Messtechnik entlastet die Fertigung
Robotergestützte Messzelle für die automatisierte Qualitätssicherung
Mit einer robotergestützten Messzelle automatisiert Méca Précis die Koordinatenmesstechnik in der Fertigung. Die Lösung kombiniert Roboterhandling, Palettenspeicher und eine für den Shopfloor geeignete Koordinatenmessmaschine und sorgt für einen durchgängigen, weitgehend autonomen Prüfprozess.
Méca Précis fertigt hochpräzise Komponenten für Branchen mit hohen Qualitätsanforderungen, darunter Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Maschinenbau. Entsprechend spielt die Koordinatenmesstechnik eine zentrale Rolle im Produktionsprozess. Zum Einsatz kommen sowohl shopfloornahe Messsysteme als auch präzise Koordinatenmessmaschinen (KMG) in klimatisierter Umgebung.
Mit steigender Bauteilkomplexität und wachsendem Prüfvolumen stießen konventionelle Messabläufe in der Produktion von Méca Précis jedoch an ihre Grenzen – insbesondere bei Projekten mit 100 % Prüfvorgaben.
Die 3D-Messmaschine Mitutoyo MiSTAR 555 ist bei Méca-Précis in einer robotergesteuerten Messzelle installiert. Ihre Genauigkeit ist über einen weiten Temperaturbereich gewährleistet, und ihr Absolutencoder gewährleistet eine hohe Toleranz gegenüber wechselnden Umgebungsbedingungen.
Hohe Messzeiten, manuelle Abläufe
In der Praxis variieren die Messzeiten stark – abhängig von Geometrie und Prüfmerkmalen. Während einfache Bauteile in kurzer Zeit vermessen werden können, erfordern komplexe Werkstücke mit zahlreichen Messpunkten und engen Toleranzen deutlich längere Zyklen. Parallel dazu liefen bei Méca Précis mehrere CNC Bearbeitungszentren mit hoher Auslastung, wodurch die Messtechnik zum Engpass wurde. Ein wesentlicher Grund dafür lag in den bislang manuellen Abläufen: Werkstücke mussten einzeln gehandhabt, positioniert und in die Messmaschine eingelegt werden. Diese diskontinuierliche Nutzung reduzierte die effektive Maschinenlaufzeit.
Systemansatz: Automatisierte KMG-Zelle
Um den Durchsatz und die Anlagenverfügbarkeit zu steigern, implementierte Méca Précis eine automatisierte Messlösung. Kern der Anlage ist eine Koordinatenmessmaschine (KMG) MiSTAR von Mitutoyo, die speziell für den Einsatz in der Fertigungsumgebung ausgelegt ist. Sie zeichnet sich durch eine hohe Temperaturtoleranz und ein robustes Absolutencodersystem aus, die stabile Messergebnisse auch bei schwankenden Umgebungsbedingungen ermöglichen. Die KMG ist in eine geschlossene Messzelle integriert, die zusätzlich folgende Komponenten umfasst:
einen mehrachsigen Knickarmroboter für die Werkstückhandhabung
ein automatisiertes Palettenladesystem mit bis zu 20 Speicherplätzen
eine Spanntechnik zur reproduzierbaren Werkstückpositionierung
eine Mensch Maschine Schnittstelle zur Programm- und Prozesssteuerung
Zentraler Bestandteil der Automatisierung ist das Palettenkonzept. Die Bauteile werden auf standardisierten Trägern fixiert, die sowohl für den Transport als auch für die Messung geeignet sind. Dadurch entfällt ein erneutes Einrichten in der Messmaschine. Der Bediener bringt die Paletten über eine externe Beladestation in den Prozess ein. Nach Auswahl des Bauteiltyps ordnet die Steuerung automatisch das entsprechende CNC Messprogramm zu. Der Roboter übernimmt die Palette und führt sie dem Lagersystem zu.
Die zu prüfenden Teile werden auf Paletten abgelegt, die für die robotergestützte Handhabung ausgelegt sind.
Autonomer Messprozess
Nach dem Start des Messzyklus arbeitet die Anlage ohne weitere Bedienereingriffe. Der Roboter entnimmt die Paletten sequenziell aus dem Speicher und positioniert sie auf dem Messtisch. Eine integrierte Spannvorrichtung gewährleistet die definierte Lage des Werkstücks während der Messung. Die KMG führt das zugewiesene Prüfprogramm aus, erfasst die Messpunkte und bewertet die Merkmale entsprechend den vorgegebenen Toleranzen. Anschließend wird die Palette automatisch zurück in das Lagersystem geführt. Die Trennung von Be- und Entladevorgängen sowie Messbetrieb ermöglicht eine hohe Auslastung der Messmaschine und reduziert Stillstandzeiten deutlich.
Alle Messdaten werden systemseitig erfasst und dokumentiert. Die Ergebnisse stehen nachgelagerten Prozessen wie Qualitätssicherung oder Dokumentation zur Verfügung. Die automatisierte Zuordnung von Bauteil und Messprogramm reduziert zusätzlich die Fehleranfälligkeit im Vergleich zu manuellen Abläufen.
Über die Mensch-Maschine-Schnittstelle der Zelle von Engineering Data wählt der Mitarbeiter von Méca-Précis das Bauteil an, das in die Roboter-Messzelle geladen wird. Diese Information wird an die Steuerung der Zelle übertragen, die das Teil automatisch dem entsprechenden Prüfprogramm zuordnet.
Effizienzgewinn durch Automatisierung
Durch die Integration von Robotik, Palettenhandling und Koordinatenmesstechnik entsteht ein durchgängiger Prüfprozess, der sich nahtlos in die Fertigung einfügt. Die Lösung erhöht die Maschinenverfügbarkeit, reduziert manuelle Eingriffe und verbessert die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. Für Méca Précis bedeutet das vor allem: Die Messtechnik entwickelt sich vom Produktionsengpass zu einem skalierbaren Element innerhalb der Wertschöpfungskette.