Bildverarbeitungssysteme sorgen in der Aktor-Produktion von Bosch für einwandfreie Produkte und leisten somit ihren Beitrag für effizientere Diesel- und Benzin-Motoren. Die neuen Piezo-Injektoren senken den Kraftstoffverbrauch, steigern die Motorleistung und mindern die Emissionen von Schadstoffen.
Kernkomponente von PKW-Motoren ist das Kraftstoff-Injektions-System. Der Kraftstoff wird mit einer Pumpe auf ein hohes Druckniveau gebracht und dann mit Hilfe einer Düse durch ein Ventil in fein dosierten Mengen und Intervallen in den Motorzylinder eingeschossen. Bei den meisten Injektionssystemen wurde bisher das Ventil elektromagnetisch geöffnet und geschlossen. Bosch führte mit den Piezo-Aktoren eine neue Generation der Injektoren ein. Die Piezo-Aktoren steuern das Öffnen und Schließen der Injektor-Ventile schneller und präziser. Ausgestattet mit der neuesten Technologie werden die Ventile viel direkter angesprochen und lassen sich wesentlich schneller öffnen und schließen als auf elektromagnetischem Weg. Der komplette Verbrennungsprozess lässt sich effizienter gestalten – Kraftstoff wird eingespart, Emissionsausstoß reduziert, Motorengeräusche gemindert und die Motorleistung gesteigert.
Elektrodenbahnen und Passermarken
Für die Aktor-Herstellung werden spezielle Keramikfolien verwendet, die den Piezo-Effekt aufweisen. Vor dem Stapeln der Folien werden sie im Siebdruckverfahren mit Elektrodenbahnen bedruckt. Um eine einwandfreie Funktion der späteren Aktoren zu garantieren, muss der Druck jeder Folie überprüft werden. Nicht nur Elektrodenbahnen, sondern auch Passmarken für das spätere Stapeln der Folien werden auf die Folien gedruckt und müssen überprüft werden. Nach dem Bedrucken setzt ein Greifer die Folien auf ein Transportband. Schnelle Zeilenkameras nehmen Bilder aller Folien auf. Das Bildverarbeitungssystem VINSPEC prüft die Bedruckung auf Kriterien wie Löcher, fehlender Druck, Ausblutungen, korrekten Sitz der Elektrodenbahnen sowie Passermarken. Ist alles in Ordnung werden die Folien getrocknet und zum nächsten Arbeitsschritt transportiert.
Fehlerhafte Folien werden umgehend ausgeschleusst, da sie nicht weiter verarbeitet werden können. Eine unbrauchbare Folie bedeutet ca. 500 unbrauchbare Aktoren.
Gebündelte Kraft: Von den Folien zum Block
Nur mehrere Folien zu einem Block gestapelt und anschließend in Aktoren zersägt, erzielen den gewünschten Effekt und erreichen die erforderlichen Hübe. Die bedruckten Keramikfolien müssen hierfür exakt aufeinander gestapelt werden. Das Stapeln erfolgt vollautomatisch durch einen Greifer und einen Positioniertisch. Anhand der aufgedruckten Passermarken erkennt das Bildverarbeitungssystem VINSPEC die Lage der Folie und errechnet die Abweichung zur Soll-Position. Die Abweichungsdaten gibt VINSPEC an den Positioniertisch weiter. Jeweils eine Folie wird gegriffen und auf dem Positioniertisch exakt ausgerichtet. Ist der Block komplett, bekommt er noch eine Abschlussfolie und wird laminiert. Dadurch härten die Folien aus, es entsteht ein solider Block. Ohne den Einsatz des Bildverabeitungssystems VINSPEC wäre das exakte Positionieren und Stapeln der Folien gar nicht möglich. Erst VINSPEC ermöglicht die volle Automatisierung und sorgt dafür, dass nur funktionstüchtige Blöcke zu Aktoren weiter verarbeitet werden.
Der perfekte Schnitt
In den nächsten Arbeitsschritten werden die ausgehärteten Blöcke erst in Riegel und dann in sogenannte Roh-Aktoren zersägt. Nach einem vorher eingelernten Schnittmaß wird der Block mit einer speziell beschichteten Säge in Riegel zerteilt. Beim weiteren Zersägen der Riegel in die Roh-Aktoren muss sehr sorgfältig gearbeitet werden. Ein falscher Schnitt kann die Elektrodenbahnen unterbrechen und der Aktor ist nicht mehr zu gebrauchen. Deshalb vermisst das Bildverarbeitungssystem VINSPEC die Riegel vor dem Zersägen und gibt die Schnittpositionen an die Säge weiter. Jeder einzelne Riegel muss individuell vermessen werden, um exakte Schnitte anzubringen. Alle VINSPEC Bildverarbeitungssysteme messen im Mikrometerbereich. Bevor die Roh-Aktoren weiter verarbeitet werden, prüft ein weiteres VINSPEC Bildverarbeitungssystem die Aktoren optisch auf Funktion und Qualität. Jeweils bis zu drei Aktoren werden von beiden Seiten auf verschiedenste Kriterien geprüft: Aktormaße, Position der Elektroden, Elektrodenversatz und vieles mehr. Einwandfreie Aktoren werden einzeln mit einem Robotergreifarm von der Prüfposition in ein Ablagegitter positionert und dort von Mitarbeitern entnommen.
Die Spannung macht`s
Bevor die Aktoren in Kraftstoffinjektoren eingebaut werden können, müssen noch eine Isolationslackschicht und die Kontakte am Aktor angebracht werden. Die Kontaktbahnen in Form eines Lötzinngitters verbinden die Elektroden und leiten die elektrische Spannung weiter. Auch diese Prozessschritte werden mit dem Bildverarbeitungssystem VINSPEC überwacht.
Jeweils 16 Aktoren sind in einem Lackierrahmen eingespannt. In diesem Rahmen werden die Aktoren von oben, unten und schräg seitlich geprüft. Der Lack muss vollständig aufgebracht sein und darf keine Blasen und Einschlüsse haben. Ebenso muss die Kontaktbahn korrekt auf den Aktor gelötet und darf nicht mit Lack verunreinigt sein. Fehler führen hier zu späterem Kurzschluss und Ausfall.
Nur bei fehlerfreien Aktoren kann angelegte elektrische Spannung zu dem gewünschten Erfolg führen und eine mechanische Reaktion auslösen. VINSPEC stellt sicher, dass nur einwandfreie Aktoren verbaut und fehlerhafte sofort ausgeschleust werden.
VITRONIC Dr.-Ing. Stein Bildverarbeitungssysteme, Wiesbaden www.vitronic.de
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