Auswahl der richtigen Lösung für die Welleninspektion

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Die Herstellung von Wellen war und ist historisch gesehen einer der häufigsten Prozesse in Werkzeugmaschinenwerkstätten. Wellen sind ein elementarer Bestandteil der meisten mechanischen Systeme, die wir in unserem täglichen Leben verwenden, und da die Anforderungen an höhere Qualität und Präzision dieser Wellen immer restriktiver geworden sind, sind auch die Anforderungen an die Inspektion der Wellenmerkmale strenger geworden. Vor nicht allzu langer Zeit wurden Wellen meist mit verschiedenen Handmessgeräten wie Profilschablonen, Messschiebern, Mikrometern oder Rachenlehren geprüft. Heutzutage stehen spezielle Wellenmesssysteme zur Verfügung, die besser für moderne Wellenproduktionsprozesse geeignet sind.

Um zu bestimmen, welcher Messgerätetyp für die Welleninspektion am besten geeignet ist, müssen verschiedene Aspekte der Wellenproduktion und -merkmale berücksichtigt werden, darunter:

Der verwendete Bearbeitungsprozess

Teile, die mit unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren hergestellt werden, sei es Drehen oder Schleifen, können unterschiedliche Messtechnologien erfordern. Dies ist auf die unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten zurückzuführen, insbesondere wenn Sie eine taktile Messlösung in Betracht ziehen. Berührungslose Technologien eignen sich sehr gut für Endbearbeitungsvorgänge wie Schleifen und Polieren, bieten jedoch möglicherweise nicht die gleiche Genauigkeit oder Wiederholgenauigkeit bei Schruppdrehvorgängen, bei denen Grate oder raue Oberflächen auftreten können.

Produktionsvolumen

Höhere Volumina erfordern im Allgemeinen eine dediziertere, möglicherweise automatisierte Lösung, die schnell messen und Feedback geben kann, ohne die Gesamttaktzeiten zu beeinträchtigen. Wenn es um kleinere Volumina geht, können eine Handlösung oder die heutigen flexiblen Messsysteme in vielen Fällen praktisch und wirtschaftlich sinnvoll sein.

Zu prüfende Teilemerkmale

Unterschiedliche Teilemerkmale erfordern möglicherweise unterschiedliche Technologien oder Techniken, um genaue und wiederholbare Prüfergebnisse sicherzustellen. Bestimmte Lösungen eignen sich beispielsweise möglicherweise nicht für die Messung interner Merkmale wie Keilnuten und Löcher.

Umfang der zu produzierenden Teile

Die Anzahl der verschiedenen Teile, die produziert werden, und der Grad ihrer Unterschiede wirken sich auf das Design oder die Art des Inspektionssystems aus, das am besten zu Ihrem Prozess passt. Diese Faktoren beeinflussen, wie viel Flexibilität innerhalb der Messlösung erforderlich ist.

Häufigkeit des Teilewechsels

Wenn Sie die Produktion mehrmals am Tag von einem Teil auf ein anderes umstellen, ist ein flexibles Inspektionssystem viel wertvoller, da es Ausfallzeiten eliminiert, die sonst für die mechanische Umrüstung erforderlich wären.

Ergonomische Überlegungen

Ein Messgerät ist nur dann nützlich, wenn es verwendbar ist. Das Be- und Entladen des Teils, der Ablauf der Messvorgänge und die Bedieneroberfläche müssen praxisnah und verständlich sein. Das Inspektionssystem muss außerdem Ergebnisse liefern, die nicht durch die Fähigkeiten oder Vorurteile des Bedieners beeinflusst werden.

Optische Scanlösungen bieten berührungsloses optisches Scannen für schnelle und genaue Messungen. Systeme wie dieses können mit Messtastern zur Prüfung auf nicht sichtbare Merkmale kombiniert werden.

In der Vergangenheit waren Hersteller oft gezwungen, ein dediziertes System anstelle eines flexiblen Systems zu wählen, da flexible Systeme Einbußen bei Genauigkeit oder Geschwindigkeit hinnehmen mussten. Heutzutage gibt es flexible Messsysteme, die mehrere kontaktbehaftete und berührungslose Technologien in einem System integrieren können. Dadurch haben Sie die Möglichkeit, ein breites Spektrum an Merkmalen an einer Vielzahl von Teilen zu prüfen, ohne dabei die Systemleistung sehr gering oder gar nicht zu beeinträchtigen.

Einige der ersten Messsysteme für flexible Wellen verwendeten einen taktilen Taster auf einem beweglichen Schlitten. In der Praxis handelte es sich um ein 2D-KMG. Das Aufkommen von Rastersonden, die es dem System ermöglichen, Hunderte oder sogar Tausende von Datenpunkten pro Scan zu erfassen, trug dazu bei, die Genauigkeit im Vergleich zu Einzelpunkt-Sondensystemen zu erhöhen. Dann erhöhten 2D-Scanning-Messtaster die Flexibilität des Systems weiter und ermöglichten auch komplexe Messungen wie Zahn- oder Spline-Geometrien.

Das Optoflash-System bietet eine optische Messeinheit, die auf einer parallelen 2D-Bildarchitektur basiert, bei der von separaten Sensoren erfasste Bilder zu einem einzigen resultierenden Bild kombiniert werden.

Die Messzyklen taktiler Tastersysteme sind zwar hochpräzise und flexibel, jedoch oft zu langsam, um mit den erforderlichen Produktionsraten Schritt zu halten, sodass die Systeme ins Messlabor oder in regelmäßige Auditinspektionen verbannt werden müssen. In-Prozess-Messgeräte sind in der Regel immer noch kundenspezifische Systeme, die einen mechanischen Wechsel zwischen den Teileläufen erfordern.

Dann kamen die optischen Messgeräte mit CCD (Charge Coupled Device), auch bekannt als Matrix-Array-Kameras oder Zeilenkameras. Diese Geräte projizieren Licht auf das Teil und analysieren die erstellte Silhouette, um die verschiedenen Teilemerkmale zu messen. Diese oft als Schattenwurf bezeichnete Methode verkürzt die Zykluszeiten erheblich und bietet gleichzeitig noch mehr Flexibilität bei der Prüfung verschiedener Wellenkonfigurationen. Die optische Messung ist nicht anfällig für Abweichungen, die durch Werkzeugspuren verursacht werden und taktile Messmethoden beeinträchtigen können. Daher ist die Messung von Teilen mit unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten nicht mehr so ​​anspruchsvoll wie früher. Mit diesen Systemen ist es auch möglich, Wellenkonfigurationen zu prüfen, die nicht streng rotationssymmetrisch sind. Optische Systeme, die diese Methode verwenden, beschränken sich jedoch auf die Prüfung nur der Merkmale, die die Silhouette erzeugen. Merkmale wie Keilnuten und Löcher, die in der Silhouette nicht sichtbar sind, konnten nicht gemessen werden.

Heutzutage sind Systeme verfügbar, die jede der oben genannten Technologien zusammen mit anderen nutzen können, beispielsweise Laser zur Messung komplexerer Merkmale oder Hochgeschwindigkeitsfolgegeräte zur schnellen Prüfung exzentrischer Durchmesser. Diese Systeme sind in der Lage, nicht nur Durchmesser und Längen, sondern auch viele komplexe Merkmale wie Fasen, Radien, Gewinde, Keilnutschlitze, Keilnuten und andere schnell zu prüfen.

Eine große Entwicklung besteht darin, dass fortschrittliche Filterroutinen in optischen Inspektionsgeräten nun den Einsatz dieser Systeme in Werkstattumgebungen statt nur in Laborumgebungen ermöglichen, was zu verbesserten Messungen und einer höheren Effizienz des Prozesses führt.

Taktile Hochgeschwindigkeitstaster ermöglichen die Prüfung von exzentrischen oder unrunden Durchmessern während der Hochgeschwindigkeitsrotation, einschließlich solcher mit konkaven Abschnitten.

Dank der flexiblen und benutzerfreundlichen Programmierung können Sie Ihre Inspektionsroutinen für die vollständige Produktion mit automatischem Be- und Entladen sowie direktem Feedback an Ihre Werkzeugmaschine zur Kompensation des Werkzeugverschleißes anpassen und haben gleichzeitig die Möglichkeit, bestimmte kritische Funktionen regelmäßig zu überprüfen.

Die Messzyklen solcher Systeme sind bei manueller Bestückung in der Regel halbautomatisch und erfordern lediglich das Laden des Teils und die Auswahl des gewünschten Prüfplans. Beim Drücken der Starttaste wird die Prüfung automatisch durchgeführt und die Messergebnisse können je nach Bedarf des Prüfers auf verschiedene Arten angezeigt werden. Grafische Darstellungen ermöglichen es dem Benutzer, sich auf Teilemerkmale zu konzentrieren, die für ihn von besonderem Interesse sind.

Die Wellenmessung kann je nach den Anforderungen des Fertigungsprozesses auf viele verschiedene Arten durchgeführt werden. Handgeräte wie Mikrometer werden immer noch in vielen Prozessen mit geringem Volumen verwendet, während in vielen Messlaboren hochentwickelte Laborgeräte für regelmäßige Inspektionen und Analysen eingesetzt werden. Taktile Tastsysteme bieten Flexibilität und genaue Ergebnisse, gehen für diese Funktionen jedoch häufig auf Kosten der Geschwindigkeit. Optische Systeme können viel schneller sein, sind jedoch hinsichtlich des Funktionsumfangs, den sie prüfen können, etwas eingeschränkt. Kombinationssysteme nutzen eine Vielzahl von Technologien in einem einzigen System, um ein hohes Maß an Geschwindigkeit, Genauigkeit und Flexibilität für Ihren Prozess zu bieten.

Für eine schnelle, genaue und flexible Inspektion in der Werkstatt stehen Optionen zur Verfügung, die den Anforderungen jeder Wellenproduktionslinie gerecht werden. Indem Sie die Faktoren berücksichtigen, die Ihren Prozess definieren – und mit Ihrem Qualitätslösungsanbieter zusammenarbeiten – können Sie die richtige Systemauswahl für Ihre Anforderungen treffen.

Kurt Clancy, VP North American Sales, Marposs Corp.