entrare. Il muting assicura che solo l’LLC possa passare. Il robot scarica sempre 16 celle contemporaneamente e le colloca su un nastro trasportatore. Qui, installate orizzontalmente, le barriere luminose di commutazione della serie CSL rilevano se le celle sono posizionate correttamente.

“Le barriere fotoelettriche a commutazione sono molto adatte a monitorare ampi campi di rilevamento” spiega Jürgen Schweiß, specialista delle applicazioni KAM-Automotive e Sicurezza di Leuze. “Inoltre, grazie alla rapida parametrizzazione e alla semplicità di gestione, sono di solito più efficienti in termini di costi rispetto ai metodi di imaging”.

Superfici lucide

I sensori diffusi di Leuze assicurano diverse funzioni in diversi punti: “I sensori montati sul nastro rilevano la presenza e la corretta posizione delle celle. Se sono presenti e correttamente posizionate, il processo continua” afferma Schweiß.

Il vantaggio dei sensori della serie PRK 25C: Rilevano la superficie lucida delle celle con assoluta affidabilità. Inoltre, il trasmettitore e il ricevitore si trovano nello stesso alloggiamento. Ciò significa che le applicazioni possono essere implementate in modo pratico ed economico, anche in situazioni di installazione limitate. La variante del sensore ottimizzata per gli oggetti riflettenti raggiunge portate operative fino a 16 metri (52,5 piedi). Gli operatori del sistema possono inoltre configurare facilmente la sensibilità, che può essere regolata in modo rapido e semplice grazie al suo spot luminoso.

Oltre ai sensori PRK 25C con riflettore, i sensori a tasteggio della serie HT25C con soppressione dello sfondo sono utilizzati anche per rilevare singole cellule.

Quando le celle vengono separate, i sensori rilevano la posizione degli oggetti. Questo è un
prerequisito per un processo automatizzato

Un approccio compatto alla sicurezza

La tecnologia dei sensori Leuze tiene sotto controllo ogni aspetto del rivestimento delle celle: I sensori laser a riflessione diffusa della serie HT46CL rilevano le singole celle e controllano il trasportatore, con la massima affidabilità di rilevamento grazie alla soppressione dello sfondo. Prima di essere caricate in un LLC, le celle vengono scaricate attraverso una barriera fotoelettrica di sicurezza Leuze MLC. Vantaggi delle barriere fotoelettriche Leuze: Non solo per l’alta risoluzione, l’altezza del campo di protezione e il campo di funzionamento, come sottolinea Schweiß:

“Con le barriere fotoelettriche, spesso sono importanti anche il design compatto e le brevi distanze di sicurezza. Solo così possono essere facilmente integrate in situazioni di installazione ristrette”.

Posizionamento Perfetto

Gli scanner laser a riflessione diffusa di Leuze monitorano anche lo scarico delle celle da un LLC in una linea di moduli di thyssenkrupp Automation Engineering. Ogni cella riceve anche un cosiddetto “scudo termico”, un isolamento termico protettivo, che viene pressato sui lati lunghi. I robot ruotano le celle nella posizione desiderata su una macchina circolare. Anche in questo caso, i sensori di Leuze forniscono un supporto: Le fotocellule retroriflettenti PRK 25 rilevano la presenza degli oggetti. Il processo di scudo termico si svolge in parallelo su due stazioni per ottenere un’elevata produttività.

Dall’impilamento al modulo

Nel processo di “impilamento”, come gli esperti chiamano l’impilamento di più celle per formare un modulo di batteria, diverse celle vengono posizionate una accanto all’altra e una piastra di pressione viene fissata a ciascuna estremità.

Un modulo doppio che include un sistema di contatto con le celle nella parte superiore. Nella fase finale, viene aggiunta un’unità di raffreddamento. Infine, il modulo doppio viene assemblato. I sensori di Leuze rilevano la posizione dei moduli sul nastro

I sensori PRK 25C di Leuze rilevano l’altezza e la presenza delle celle e riconoscono se i portautensili sono chiusi correttamente. I sensori vengono utilizzati anche per posizionare il sistema di contatto delle celle (ZKS) sul modulo. Una macchina solleva l’intero modulo per controllare il rivestimento della base della cella:

“In questo caso, i sensori Leuze forniscono un supporto per il rilevamento dell’altezza e per le posizioni di arresto, tra le altre cose”, spiega Schweiß.

Tutto in sincronia

I sensori Leuze svolgono compiti importanti nella linea di rivestimento delle celle e nella produzione di moduli presso lo stabilimento del BMW Group a Lipsia: Rilevano in modo affidabile gli oggetti e soddisfano anche requisiti elevati, come il rilevamento di superfici lucide. Inoltre, la tecnologia di sicurezza di Leuze garantisce una sicurezza continua su macchine e sistemi.

I Sensor People contribuiscono quindi all’efficienza dei processi nell’industria automobilistica e sono sempre a disposizione per supportare gli operatori di sistema nella progettazione e nell’implementazione di soluzioni di sensori e sicurezza.

È grazie a curiosità e determinazione che i Sensor People di Leuze creano da 60 anni innovazioni e pietre
miliari nell’automazione industriale. La loro motivazione è il successo dei propri clienti. Ieri. Oggi. Domani.

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