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 EU-Projekt GALACTIC entwickelt Lieferkette für Alexandrit-Laserkristalle
03.04.2020 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Mit dem Laser Bodenschätze in der Tiefsee finden
31.03.2020 | Laser Zentrum Hannover e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wenn Ionen an ihrem Käfig rütteln

In vielen Bereichen spielen „Elektrolyte“ eine wichtige Rolle: Sie sind bei der Speicherung von Energie in unserem Körper wie auch in Batterien von großer Bedeutung. Um Energie freizusetzen, müssen sich Ionen – geladene Atome – in einer Flüssigkeit, wie bspw. Wasser, bewegen. Bisher war jedoch der präzise Mechanismus, wie genau sie sich durch die Atome und Moleküle der Elektrolyt-Flüssigkeit bewegen, weitgehend unverstanden. Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben nun gezeigt, dass der durch die Bewegung von Ionen bestimmte elektrische Widerstand einer Elektrolyt-Flüssigkeit sich auf mikroskopische Schwingungen dieser gelösten Ionen zurückführen lässt.

Kochsalz wird in der Chemie auch als Natriumchlorid bezeichnet. Löst man Kochsalz in Wasser lösen sich Natrium und Chlorid als positiv bzw. negativ geladene...

Im Focus: When ions rattle their cage

Electrolytes play a key role in many areas: They are crucial for the storage of energy in our body as well as in batteries. In order to release energy, ions - charged atoms - must move in a liquid such as water. Until now the precise mechanism by which they move through the atoms and molecules of the electrolyte has, however, remained largely unknown. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research have now shown that the electrical resistance of an electrolyte, which is determined by the motion of ions, can be traced back to microscopic vibrations of these dissolved ions.

In chemistry, common table salt is also known as sodium chloride. If this salt is dissolved in water, sodium and chloride atoms dissolve as positively or...

Im Focus: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Im Focus: Harnessing the rain for hydrovoltaics

Drops of water falling on or sliding over surfaces may leave behind traces of electrical charge, causing the drops to charge themselves. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz have now begun a detailed investigation into this phenomenon that accompanies us in every-day life. They developed a method to quantify the charge generation and additionally created a theoretical model to aid understanding. According to the scientists, the observed effect could be a source of generated power and an important building block for understanding frictional electricity.

Water drops sliding over non-conducting surfaces can be found everywhere in our lives: From the dripping of a coffee machine, to a rinse in the shower, to an...

Im Focus: Quantenimaging: Unsichtbares sichtbar machen

Verschränkte Lichtteilchen lassen sich nutzen, um Bildgebungs- und Messverfahren zu verbessern. Ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena hat eine Quantenimaging-Lösung entwickelt, die in extremen Spektralbereichen und mit weniger Licht genaueste Einblicke in Gewebeproben ermöglichen kann.

Optische Analyseverfahren wie Mikroskopie und Spektroskopie sind in sichtbaren Wellenlängenbereichen schon äußerst effizient. Doch im Infrarot- oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Wenn Ionen an ihrem Käfig rütteln

06.04.2020 | Energie und Elektrotechnik

Virtueller Roboterschwarm auf dem Mars

06.04.2020 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics