Handhabungstechnik

Gut oder Ausschuss?

„Das Gute – dieser Satz steht fest- ist stets der Ausschuss, den man lässt.“ Das würde uns wohl heute ein Wilhelm Busch (1832-1908) aufschreiben, wenn er über die Qualitätskontrolle nachzudenken hätte. Die Fortschritte in der Fertigungsautomatisierung verlangen mittlerweile Bauteile und Baugruppen, die zu 100 Prozent geprüft bereitgestellt werden, denn man will ja hochproduktive Anlagen nicht zur Prüfmaschine mit fortwährenden Stillständen degradieren. Das bedeutet, dass man in jedem Fall und für jedes einzelne Werkstück die Funktionskette Zuführen – Prüfen – Sortieren – Ausgeben realisieren muss. Dafür gibt es Prüfvorrichtungen mit unterschiedlichem Technisierungsgrad, von der manuellen Beschickung der Prüfvorrichtungen bis zum Vollautomaten. Letzteres erfordert allerdings ausreichend große Stückzahlen und ein langzeitlich unverändertes Produkt.

Manuelle Zuführung

Bild 1: Manuelle Beschickung einer Prüfvorrichtung 1 Ausgabekanal für Schlechtteile, 2 Auflagetisch, 3 Schaltteller, 4 Prüfling, 5 Prüfgerät, 6 Ausgabe der Gutteile

Für stoß-, schlag- und druckempfindliche Werkstücke sowie für solche, die infolge ihrer Form nicht automatisch zugeführt werden können, bleibt es auch heute noch oft bei einer Zuführung per Hand. Bei kleinen Prüfmengen trifft das ebenfalls zu, denn Automatisierung muss sich auch rechnen. In Bild 1 wird ein Prüfplatz mit manueller Beschickung in der Draufsicht gezeigt. Dem Prüfgerät werden die Teile mit einem Doppeldrehteller zugeführt. Der Bediener legt sich einen Teilevorrat auf die Tischplatte und schiebt die Prüflinge mit den Zeigefingern in die Aufnahmen des Schalttellers. Ohne Ermüdung oder Überanstrengung sind 1800 Takte in der Stunde erreichbar. Durch die Beidhandarbeit kommt man auf 3600 geprüfte Werkstücke.

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Längenmessung automatisch

Das Bild 2 zeigt eine Zuführeinrichtung für Rundteile. Ein Rotor bringt die Teile in die Messposition. Beim Einlauf in diese Position wird das Werkstück gegen eine Messbasis gedrückt und die Länge automatisch ermittelt. Je nach Messergebnis wird dann im weiteren Verlauf die entsprechende Kanalklappe mit einem Magnetantrieb geöffnet. Da man nicht mehr als 120° des unteren Kreisbogens für die Teileausgabe nutzen kann, ist die Anzahl der Sortiergruppen bei dieser Konstruktion allerdings gering.

Es gibt natürlich noch viele andere Möglichkeiten für die Beförderung von Prüflingen. Das Bild 3 zeigt stellvertretend ein Beispiel. Die Teile werden durch einen Drehteller aus dem Schachtmagazin entnommen und durch Friktion mit sanftem Druck gegen die Mitnehmertaschen des Eingaberotors der Prüfmaschine bewegt. Die sägezahnartige Form der Mitnehmertaschen erleichtert das Einführen der Prüflinge. Bei Werkstücken deren Länge im Verhältnis zum Durchmesser zwischen 0,5 und 1,5 liegt und die eine ebene Standfläche besitzen, kann man mit einer störungsfreien Zuführung rechnen.

Schnelligkeit durch Bildverarbeitung

Die optischen Technologien mit industrieller Bildverarbeitung befinden sich in einer Phase rasanter Weiterentwicklung und haben auch in der Prüftechnik umfassend Einzug gehalten. Merkmale von Teilen werden im schnellen Durchlauf erfasst, ausgewertet und einer Sortengruppe zugeordnet. Das Bild 4 zeigt eine bewährte Einrichtung, bei der die Kontur im Durchlichtverfahren mit einer Merkmalsauflösung von 0,1 Millimeter detektiert wird. Das Ausschleusen von Sortenteilen oder Ausschusswerkstücken erfolgt hier nicht mehr mechanisch, sondern pneumatisch mit einem Luftstrahl. Das System wird mit Gutteilen angelernt. Das bedeutet Flexibilität durch Software und nicht durch Umbau der Hardware; ein beachtlicher Fortschritt.

Soll ein Werkstück rundum automatisch visuell begutachtet werden, dann sind Förderbänder und Gleitschienen oft im Wege, sofern sie nicht durchsichtig oder aus Glas sind (was es auch gibt). Am besten wäre, könnte man die Prüflinge im freien Flug von allen Seiten anschauen. Und das gibt es tatsächlich. Das Bild 5 zeigt, wie ein solches System für die Prüfung von Schrauben im Prinzip arbeitet. Die Teile gelangen von einem leistungsfähigen Förderer, zum Beispiel einem Zentrifugalförderer, auf einen Doppelwalzenförderer. Dort hängen sie sich aus und verlassen die gegenläufig zueinander laufenden Walzen. Im kontrollierten freien Flug werden dann mehr als 20 geometrische Parameter von zwei Kameras abgetastet. Die Seitenkamera vermisst die Konstruktionsdaten der Schraube, kontrolliert auf Fremdteile und Späne und ob der Sicherungslack aufgebracht wurde. Simultan untersucht die Draufsichtkamera Kopfform, Risse, Kratzer Verquetschungen und Grat am Kopfaußendurchmesser und den Antrieb. Damit das alles gelingt, müssen die Objekte auf eine optimale Geschwindigkeit gebracht werden. Dafür hat man einen speziellen Softwarealgorithmus entwickelt, mit der die Schraube je nach Bedarf mit Hilfe gesteuerter Luftdüsen gebremst oder beschleunigt wird. Die Sortierleistung ist überzeugend: 400 bis 1200 Schrauben je Minute (M2 bis M8; Länge 8 bis 60 Millimeter). Schlechte Schrauben fliegen in den Ausschussbehälter. Die Prüflinge sollten schaftlastig und gewaschen, die Oberfläche metallisch glänzend bis mattschwarz sein.
Das intelligente Zusammenspiel von Sensorik, Elektronik, Mechanik und Highspeed-Software ist das Kernstück einer Hochleistungs-Prüftechnik – und einiges ist da im Detail auch patentiert. Stefan Hesse

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