Kompakte Lineartechnik in Prüfgeräten für Elektromotoren besteht im Dauerbetrieb

Steckbrief

• Was wurde benötigt: drylin SHT Linearmodule, Kunststoff-Energieketten
• Anforderungen: Die hohe Zahl an Testzyklen pro Jahr (rund 500.000) erfordert ein zuverlässiges Linearsystem mit hoher Lebensdauer. Gleichzeitig müssen alle Komponenten besonders kompakt sein, da der Multiplexer in einen 19-Zoll-Einschub passen muss.
• Branche: Automobilindustrie
• Erfolg für den Kunden: Im direkten Vergleich mit einer Kugelumlaufführung stellte sich die drylin SHT Linearachse als optimale Lösung für den Kunden heraus. Die Werkstoffpaarungen im Linearmodul aus Edelstahl, Aluminium und einem iglidur Hochleistungspolymer gewährleisten ein präzises, reibungsarmes, verschleißfestes und komplett schmierstofffreies lineares Verfahren.

Bild 1: Blick auf die komplette Verfahreinheit mit Prüfsteckern. Die vertikale Lineareinheit mit gegenläufiger Spindel ist nicht sichtbar.

Problem

Das Thema der Elektromobilität rückt immer weiter in den Fokus der Automobilindustrie. Und das hat auch Auswirkungen auf die gesamte Entwicklungs- und Lieferkette. So müssen etwa die Elektromotoren und Batterien sowie weitere E-Komponenten zu 100 Prozent getestet werden, wobei hier die elektrischen Eigenschaften wie Über-spannung, Stromstärken und die Kontaktierung im Mittelpunkt stehen.
Um solche Tests in Produktionslinien zu integrieren, braucht es neue Prüfsysteme und Ideen für die optimale Integration der Maschinen in die Produktionsumgebung.
Hier kommt die 2017 gegründete MCW Systemtechnik GbR ins Spiel. Zu den Kernkompetenzen von MCW gehören die Elektroplanung und die mechanische Konstruktion von Maschinen und (Test-)Anlagen sowie der Schaltschrankbau.
Das Unternehmen hat den sogenannten "Multiplexer" entwickelt, ein Gerät, das den elektrischen Anschluss von Prüflingen wie zum Beispiel Traktionsbatterien an verschiedene Messgeräte automatisiert (Bild 1). Der Multiplexer kann Elektromotoren an drei Messgeräte anschließen und unter anderem Niederohm- und Widerstandsmessungen, eine Hochvoltprüfung und eine Kurzschlussprüfung vornehmen. Dabei werden zwölf Prüfungen in weniger als 60 Sekunden absolviert.
Der Vorteil liegt auf der Hand: Das System beschleunigt das End-of-Line-Testing und verringert gleichzeitig den Verschleiß der teuren Testgeräte.
Eine besondere Herausforderung bei der Konstruktion bestand allerdings bei dem hohen Tempo, in dem jeder Prüfling das Verfahren durchläuft. Die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Linearmodule zum Kontaktieren und Dekontaktieren sind hier maßgebend. Die hohe Zahl der Linearbewegungen ergibt sich aus den kurzen Testzyklen der End-of-Line-Prüfung. In einem Jahr nimmt ein Multiplexer rund 500.000 Kontaktierungen und Dekontaktierungen vor. Neben der Lebensdauer ist aber auch der nicht ganz geringe Kraftaufwand beim Kuppeln und Entkuppeln der Stecker nicht zu unterschätzen.
Zuletzt muss der Multiplexer im Einsatzgebiet möglichst kompakt sein und in einen 19-Zoll-Einschub passen. Das begrenzt vor allem die Baubreite und die Wahl der sich bewegenden Komponenten.

Lösung

Bei der Suche nach dem geeigneten Linearsystem zum Kontaktieren und Dekontaktieren stießen die MCW-Konstrukteure auf unseren Antriebstechnikbaukasten, der sich im direkten Vergleich mit einer Kugelumlaufführung als die optimale Lösung für den Kunden herausstellte.
Für die (relativ lange) Horizontalbewegung wird ein drylin SHT-Linearmodul genutzt, bei dem eine Gewindespindel aus Edelstahl mit Rundwellen aus Aluminium und Gewindemuttern sowie Lagerelementen aus einem iglidur-Hochleistungspolymer kombiniert ist (Bild 2). Die Werkstoffpaarungen gewährleisten ein präzises und reibungsarmes wie auch verschleißfestes und – ganz wichtig – schmierstofffreies lineares Verfahren. Um die gewünschte Schnelligkeit zu erreichen, kommt eine Spindel mit einem Steilgewinde zum Einsatz.
Die sehr kurze vertikale Hubbewegung des Einfahrens in den Stecker erfolgt ebenfalls mit einem drylin SHT-Linearmodul, das hier aber mit zwei Schlitten sowie einer gegenläufigen Spindel ausgestattet ist (Bild 1). Die drylin Einheiten erweisen sich auch aufgrund ihrer kompakten Bauweise als vorteilhaft und erfüllen die engen Platzvorgaben in der Anwendung.
Um eine kurze Zykluszeit zu erreichen und die teuren angeschlossenen Messgeräte bestmöglich auszulasten, befinden sich in jedem Multiplexer zwei Umschalteinheiten, von denen die untere „über Kopf“ angebracht ist. Während das eine System misst, kann das andere dekontaktieren, es entstehen keine Totzeiten.
Auch bezüglich der hohen Zykluszahl beweisen sich die drylin Linearmodule. Die gemeinsame Auslegung  zegte, dass die drylin SHT-Module für die kurzen Testzyklen und rund 500.000 Kontaktierungen und Dekontaktierungen bestens geeignet sind.
Zuletzt stammen auch die Energieketten an den kompakten drylin SHT-Linearmodulen aus unserem Programm (Bild 3) und bewähren sich in der Praxis bei den genauso hohen technischen Anforderungen.

Bild 2: Am drylin SHT Modul verfährt horizontal die vertikale Einheit, die den Stecker des Prüflings kontaktiert und dekontaktiert.

Bild 3: Gut zu sehen sind hier die hochverschleißfesten Prüfstecker und, am oberen Bildrand, die gut befüllte Energiekette am vertikalen Linearmodul.