So gelingt die 360-Grad-Prüfung von Statoren

Im Inneren des Elektromotors schlägt ein kraftvolles Herz: der Stator. Als feststehende Komponente bildet er gemeinsam mit dem Rotor das zentrale Antriebssystem. Der Stator besteht aus einem Eisenkern mit präzise gewickelten Kupferdrähten. Fließt Strom durch diese Wicklungen, entsteht ein rotierendes Magnetfeld – die Grundlage für das Drehmoment, das den Wagen in Bewegung setzt. „Die Qualität der Wicklungen und die Bauweise des Stators sind entscheidend für die Effizienz des Elektromotors“, erklärt Raphael Kopp, Global Key Account Manager Mobility beim Messtechnikspezialisten Mahr. „Präzise Wicklungen erzeugen ein gleichmäßiges Magnetfeld, das für ein optimales Drehmoment und minimale Leistungsverluste sorgt. Deshalb ist eine einhundertprozentige Inline-Prüfung unerlässlich.“

Sämtliche Parameter berührungslos prüfen

Mit VisioTurn hat Mahr MWF dafür ein wichtiges Instrument zur Marktreife gebracht, das die hohe Qualität der Statoren während des Produktionsprozesses prüft. „Durch den Einsatz von Lasertriangulationssensoren erfasst das Gerät berührungslos sämtliche Geometrieparameter mit höchster Präzision, ohne den Produktionsfluss zu unterbrechen“, erklärt Martin Bergmann, Managing Director von Mahr MWF am Standort Wörth am Main. Weil die Statoren je nach Hersteller und E-Motorklasse Unterschiede aufweisen, unterscheidet sich ihr jeweiliger Fertigungsprozess. Das bedeutet von Kunde zu Kunde unterschiedlichste Anforderungen an die Messaufgaben. Mit der flexiblen, gestaltbaren Sensorikauslegung der VisioTurn kann Mahr MWF bei Projektanfragen schnell auf die Anforderungen des Kunden eingehen. Und dank der modularen Bauweise des Messplatzes lässt sie sich sowohl im Inline-Betrieb als auch außerhalb der Linie per manueller Beladung nutzen. Das Messsystem befindet sich bereits erfolgreich im Einsatz in der Automobilindustrie.

Lückenlose Inline-Vermessung

Die Mahr MWF VisioTurn prüft die Statoren auf Rundheit und Koaxialität sowie die Position und Abstände der Hairpins. Die Drehbewegung des Stators ermöglicht dabei die Vermessung aus verschiedenen Blickwinkeln. Das Gerät basiert auf einer Förderstrecke, über die die Bauteile auf kundenindividuellen Werkstückträgern zur Messstation transportiert werden. Hier erfolgt eine präzise, vollautomatische Qualitätskontrolle der Statoren mit optischen Systemen. An der Messstation werden die Werkstückträger zunächst gestoppt. „Eine elektrische Achse hebt den Stator vertikal in die Prüfposition über dem Werkstückträger. In der Prüfposition wird der Stator dann in Rotation versetzt. Optische Systeme erfassen während der Rotation die relevanten Merkmale des Stators, um eine lückenlose Vermessung durchzuführen“, so Martin Bergmann.

Stabile, erweiterbare Bauweise

Das Grundgestell von VisioTurn besteht aus einer massiven Schweißkonstruktion. Diese stabile Bauweise ist notwendig, um Vibrationen während der Messung zu minimieren und so präzise Messergebnisse zu gewährleisten. Anbauteile und Hilfsrahmen sind aus Aluminiumprofilen für eine flexible Anpassung und Erweiterung der Anlage gefertigt. Diese Leichtbauweise bietet zusätzlich die Möglichkeit, bei Bedarf Umbauten vorzunehmen, ohne das Gesamtsystem zu beeinträchtigen. Mahr hat die Werkstückträger so gestaltet, dass sie die Statoren sicher fixieren und in die Prüfposition überführen. Die elektrische Achse, die den Stator vom Werkstückträger in die Prüfposition hebt, ist darüber hinaus speziell für den präzisen vertikalen Hub ausgelegt.

Automatische Auswertung der Messdaten

Zur Steuerung der Anlage kommt eine Beckhoff-SPS zum Einsatz. Sie sorgt für die genaue Koordination aller Bewegungs- und Messabläufe, einschließlich der Förderstrecke, der elektrischen Achse und der Rotationseinheit. Die Mahr MWF Messsoftware übernimmt die Analyse der Messdaten und ermöglicht eine exakte Auswertung der Geometrie und der Oberflächenstruktur der Statoren. Die Bedienung und Überwachung der Anlage lässt sich über ein Siemens-HMI steuern, das dem Bediener ermöglicht, den Status der Anlage sowie die Messdaten in Echtzeit zu visualisieren. Optional kann ein mobiles Bedienpanel installiert werden, um VisioTurn aus verschiedenen Positionen im Produktionsumfeld zu bedienen. Weiterer Vorteil: „Die Anlage lässt sich jederzeit an veränderte Produktionsanforderungen anpassen, etwa durch die Integration weiterer Messsysteme, die Anpassung der Förderstrecke oder den Einsatz zusätzlicher Automatisierungskomponenten“, erklärt Raphael Kopp.