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drylin Linearmodule an Testsystemen für Fahrzeug-Elektroantriebe: Ausgabe 02/2020, 07.10.2020

Kontaktieren und Dekontaktieren – schnell, präzise, automatisiert

Das Start-up-Unternehmen MCW Systemtechnik hat einen Wachstumsmarkt für sich erobert und Geräte für die automatisierte End-of-Line-Prüfung von Komponenten der Elektromobilität entwickelt. An den Achsen, die das schnelle Kontaktieren und Dekontaktieren der Prüfstecker übernehmen, kommen langlebige, schmiermittelfreie Linearmodule aus dem igus Antriebstechnikbaukasten zum Einsatz.

Das Thema der Elektromobilität ist momentan aktueller denn je und rückt immer weiter in den Fokus der Automobilindustrie und der Aufmerksamkeit der Autokäufer. Und das hat auch Auswirkungen auf die gesamte Entwicklungs- und Lieferkette. Zum Beispiel müssen die Elektromotoren und Batterien sowie weitere E-Komponenten zu 100 Prozent getestet werden – genau wie Verbrennungsmotoren. Allerdings werden hier die elektrischen Eigenschaften wie Überspannung, Stromstärken und die Kontaktierung getestet. Um solche Tests in Produktionslinien zu integrieren und dabei die hohen Anforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen, benötigt man eigens dafür entwickeltes Equipment und neue Ideen für die optimale Integration ebendieser Prüfungen in die Produktionsumgebung.

Schnelles Wachstum nach der Gründung
Ein Spezialist, der diese Nische erkannt hat, ist die MCW Systemtechnik GbR in Wiesenfelden bei Straubing. Sie wurde 2017 von Matthias und Christoph Wolf ins Leben gerufen und startete direkt mit einem soliden «Auftragspolster», denn die ersten Projekte waren bei der Firmengründung schon vorhanden: «Ein Anlagenbauer für Prüftechnik suchte ein Partnerunternehmen, das in seinem Auftrag kleinere Anlagen und Sonderanlagen entwickelt und fertigt. Dieser Partner sollte sehr flexibel sein und Entwicklungs- und Produktionsaufgaben übernehmen, die ein Marktführer schlecht in seine Prozesse integrieren kann.»

Kernkompetenz: neue Ideen für die Prüftechnik
Das war die Initialzündung für MCW Systemtechnik – zunächst in einer Garage, aber schon 2018, also nur ein Jahr nach der Gründung, bezog das Start-up eine grosse und lichtdurchflutete Halle mit Büros auf der zweiten Ebene.
Zu den Kernkompetenzen von MCW gehören die Elektroplanung und die mechanische Konstruktion von Maschinen und (Test-)Anlagen sowie der Schaltschrankbau. Fast noch wichtiger ist die Fähigkeit, neue Ideen zu entwickeln und in die Praxis umzusetzen. Ein Beispiel dafür ist der von MCW entwickelte Multiplexer: ein Gerät, das den elektrischen Anschluss von Prüflingen, wie zum Beispiel Traktionsbatterien, an verschiedene Messgeräte automatisiert.

Multiplexer für zwölf elektrische Prüfungen in 60 Sekunden
Bei den ersten Projektgesprächen kamen die Beteiligten zunächst zu dem Schluss, dass ein solches Gerät nicht realisierbar ist. Jetzt sind schon diverse Varianten konstruiert und gebaut worden. Matthias Wolf: «Aktuell bauen wir einen Multiplexer, der Elektromotoren an drei Messgeräte anschliesst und unter anderem Niederohm- und Widerstandsmessungen, eine Hochvoltprüfung und eine Kurzschlussprüfung vornimmt. Insgesamt werden zwölf Prüfungen in weniger als 60 Sekunden absolviert – und das ohne Relais und auch bei Hochvoltsystemen.»

Kompaktes Testsystem mit «schnellen» Linearmodulen
Die automatisierte Prüfung kann auch bei Hochvoltsystemen mit bis zu 3000 Volt zum Einsatz kommen. Sie beschleunigt das End-of-LineTesting und verringert zugleich den Verschleiss der teuren Testgeräte. Das Tempo, in dem jeder Prüfling das Verfahren durchläuft, ist abhän gig von den Linearbewegungen, mit denen die Stecker kontaktiert und dekontaktiert werden. Bei der Suche nach dem geeigneten Linearsystem stiessen die MCW-Konstrukteure schnell auf den Antriebstechnikbaukasten von igus, der sich auch im direkten Vergleich mit einer Kugelumlaufführung als die optimale Lösung für diese Anwendung erwies.

Horizontal mit Steilgewindespindel, vertikal mit gegenläufiger Spindel
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 iglidurHochleistungspolymer kombiniert ist. Diese Werkstoffpaarungen gewährleisten ein ebenso präzises und reibungsarmes wie 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.

Kompakte Lösung: zwei parallele Testzyklen im 19-Zoll-Einschub
Die drylin Einheiten erweisen sich auch aufgrund ihrer kompakten Bauweise als vorteilhaft. Denn ein Multiplexer, so wünschen es die Anwender, soll möglichst in einen 19-ZollEinschub passen. Das begrenzt vor allem die Baubreite. Um dennoch eine kurze Zykluszeit zu erreichen und – noch wichtiger – die teuren angeschlossenen Messgeräte bestmöglich auszulasten, befinden sich in jedem Multiplexer zwei Umschalteinheiten, von denen die untere «über Kopf» angebracht ist. Matthias Wolf: «So kann das eine System messen, während das andere jeweils dekontaktiert, und es entstehen keine Totzeiten.» Auch die Steuerung ist in dem kompakten Einschubgehäuse untergebracht.

Unterstützung bei der Auslegung
Eine besondere Herausforderung für die drylin SHT-Linearmodule ist die sehr hohe Zykluszahl, die sich aus den kurzen Testzyklen der End-of-Line-Prüfung ergibt. Wolf: «In einem Jahr nimmt ein Multiplexer rund 500’000 Kontaktierungen und Dekontaktierungen vor. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Lebensdauer der Linearmodule, die auch den nicht ganz geringen Kraftaufwand beim Kuppeln und Entkuppeln der Stecker aufnehmen müssen.»
Die Auslegung gemeinsam mit igus zeigte aber, dass die drylin SHT-Module für dieses Anwendungsprofil bestens geeignet sind, und das bewahrheitet sich nun in der Praxis. Auch bei Gesprächen über Folgeprojekte schätzen die MCW-Konstrukteure die Zusammenarbeit mit igus. Der Gründer von MCW dazu: «Die Unterstützung von igus ist wirklich gut. igus bringt Ideen ein und ist immer ansprechbar. Auch die schnelle Lieferung von Mustern zum Testen ist ein echtes Plus, aktuell erproben wir zum Beispiel die TriboTape-Gleitfolie. Damit ist igus aus unserer Sicht ein idealer Partner für ein kleines und innovatives Unternehmen, wie wir es sind.» Und das gilt nicht nur für die Gleitlager und Linearführungen: Auch die Energieketten an den kompakten drylin SHT-Linearmodulen stammen aus dem igus Programm und bewähren sich in der Praxis bei den genauso hohen technischen Anforderungen.

Infoservice
igus Schweiz GmbH
Winkelstrasse 5, 4622 Egerkingen
Tel. 062 388 97 97, Fax 062 388 97 99
info@igus.ch, www.igus.ch

 



Mit den Multiplexern hat MCW Systemtechnik eine echte Innovation in der Prüftechnik für Elektrokomponenten entwickelt. Die kompakten Geräte verbinden die Prüflinge mit den Testeinrichtungen – schnell und voll automatisiert.


Für die vertikalen und horizontalen Bewegungen kommen drylin Spindelhubtische von igus zum Einsatz.


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


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


Matthias Wolf, Gründer und Geschäftsführer der MCW Systemtechnik (links), mit igus Verkaufsberater Thomas Weber.


Gut zu sehen sind hier die hochverschleissfesten Prüfstecker und am oberen Bildrand die gut befüllte igus Energiekette am vertikalen Linearmodul.

Igus GmbH

Die igus GmbH ist ein weltweit führender Hersteller von Energiekettensystemen und Polymergleitlagern. Das familiengeführte Unternehmen mit Sitz in Köln ist in 35 Ländern vertreten und beschäftigt 4150 Mitarbeiter. 2018 erwirtschaftete igus mit motion plastics – Kunststoffkomponenten für bewegte Anwendungen – einen Umsatz von 748 Millionen Euro. igus betreibt die grössten Testlabore und Fabriken in seiner Branche, um dem Kunden innovative, auf ihn zugeschnittene Produkte und Lösungen in kürzester Zeit anzubieten.