Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Serienbauteile im Fertigungstakt mit Videotechnik automatisiert vermessen

11.03.2010
Hohe Stückzahlen und kurze Taktzeiten erfordern im Automobilbau die automatisierte Prüfung. Bei einem Ölabstreiferring brachte erst eine Sonderkonstruktion auf Basis eines Video-Messsystem die Präzision und Geschwindigkeit, die nötig war, um die manuelle Prüfung zu ersetzen.

Die Verbindung aus Messtechnik und Automation beim Prüfen von Kolbenringen — dieses Ziel verfolgten Produktionsstandorte eines weltweit führenden Automobilzulieferers jahrelang. Mittlerweile ist die Maschine zusammen mit den Experten von Schneider Messtechnik realisiert worden. Im Praxiseinsatz weiß das System seit September letzten Jahres vollauf zu überzeugen.

Vermessung wegen minimaler Toleranzanforderungen schwierig

Als Entwicklungspartner von zukunftsweisenden Konzepten, Produkten und Systemen für die Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors gehört das süddeutsche Unternehmen mit seinen global 110 Produktionsstandorten zu den 30 weltweit größten Automobilzulieferern. Im Bereich Verbrennungsmotor und Motorperipherie bietet das über 80-jährige Unternehmen eine einzigartige Systemkompetenz mit Blick auf Kolbensysteme, Zylinderkomponenten, Ventiltriebsysteme, Luftmanagement-Systeme und Flüssigkeitsmanagement-Systeme.

Im niedersächsischen Werk des Automobilzulieferers wird der U-Flex-Ring produziert (siehe Kasten), im Monat rund 250000 Stück. Den dortigen Spezialisten fiel in diesem Zuge die Aufgabe zu, dieses Produkt zu industrialisieren, das heißt, ein richtiges Serienteil daraus zu machen: Außer der technischen Qualität des Produktes müssen auch die Fertigungskosten stimmen. Aufgrund seiner Beschaffenheit und sehr kleiner Toleranzen im Hundertstel-Millimeter-Bereich stellt jedoch die gleichermaßen zuverlässige wie schnelle Vermessung des U-Flex-Rings ein großes Problem dar.

Selbst bei Ringen für die sensible Formel 1 erfolgte die Prüfung bisher lediglich unter dem Mikroskop in 25-facher Vergrößerung. Die Niedersachsen setzten bislang auf die 100%-ige Sichtkontrolle durch vier Mitarbeiterinnen, die die Ringe zudem im Zweischicht-Betrieb befettet sowie anschließend sortiert und verpackt haben. Das Profil des U-Flex-Rings wurde visuell geprüft, während die Wanddicke von einem externen Dienstleister vermessen wurde. Dadurch fielen im Mittel monatlichen Kosten im fünfstelligen Euro-Bereich an. Um den Ring wirtschaftlich und in höchster Qualität zu produzieren, war also eine Maschine gefragt, die eine optimale Verbindung aus Messtechnik und Automation darstellt.

Für Kunden Sonderkonstruktion entwickelt

Genau an diesem Punkt steckte jedoch das eigentliche Problem, denn es gab keinen Messautomaten zum Prüfen von derartigen Kolbenringen auf dem Markt. Dass Wettbewerber bereits an dieser Aufgabe scheiterten, machte dieses Projekt für Schneider umso reizvoller. Das Unternehmen bildete ein internes Projektteam, das von der Angebotsabgabe über die Ausarbeitung bis hin zur Ablaufplanung eng mit den Experten des Automobilzulieferers zusammenarbeitete. Das Ergebnis dieses Referenzprojektes war schließlich eine auf dem Video-CAD-System basierende Sonderkonstruktion.

Das Messsystem besteht aus zwei Modulen, von denen das erste unter anderem die Wanddicke misst, während das zweite die Laufflächenbreite bestimmt. Die besondere messtechnische Herausforderung lag im Modul 2 – und deren Lösung sicherlich auch für andere potenzielle Kunden eine interessante Variante darstellt.

Video-CAD garantiert verzerrungsfreie, kalibrierte Erfassungsbereiche

Video-CAD ist ein Video-Messgerät zum genauen und schnellen Messen zweidimensionaler Geometrien in einem entsprechend großen Bildfeld. Die hochauflösende Optik des Systems garantiert verzerrungsfreie, kalibrierte Erfassungsbereiche, die sich genauso wie die geometrische Auflösung aus der Kombination von Kamera und Objektiv bestimmen. Zu den Besonderheiten von Video-CAD gehört die hohe Messgeschwindigkeit, die die Messaufnahme und die Auswertung in Sekundenschnelle erlaubt, ebenso wie die monochrome, höchstauflösende Kamera, die Auflösungen im µm-Bereich ermöglicht.

Einsatzbereiche des Systems stellen insbesondere die Messung von Profilen aus Kunststoff, Aluminium, Holz, Gummi, Gummi-Metall und Metall oder Stanzteilen jeder Art, Schablonen, Dichtungen, Layouts und vielen anderen Teilen – auch in der Serienproduktion – dar. In Verbindung mit der in Modul 1 eingesetzten Mess- und Auswertesoftware Saphir bietet Video-CAD ein vielseitiges Anwendungsspektrum. Beim Modul 2 wurde softwareseitig auf eine Standard-Steuerung von Siemens zurückgegriffen. Eine Lösung, die sich beispielsweise auch schon bei Kurbelwellen Ladesystemen bewährt hatte, weswegen die Verknüpfung zu Saphir kein Problem darstellte.

Messung der Laufflächenbreite im Profil sowie der Formabweichung während des Teiletransports

Die beiden Module werden im niedersächsischen Werk in der Endkontrolle eingesetzt und sind dabei in den Arbeitstakt der Fertigung integriert. Der Ablauf ist wie folgt: Die in einer Säule übereinanderliegenden Ringe werden durch einen Schieber in Modul 1 eingeführt. Dort findet das Vermessen der Wanddicke, des Außendurchmessers sowie aller Segmente an jedem U-Flex-Ring mit einer Messunsicherheit von ±2,5 µm statt. Pro Ring sind das also rund 100 Messungen, die alle innerhalb einer bestimmten Spezifikation liegen müssen.

Im Anschluss daran wird das Teil vom Modul 2 aufgenommen. Dort erfolgt — während des Transports von der Beladestation zur Entladestation an einem rotierendem Werkzeug — mit mehreren Kameras und einer Messunsicherheit von ±2,0 µm die Messung der Laufflächenbreite im Profil sowie der Formabweichung der einzelnen Segmente.

Dieser Messablauf war im Übrigen entscheidend für die Verwirklichung der geforderten Taktzeit von 4 s. Abschließend werden die Teile, ausgerichtet auf einer Transportpappe – jeweils 85 Ringe übereinander – abgelegt, wie sie letztlich auch zum Kunden geliefert wird. Ein Mitarbeiter bestückt Modul 1 und entnimmt die bestückten Transportpappen aus Modul 2. Alles andere läuft automatisch. Die beiden Schneider-Module haben zwar unterschiedliche Aufgaben, arbeiten aber zusammen. Während Modul 1 auf einer Standardlösung basiert, kommt bei Modul 2 eine Sonderkonstruktion mit speziellen Kameras zum Einsatz.

Erwartungen der Messtechniker wurden erfüllt

Die Vorteile der seit September 2009 problemlos arbeitenden Maschine von Schneider Messtechnik sind offensichtlich: Das System gibt dem Anwender die Möglichkeit, Kosten zu reduzieren sowie den Kunden eine 100%-Kontrolle inklusive Dokumentation anzubieten. Zumal auch der Service von Schneider die Niedersachsen überzeugt hat und die Maschine wie geplant läuft: Sie prüft alle 4 s einen Ring und sortiert Ausschussteile zuverlässig aus, womit die Erwartungen der Messtechniker absolut erfüllt werden. Das Besondere an diesem System ist letztlich die Verbindung aus Messtechnik und Automation — diese stellt sicherlich auch die Zukunft dar.

Die Maschine hat sich in der Praxis bewährt und bietet dem Anwender verschiedene Möglichkeiten: So kann die Endkontrolle nicht nur genauer, sondern auch rationeller durchgeführt werden. Die Leistungen des externen Dienstleisters bei der Wandmessung sind nicht mehr erforderlich. Zudem müssen nicht mehr vier Mitarbeiterinnen für die Sichtkontrolle der U-Flex-Ringe eingesetzt werden.

Dr.-Ing. Wolfram Kleuver ist Geschäftsführer Technik + Entwicklung der Dr. Heinrich Schneider Messtechnik GmbH, Uwe J. Keller Marketingleiter des Unternehmens. Theo Drechsel ist Inhaber der Agentur 4marcom+PR.

Wolfram Kleuver, Uwe J. Keller u | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/messtechnik_prueftechnik/articles/251923/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flexible Fertigung von Elektromotoren für Fahrzeuge
06.09.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Gewicht von Robomotion-Greifer um 60 Prozent reduziert
31.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie