大型發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量廢氣。因此，卡車的廢氣清潔系統(tǒng)被相應(yīng)調(diào)整。最多6個(gè)催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)可清潔大型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣。用于汽車和卡車的催化轉(zhuǎn)化器由三個(gè)主要單元組成：整體式陶瓷載體(單塊)，纏繞在載體上的纖維層和外部金屬管。陶瓷載體具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)涂有催化活性的貴金屬。在顯微鏡下，可以看到這種涂層是非常粗糙的。因此，涂層的表面積可高達(dá)100平方米/克。可將碳?xì)浠衔锖偷趸镛D(zhuǎn)化成二氧化碳、水和氮?dú)獾囊谎趸嫉拇呋饔镁桶l(fā)生在該表面上。
纖維層可確保在外部金屬管內(nèi)的正確定位，并且必須具有精確的正確密度以便廢氣不會(huì)流過(guò)整體式載體。外部金屬管提供了與車輛發(fā)動(dòng)機(jī)和下游廢氣管路的過(guò)程連接。主要的汽車制造商根據(jù)催化轉(zhuǎn)化器的類型，在他們的車輛廠中自己安裝這三個(gè)基本元件和其他部件，并提供整體式陶瓷載體、纖維層和管道。
硬填料 vs. 軟填料
安裝催化轉(zhuǎn)化器有兩種不同的方法：硬填料和軟填料。采用硬填料時(shí)，帶纖維層的整體式載體在壓力作用下被插入到預(yù)先擴(kuò)大到所需尺寸的金屬管中。采用軟填料時(shí)，帶纖維層的整體式載體被松散插入到外殼中，然后壓縮(或者收縮)到所需尺寸。
無(wú)論采用哪種方法，催化轉(zhuǎn)化器在自動(dòng)化制造單元中的安裝都是高度復(fù)雜的。因此，許多知名車輛制造商現(xiàn)在轉(zhuǎn)向位于Neu-Ulm附近Stra?的Swabian鎮(zhèn)的 Kirschenhofer Maschinen GmbH。該專用設(shè)備制造商專門從事這些類型的安裝機(jī)器，已經(jīng)積累了相當(dāng)豐富的專業(yè)知識(shí)。目前該公司共有25名員工，制造的機(jī)器是該領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。
靈活性和可追溯性
在該主要卡車制造商的安裝設(shè)備中，最多可生產(chǎn)60多種不同類型的催化轉(zhuǎn)化器。這些催化轉(zhuǎn)化器的尺寸不同，具有圓形、橢圓形或多邊形橫截面，并且也使用硬填料或軟填料工藝制造。安裝設(shè)備必須提供高度的靈活性，以便處理所有型號(hào)，而無(wú)需任何改裝時(shí)間。
每個(gè)催化轉(zhuǎn)化器中安裝的金屬管、纖維層和整體式載體的批次必須在10年后仍可追溯。這樣可以在任何召回操作時(shí)將成本或者圖像損壞保持在最低限度。
RFID模具識(shí)別
制造過(guò)程中機(jī)器可以防止和檢測(cè)生產(chǎn)故障。例如，檢查整體式載體邊緣是否存在裂紋和損壞，并移除所有故障部件。采用硬填料工藝時(shí)，金屬管必須擴(kuò)展到所需尺寸。根據(jù)后續(xù)催化轉(zhuǎn)化器的幾何尺寸，所需的不同模具被裝夾到機(jī)器中，并且通常在一個(gè)生產(chǎn)批次后更換。這在一天中會(huì)進(jìn)行多次，每個(gè)批次為200至1000 個(gè)催化轉(zhuǎn)化器，生產(chǎn)速度約為每分鐘一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器。由于模具被儲(chǔ)存在中央高貨架倉(cāng)庫(kù)中，并且它們也被用于其他機(jī)器，因此客戶需要一個(gè)自動(dòng)化模具識(shí)別系統(tǒng)。
“客戶使用20種不同的模具。特定模具的ID號(hào)被存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽上。機(jī)器使用ID號(hào)來(lái)檢查插入的模具是否正確，只有正確時(shí)才會(huì)拉伸金屬管。”Thomas Sch?n 解釋道，他是Kirschenhofer的程序員。由于機(jī)器施加的作用力為30到60噸，使用錯(cuò)誤的模具會(huì)造成巨大破壞和重大生產(chǎn)故障。
模具識(shí)別過(guò)程通過(guò)圖爾克的RFID BL ident系統(tǒng)實(shí)施。為此模具裝有T W-R30-M-K2標(biāo)簽，這些標(biāo)簽嵌在金屬內(nèi)。圖爾克的緊湊型TN-Q14 HF讀寫頭被安裝在模具架上。“我們之所以選擇圖爾克的RFID讀寫頭是因?yàn)槠渚o湊設(shè)計(jì)。”Kirschenhofer的電氣部門主管Craig Craill說(shuō)道。Q14的高度只有14毫米，而提供的最大讀寫距離高達(dá)72毫米。盡管讀寫距離在金屬環(huán)境中會(huì)縮短，但仍然足以保護(hù)讀寫頭，避免與模具碰撞。
可選磨損檢測(cè)
來(lái)自Kirschenhofer的另一種機(jī)器類型(德國(guó)主要的汽車制造商已經(jīng)在十多個(gè)車型中使用)同樣在拉伸過(guò)程后檢查管道直徑，并將測(cè)量值與存儲(chǔ)在標(biāo)簽上的公差值進(jìn)行比較。這個(gè)附加選項(xiàng)的好處是機(jī)器可以在拉伸期間檢測(cè)模具的任何磨損，任何材料故障或操作錯(cuò)誤。管道的最大直徑和最小直徑也被存儲(chǔ)在卡車催化轉(zhuǎn)化器現(xiàn)有設(shè)備的標(biāo)簽上。因此如果需要該功能，可以方便地進(jìn)行改裝。
靈敏的機(jī)器人手爪
空載和滿載管在設(shè)備的兩個(gè)加工站之間通過(guò)機(jī)器人手爪運(yùn)輸。氣動(dòng)手爪必須根據(jù)金屬管是滿載還是空載來(lái)施加不同的壓力。帶有氣動(dòng)手爪的機(jī)械臂必須使用2.5 bar壓力來(lái)夾緊空管，以免將其壓扁。機(jī)器人將金屬管移動(dòng)到插入工作站，在該工作站上裝入帶纖維層的整體式載體。隨后必須使用6 bar壓力夾緊重量約為20 kg 的金屬管，以免其從手爪中掉落。
Profinet I/O模塊維修方便，節(jié)省時(shí)間
使用圖爾克的緊湊型TBEN-S2-4AO Profinet I/O模塊將相關(guān)模擬值傳送到氣動(dòng)閥。IP67模塊被直接安裝在機(jī)械臂上，并將模擬值從控制器傳送到閥門。帶模擬輸入的 TBEN-S2-4AI模塊將氣動(dòng)閥的模擬值反饋給控制器。“ 我們以前將所有裝置都單獨(dú)接線。有一個(gè)巨大的電纜導(dǎo)管，并且需要大量的接線工作。現(xiàn)在我們只需要一根Profinet電纜和一根電源電纜。”Craig Craill解釋說(shuō)，“現(xiàn)在的解決方案維修也更加方便。如果客戶出現(xiàn)問(wèn)題，我們查看該模塊就可以精確來(lái)了解正在發(fā)生的問(wèn)題。”另一種機(jī)器人手爪只需運(yùn)輸已填裝的金屬管，因此也可以使用帶數(shù)字輸入/輸出的I/O模塊進(jìn)行管理。為此，Kirschenhofer使用帶8個(gè)通道的通用型TBENS1-8DXP模塊，這些通道都可被用作輸入或輸出。
模具座中的三個(gè)讀寫頭確保使用了正確的模具
“采用這種設(shè)計(jì)的其他I/O模塊的問(wèn)題在于他們沒(méi)有自己的IP地址，但是必須通過(guò)內(nèi)部總線訪問(wèn)。我還可以毫不費(fèi)力地根據(jù)需要擴(kuò)展圖爾克系統(tǒng)。”Craill在說(shuō)明 TBEN-S與其他備選產(chǎn)品之間的差異時(shí)說(shuō)道。
圖爾克的TBEN-S多協(xié)議模塊兼容三種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，因此不僅可用于Profinet網(wǎng)絡(luò)，而且還可用于 EtherNet/IP和Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)。“我們只使用 Profinet，盡管我們一再被美國(guó)客戶詢問(wèn)我們是否也使用Allen-Bradley控制器。”Craill說(shuō)道，“然而，我們?nèi)匀挥凶约旱臉?biāo)準(zhǔn)，并且只有我們繼續(xù)保持才可以經(jīng)濟(jì)地工作。我們必須在技術(shù)上理解我們系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)。”
展望
Craig Craill很期待最近推出的TBEN-S2-RFID模塊。你可以在總線模式下，采用線性拓?fù)溥B接32個(gè)可尋址讀寫頭。這可以減少?gòu)淖x寫頭到RFID接口的布線工作。此外，所需的接口數(shù)量更少，這反過(guò)來(lái)可以節(jié)省成本和空間。
