Schnelle Messungen leicht gemacht: Höhere Prüfgeschwindigkeiten durch Automatisierung

Ob Prozessor, System oder Maschine – im Zweifel entscheiden sich Fertigungsprofis immer für das schnellere Produkt, sofern sich an entscheidenden Faktoren wie Preis und Genauigkeit ansonsten nicht viel ändert.

Schnelle Messgeräte sind erst die halbe Miete. Mindestens ebenso wichtig ist ihre Integration in ein leistungsfähiges Gesamtsystem.

Das ist eine der Aufgaben von Brian Gudauskas, der sich als Applikationsverantwortlicher von Hexagon Manufacturing Intelligence mit den Voraussetzungen beschäftigt, die für eine hohe Messgeschwindigkeit erforderlich sind. Er ist Experte für die Integration von automatisierten Brücken-KMG für Anwendungen sowohl in der Qualitätssicherung als auch unmittelbar in der Fertigungslinie.'

Paradoxerweise ist die Motivation zur Anschaffung eines Inline-KMG in vielen Fällen der Wunsch, die Kosten für eine höhere Präzision in der Fertigung zu reduzieren. Bei einem wenig wiederholgenauen Fertigungsprozess kann sich die Anschaffung eines besonders leistungsfähigen KMG lohnen. „Wichtig ist eine kluge Abwägung zwischen den Kosten eines relativ günstigen KMG im Vergleich zu einer potenziell teuren Erweiterung der Bearbeitungsmöglichkeiten. Wenn Ihr Bearbeitungsprozess so gut kontrolliert ist, dass Sie in der Lage sind, nur auf der Grundlage von Messdaten Änderungen vorzunehmen und Ausschuss zu vermeiden, können Sie meist Geld sparen“, erklärt Gudauskas. Ein solcher Prozess kann sogar Fertigungsvorgänge auf der Nanoebene, die an die Grenzen des derzeit technisch Machbaren gehen, erlauben. Einer der von Gudauskas betreuten Kunden setzt ein Leitz Infinity KMG mit einer Messgenauigkeit von rund 0,4 Mikrometern zur Fertigung von Nanoteilen ein.

„Zur Erhöhung der Messgeschwindigkeit werden Technologien benötigt, welche die Prozessanforderungen optimal unterstützen“, so Gudauskas. „Es ist oft nicht sinnvoll, Menschen mit Daten zu überhäufen.“ Unabhängig von der benötigten Datenmenge erfordern hohe Prüfgeschwindigkeiten außerdem ein schnelles KMG mit hoher Beschleunigung und kurzem Bremsweg. Das Highend-System Leitz PMM-F 700 bietet eine Geschwindigkeit von bis zu 650 mm/s mit einer Beschleunigung von 3.000 mm/s2, während das in größeren Stückzahlen verkaufte Brown & Sharpe Global KMG mit einer Geschwindigkeit von 866 mm/s und einer Beschleunigung von 4.330 mm/s2 aufwartet.

KMG können schnell sein, insbesondere, wenn sie für die Automatisierung eingesetzt werden. Doch es gibt unterschiedliche Abstufungen in dieser Wertschöpfungskette. Bei sehr fähigen Bearbeitungsprozessen müssen nur das erste und das letzte sowie ein Werkstück dazwischen mittels KMG geprüft werden. Am anderen Ende des Spektrums stehen hochgradig automatisierte Messsysteme für Prozesse, bei denen 100 % der Werkstücke geprüft werden. Bei kleinen Werkstücken bieten sich Industrieroboter zur Beschickung von KMG an. Der nächste Schritt in der Automatisierung (unerlässlich für größere Werkstücke) ist eine über ein Drehsystem versorgte Palettieranlage. Abgerundet wird das integrierte System durch eine flexible, benutzerfreundliche Messsoftware wie PC-DMIS, die zur Offlineprogrammierung von Werkstückprogrammen und zur Kommunikation mit den Automatisierungssystemen dient.

Ein Beispiel für ein solches System wurde bei Fulton Industries Inc. in South Bend im US-Bundesstaat Indiana realisiert. Sein Zweck ist die Messung von Ausgleichsgehäusen. Das System berechnet die passenden Distanzscheiben für die optimale Leistung einer Differenzialbaugruppe in einer allradgetriebenen geländegängigen Schwermaschine. Mithilfe zweier Global Advantage KMG, in Kombination mit Fanuc R2000i Industrierobotern zur Zuführung und Entnahme der Teile, misst das System die kritischen Elemente der Werkstücke. Gemeinsam mit den Messdaten werden Informationen über das Werkstück gespeichert. Dann wird ein Etikett mit der Seriennummer des Werkstücks, der zur Montage des Differenzials benötigten Distanzscheibengröße, der Werkzeugmaschine und der Position auf der Maschine, in der das Werkstück bearbeitet wurde, ausgedruckt. Bei der Montage des Werkstücks wird durch Scannen, des vom KMG gedruckten Etiketts, automatisch die geeignete Distanzscheibengröße ausgewählt. Zur Messung wird ein einziger schaltender Taster eingesetzt. „Viele automatisierte Systeme nutzen nur einen Sensortyp, da sie eigens auf einen ganz spezifischen Prozess zugeschnitten sind“, erklärt Gudauskas.

Von seinem Standpunkt als Integrationsverantwortlicher aus hält er fest, dass nach wie vor hauptsächlich schaltende Taster und analoge scannende Sensoren für solche Anwendungen genutzt werden. Zunehmend etablieren sich aber auch Laserlinienscanner und optische Sensoren für bestimmte Arten von Werkstücken und Inspektionsaufgaben.

Die Applikationsingenieure von Hexagon Manufacturing Intelligence können auf jahrelange Erfahrung in den Bereichen Systemintegration, kundenspezifische Programmierung und Entwicklung von Benutzerschnittstellen für automatisierte Inspektionssysteme zurückgreifen. Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Service & Support“.