Automatisiertes Messen liegt im Trend
Die Qualitätssicherung in der Fertigung wird immer anspruchsvoller: Mehr Werkstücke müssen immer schneller und genauer, und dabei zugleich kostenoptimiert vermessen werden. Nach Überzeugung der Experten von Mahr ist der aktuelle Megatrend daher die Automatisierung der Messtechnik.
Qualität steigern und Kosten senken: Was meist als Gegensatz gesehen wird, passt bei automatisierter Messtechnik sehr gut zusammen. Denn automatisierte Messabläufe messen wesentlich rationeller, als wenn ein Mitarbeiter manuell sämtliche Messpunkte ansteuert. Der Göttinger Messtechnik-Spezialist Mahr hat sich dieses Themas angenommen und hat eine Reihe hochgenauer CNC-Messgeräte entwickelt, die die Werkstücke völlig selbstständig auf Form oder Oberfläche überprüfen oder die gar als Inline-Messplatz direkt in der Fertigung stehen und mit den Produktionsmaschinen kommunizieren.
Dabei bietet Mahr unterschiedliche Konzepte zur Automatisierung an:
• Für Inline-Messungen werden die Messgeräte direkt in einer Werkstück-Fertigungszelle platziert. In einem »Closed Loop«-Regelkreis korrespondieren die Bearbeitungsmaschinen, Roboter und z.B. ein Wellenmessplatz miteinander. So lassen sich Qualitätsabweichungen in der Produktion umgehend korrigieren.
• CNC-Oberflächenmessplätze messen automatisiert und hochpräzise an bis zu 150 Messorten an einem Werkstück. Dabei erreichen die Messtaster selbst Stellen in kleinsten Bohrungen. Als Weltneuheit hat Mahr für diese Messplätze einen automatischen Tastarmwechsler entwickelt. Möglich ist hier auch eine automatische Werkstückzuführung.
Inline-Messung:
Zeitgemäße Qualitätssicherung mit Messmaschinen findet in Fertigungs-betrieben immer öfter automatisiert direkt in den Bearbeitungszentren statt (»Inline-Messung«) oder unmittelbar nach der Fertigstellung von Werkstücken (»Messen im Postprozess«). Dabei korrespondieren die Messplätze mit den Bearbeitungsmaschinen, so dass Qualitätsabweichungen umgehend in der Produktion korrigiert werden. So hat Mahr z.B. eine Inline-Messung für einen Getriebewellen-Produzenten realisiert. In dessen Fertigungszelle wird ein breites Spektrum von Getriebewellen automatisiert produziert und bezüglich der Qualität überwacht. Die Wellen werden auf zwei modernen Bearbeitungszentren vor- und endbearbeitet. Der taktil messende Wellenmessplatz »Helio-Pan SNC« überprüft nach jedem der beiden Bearbeitungsschritte alle wichtigen Merkmale der Werkstücke, die für die Regelung des Fertigungsprozesses relevant sind: Längen, Durchmesser, Rundlauf, Zweikugelmaß und Rundlauf der Verzahnung an emulsionsbehafteten Teilen. Für die Messaufgaben an den Verzahnungen wurde ein neues Messmodul entwickelt, mit dem in nur 10 Sekunden das Zweikugelmaß sowie der Rundlauf einer Verzahnung gemessen werden können. Zudem berechnet der Messplatz die Korrekturdaten und sendet diese an das entsprechende Bearbeitungszentrum. Für das Handling der Rohlinge und Werkstücke innerhalb der Fertigungszelle ist ein Roboter zuständig. Ein Greiferarm entnimmt die Wellen der jeweiligen Bearbeitungsmaschine, setzt sie in die Messmaschine und entnimmt die Werkstücke nach Abschluss der Messung – alle diese Vorgänge laufen automatisch ab.
Nach der Messung gibt es drei Optionen:
• Wellen, deren Messwerte innerhalb der Toleranzen liegen, werden vom Roboterarm auf ein Förderband gesetzt und der weiteren Getriebeproduktion zugeführt.
• Wellen, deren Messwerte außerhalb der Toleranzen liegen, werden vom Roboter automatisch zur Nachbearbeitung dem jeweiligen Bearbeitungszentrum zugeführt.
• Als Ausschuss definierte Wellen setzt der Roboter auf ein Förderband für Ausschuss.
Die Kommunikation mit dem Roboter und der Bearbeitungsmaschine erfolgt über die Profibus-Schnittstelle. Die gesamte Wellenproduktion dieser Fertigungszelle inklusive der Qualitätssicherung am Wellenmessplatz arbeitet ohne Bediener und korrigiert sich selbst.
CNC-Messplätze
CNC-Messplätze finden überall dort Einsatz, wo Serienwerkstücke an mehreren Messstellen zu überprüfen sind. Mahr hat CNC-Messplätze für Rauheit und Kontur entwickelt, die zum einen Messaufgaben realisieren, die manuell nicht möglich sind und die zum anderen die Messsicherheit erhöhen. Ein Tastsensor bewegt sich unabhängig vom Bediener am Werkstück, fährt präzise alle Messorte an und ermittelt die Beschaffenheit der Kontur und der Oberfläche. Sämtliche Messpunkte werden am PC programmiert – anschließend können bis zu 150 Messorte völlig automatisiert angefahren und gemessen werden. Dabei dringt der Tastsensor sogar in kleinste Löcher ein. Nach Überzeugung von Mahr spart das extrem viel Zeit: Die manuelle Messung eines komplexen Werkstückes mit vielen Messstellen könne mehrere Stunden dauern, der CNC-Messplatz von Mahr bewältige die zu einem Gesamtablauf zusammengefassten Einzelmessungen dagegen in weniger als einer Stunde.
Verschiedene Modelle
Mahr bietet sechs CNC-Messplätze passend für nahezu jedes Werkstück an – von kleinen Einspritzsystemen, Ventilnadeln oder Pumpenteilen bis hin zu großen Getriebegehäusen, Zylinderköpfen und Motorblöcken. Die Messplätze sind mit dem High-End-Messgerät »MarSurf LD 120« ausgestattet. Es bietet eine Genauigkeit bis in den Nanometerbereich. Positionierachsen bringen die Werkstücke in jede beliebige Lage. Die Messplätze lassen sich optional in eine Schutzkabine integrieren, so dass die CNC-Messungen gesichert direkt in der rauen Fertigungsumgebung erfolgen können. Per Kamera können Werkstücke erkannt werden, so dass automatisch das passende Programm mit der Messung am Werkstück beginnt. Nicht zuletzt lassen sich die Messplätze auch »inline« in den Gesamt-Produktionsprozess integrieren.
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