Alles, was ein Schalter braucht

MESSTECHNIK
MCD Elektronik hat ein neues Testsys
tem vorgestellt, das nicht nur die elek
trischen Parameter, sondern auch die
Haptik von Schaltern prüft. Die Prüfein
richtung vereint dabei die verschieden
Anlage die elektrischen Funktionen, das Aussehen
und die Haptik von Kraftfahrzeugschaltern.
I
n einer Taktrate von fünf Sekunden prüft die Anlage, die in
etwa 1,2 Meter im Quadrat und 2 Meter in der Höhe misst,
Kraftfahrzeugschalter auf Herz und Nieren. Das Besondere: in dieser Zeit werden nicht nur die elektrischen Funktionen, sondern auch das Aussehen und die Haptik des Schalters getestet. An der Frontseite der Prüfeinheit befindet sich
die manuelle Einlegestation. Fünf Sekunden hat der Bediener
Zeit, um die ungeprüften Teile einzulegen. Im Drehteller sind
dafür auswechselbare Prüflingsaufnahmen eingelassen.
Nach dem Einlegen werden die Bauteile pneumatisch kontaktiert, damit die elektrischen Parameter des Schalters gemessen werden können.
Die zweite Station dient der Überprüfung der Montage
fähigkeit der Schalter. Hier messen die Tester die Geradheit
der Steckerstifte mittels der mechanischen Taumelkreisprüfung. Auch die Steckkraft des schwimmend gelagerten
Steckergehäuses (Steckermaske) wird an dieser Station

gemessen.
An der dritten Station findet die optische Auswertung statt.
Hier wird das Aussehen des Schalters genau unter die Lupe
genommen. Zur Prüfung stehen die Leuchtdichte, die LEDFarbe des Tastensymbols, seine Lage und die Qualität der
Ausführung.
Station vier ist das Herzstück des Testsystems, der „Haptik-Check“ mit elektrischer Widerstandsprüfung. Dieser misst
die zur Betätigung des Schalters notwendige Kraft und die
Leitfähigkeit der Kontakte. Hierbei handelt es sich um eine
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HANSER automotive 5-6 / 2015
sten Test-Disziplinen in einer Rundschalt
tisch-Anordnung.
Doppelmessung: Die Schalter werden auf dem Hin- und Rückweg gemessen. Die Schalterbetätigung übernimmt ein Präzisionsantrieb mit Motion-Controller. Ein mechanischer Tastkopf
simuliert dabei einen menschlichen Finger. Er wird mit einer
wählbaren Geschwindigkeit verfahren und der Kraftverlauf gemeinsam mit der aktuellen Position aufgezeichnet. Die Abarbeitung erfolgt direkt im Motion-Controller. Ist die maximale
Kraft oder eine bestimmte Position erreicht, stoppt der Antrieb
und somit auch die Messung. Anschließend erfolgt der Start
Bild 1: Der Prüf-Finger: Haptikprüfung mit Präzisions Servo
Antrieb.
© Carl Hanser Verlag, München
Bilder: MCD Elektronik
In einer Taktrate von fünf Sekunden prüft die
© Carl Hanser Verlag GmbH & Co.KG, München, www.hanser-automotive.de; Nicht zur Verfügung in Intranet- u.Internet-Angeboten oder elektron. Verteilern
Alles, was
ein Schalter
braucht
MESSTECHNIK
5,0
4,0
6
Kraft
Kraft
8
3,0
4
2,0
2
Taste drücken
Taste loslassen
Hüllkurve 1
Hüllkurve 2
0
-2
-7,0
Taste drücken
Maximum 1
Minimum 1
Frame 1
Frame 2
Frame 3
Frame 4
-6,5
-6,0
-5,5
-5,0
-4,5
mm -4,0
1,0
0
-7,0
-6,8
-6,6
-6,4
-6,2
-6,0
-5,8
-5,6
-5,4
mm
Weg
Weg
Bild 2: Kraftmessung des Schalters: Die Markierungen zeigen die Schaltpunkte. Die Störimpulse und das Hintergrund
rauschen der Produktionsumgebung werden durch einen Tiefpass ausgefiltert.
der Messung für den Rückweg. Eine integrierte Routine führt
bei Typwechsel, Neustart, Fehler usw. eine Kalibrierung durch.
Alles kommt auf den Prüfstand
Wie das satte Plopp beim Schließen der Türen, der Sound
des Motors und die Griffigkeit des Lenkrades gehört inzwischen auch die Haptik der Kfz-Schalter zu den Details, die einem Autobesitzer das Rundum-Wohlfühlgefühl vermitteln.
-5,0
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6,0
N
12
N
10
Das weiß Bruno Hörter, geschäftsführender Gesellschafter
der MCD Elektronik GmbH, nur zu gut, und entwickelte mit
seinem Team das hybride Testsystem zur Prüfung von KfzSchaltern. Wichtige Faktoren von End-of-Line (EOL)-Prüfungen in der Automobilbranche sind Zuverlässigkeit der Prüfungen, geringe System- und Upgrade-Kosten und ein hoher
Prüfdurchsatz. Weitere Anforderungen betreffen die Anbindung an die Produktionssteuerung, kurze Inbetriebnahmezeiten und die enge Integration in übergeordnete IT-Systeme.
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Der Name Microchip und das Logo sind eingetragene Warenzeichen der Microchip Technology Incorporated in den USA und in anderen Ländern. TrueAuto ist eine Marke der Microchip Technology Inc. in den USA und in
anderen Ländern. Alle anderen hier erwähnten Markten sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer. ©2015 Microchip Technology Inc. Alle Rechte vorbehalten. DS00001936A. MEC2014Ger05.15
MESSTECHNIK
Bei der optischen Prüfung kommt ein spezielles Kamerasystem zur Leuchtdichtemessung und ein hochauflösendes
Cognex-Farb-Kamerasystem zum Einsatz. Die Cognex-Funktionen und ihre graphische Benutzeroberfläche wurden in die
MCD Bildverarbeitungs-Software eingebunden. Darüber hinaus unterstützen statistische Aufzeichnungen und Auswertungen die Dokumentation der Prüfergebnisse. Eine spezielle
Abschottung sorgt dafür, dass diese Prüfungen nicht durch
Fremdlicht gestört werden.
Bei der eigentlichen Haptik-Prüfung zeichnen PräzisionsSensoren und ein Winkelencoder den Kraftverlauf auf. Für
die Kraftmessung wählten die Experten von MCD einen robusten piezoelektrischen Kraftsensor, der sich besonders
zum Messen von sich rasch ändernden Druckkräften mit einer Obergrenze von 50 N eignet. Parallel zur Kraftmessung
erfolgt zur Bestimmung des Schaltpunktes eine 4-Pol-Widerstandsmessung mit einem Präzisions-Milliohmmeter. Alle
physikalischen Messgrößen wie Kraft, die Wege- und Widerstandsverläufe (Kodierwiderstände) und Schaltpunktlagen
werden simultan aufgezeichnet und bewertet.
Fehlerfrei identifiziert mit Fingerabdruck
Hüllkurven definieren die Bereiche, durch die die Messkurve
verlaufen muss, sowie solche Bereiche, die nicht berührt
werden dürfen. Verletzt die gemessene Kurve den vorgegebenen Bereich, so wird das Bedienteil mit FAIL bewertet. Die
tatsächliche gemessene Kurve eines sogenannten „Golden
Device“ kann als Referenzkurve gewählt werden. Die Bewer-
i
Schaltbarer USB-Hub
MCD Elektronik hat seinen schaltbaren achtfachen
USB-Hub um eine neue Variante für den USB 3.0 Standard neu entwickelt. Der Vorteil gegenüber der Vorgängerversion ist eine bis zu zehnmal höhere Datenübertragungsrate und ein erweiterter Strombereich.
Alle acht Ports, inklusive ihrer Versorgungsspannungsleitungen, lassen sich einzeln und unabhängig voneinander per Steuer-Befehl ein- und ausschalten. Beim
Ausschalten werden alle Leitungen über Halbleiterschalter getrennt. Die
Ports können
auch manuell
über Taster
geschaltet
werden. In
einem nicht-flüchtigen Speicher lässt sich hinterlegen,
welche Ports direkt beim Einschalten des Hubs aktiv
sind. Eine nützliche Ergänzung sind zusätzliche Anschlüsse an jedem Port, über die die angeschlossenen
Geräte mit einer extern zugeführten Spannung von
maximal 30 VDC versorgt werden können. Die Relaiskanäle können auch für andere, unabhängige Schaltvorgänge benutzt werden.
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Bild 3: Prüfvorrichtung für Dauerlauftest im Klimaschrank
für Schalterbaugruppen.
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Optische Prüfung
tung erfolgt wahlweise getrennt oder gemeinsam für den
Hin- und Rückweg. MCD bearbeitet und bewertet die Prüfergebnisse, statistischen Aufzeichnungen und Auswertungen
mit einer hauseigenen Lösung, dem MCD FDM (Force Distance Measurement) Software Tool.
Nachdem die Kfz-Schalter mit „Fingerspitzengefühl“ geprüft wurden, bekommen sie in Station Nummer fünf noch
den Fingerabdruck des Testsystems. Ein Beschriftungssystem kennzeichnet die IO-Teile mit kundenspezifischen Daten.
Die NIO Teile erhalten einen Fehlercode.
Eine wichtige Rolle spielt der MCD-Daten-Manager. Das
Programm sammelt die Messdaten aller Prüfstationen und
setzt für jeden Prüfling einen eigenen Datensatz zusammen.
Für die manuelle oder automatisierte Auswertung stehen
dem Anwender umfangreiche Statistik- und Analysefunktionen zur Verfügung. Zu den gefragten Informationen gehören
die Testzeiten, die Fehlerstatistik (Häufigkeit, Verteilung), Statistik der Messwerte (Verteilung, Varianz nach verschiedenen
Sigma Bewertungen) sowie die Analyse der Maschinen und
Prozessfähigkeit. Der Anwender kann die Projektfiles mit eigenen Auswertungen ergänzen. Den Export in übergeordnete Auswertungssysteme übernehmen integrierte Reportmodule in einer Vielzahl von Formaten (Word, Excel, PDF, Text,
XML, HTML u.v.a.). Die integrierte Scriptengine erstellt und
speichert alle Auswertungen und Reports vollautomatisch.
Alle erforderlichen Funktionen stehen als WEB-Reports zur
Verfügung und dienen dem IT-System zur Übergabe und
Empfang der notwendigen Daten.
© Carl Hanser Verlag, München
MESSTECHNIK
Messtechnologie bis ins Detail
Der Bediener muss sich nicht darum kümmern, wie es mit
den Schaltern weiter geht. Das besorgt ein automatisches
pneumatisches Handling-System. Egal, ob die Teile einen
Kraft-/Weg-, elektrischen Widerstands-, Bildverarbeitungsoder Taumelkreisfehler aufweisen, hier werden sie vollautomatisch aus dem Verkehr gezogen und in eine Fehlerschubla-
Bild 4: Manuelle Testboxen ermöglichen Tests
am eingebauten Schalter.
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Bedeutsam für das Produktionsmanagement
ist die integrierte Trenderkennung im Daten
Manager. Sie hilft, Veränderungen der Stabilität vorzeitig zu erkennen.
Beispielsweise
deutet der Trend von
Messwerten in Richtung
Grenzwertüberschreitung auf Toleranzen der Bauteile oder
Störungen in der Anlage
hin. Mögliche Betriebsunterbrechungen können so bereits im Vorfeld vermieden werden.
de abgelegt. Das I/O-System entnimmt die gutgeprüften Teile und platziert sie auf einem Austrageband mit Stückzahlüberwachung und Überprüfung des Füllzustands. Parallel zur
Serienprüfung werden chargenweise auch Prüfungen in den
Klimakammern durchgeführt. Auch diese Prüfeinrichtungen
werden von MCD entwickelt und geliefert. W(oe)
»» www.mcd-elektronik.de
Bearbeitet nach Unterlagen der
MCD Elektronik GmbH, D-75217 Birkenfeld.
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