Masse – aber mit Klasse

Dipl.-Ing. Kamillo Weiß, Fachjournalist, Leinfelden-Echterdingen

Gut oder Schlecht, das darf keine subjektive Entscheidung sein. Manuell von Menschen durchgeführte Sichtprüfungen sind mit einer Reihe von Unzulänglichkeiten behaftet und nicht mehr tolerierbar. Diese Mängel sind beispielsweise die Ermüdung des menschlichen Auges, die nicht konstante Prüfqualität, Beschädigungen durch manuelle Handhabung, Schlupf von Schlechtteilen durch die Komplexität der Fehler, als auch so genannte Pseudofehler – Gutteile die als fehlerhaft eingeordnet werden.

Das mittelständische Unternehmen Schauerte Präzisionsdrehtechnik GmbH in Lennestadt (Nordrhein-Westfalen) hat seine Produktqualität für die kommenden Anforderungen seiner Kunden ausgebaut und seine Fertigungsprozesse effizienter gestaltet. Als Hersteller von montagefertigen Präzisionsdrehteilen für die Armaturenindustrie, den Anlagen- und Maschinenbau sowie der Automobilindustrie ist die zuverlässige Endprüfung wichtiger Bestandteil der Unternehmensstrategie. Gesucht und gefunden wurde eine in sich schlüssige Systemlösung, die höchste Zuverlässigkeit in der Kontrollfunktion gewährleistet, die in die Betriebsdaten-Kommunikation eingebunden werden kann, und die sich vor allem in der Flexibilität für unterschiedliche Teilevarianten auszeichnet.

Anforderung war die absolut zuverlässige hundertprozentige Kontrolle von Chargen mit insgesamt etwa 6 Millionen Stück Überwurfmuttern und Stutzen pro Jahr. Diese finden Verwendung in Hydraulikverschraubungen und in Servolenkungen der Automobilindustrie und sind dementsprechend den sicherheitsrelevanten Teilen zugeordnet. Die Stutzen werden auf ein Servolenkungsrohr aufgeschweißt. Dabei müssen die Gewinde einwandfrei in Ordnung sein und keinerlei Beschädigungen oder Verschmutzungen aufweisen. Die Bauteillänge muss exakt stimmen, weil die Verbindung durch Widerstandspressschweißen erfolgt. Stimmt die Länge nicht, so führt dies zu unterschiedlichen Drücken und damit zu Fehlstellen der Schweißnaht. Die Automobilindustrie verlangt absolut fehlerfreie Ware für den störungsfreien Fertigungsprozess. Neben dem höherwertigen Ersatz manueller Kontrolle war deshalb die Prozessrationalisierung ein weiterer wichtiger Aspekt. Personelle Engpässe galt es zu beheben und das Fachpersonal sollte von bislang ermüdender Arbeit entlastet werden.

Anlässlich einem Seminar zur Bildverarbeitung beim Weltmarktführer von Vision-Systemen Cognex konnte die Firma Schauerte ihre Vorstellungen zu dieser Aufgabe präzisieren. Dabei wurde der Kontakt zum Systemintegrator IMR – Gesellschaft für Prozess- und Automatisierungstechnik mbH in Lennestadt – aufgenommen. Dieses Systemhaus für schlüsselfertige Lösungen der Industrieautomation – und PSI (Partner System Integrator) von Cognex – lieferte wichtige Ansätze für eine komplette Systemlösung mit integrierter Bildverarbeitung. Die von IMR durchgeführte schnelle und gründliche Präsentation der Machbarkeit erfolgte laut Schauerte in überzeugender Weise. Aus den anschließenden Gesprächen zwischen den beiden Unternehmen entstand ein weitgehend detaillierter Anforderungskatalog zur Lösung der gesamten Aufgabe.

Die Firma Schauerte entschied sich nicht zuletzt wegen der breitbandigen Ausrichtung der IMR- für diese als Lieferant. Die Stärken der IMR liegen neben der Bildverarbeitung insbesondere in der schlüsselfertigen Systemlösung von Automatisierungsaufgaben. Das betrifft die vollständige Planung und Funktionsoptimierung der Mechanik und Antriebe, Steuerungstechnik und Steuerungssoftware, einschließlich der Einbindung in die industrielle IT-Umgebung.

Die komplette Bildverarbeitung ist in die modular konzipierte Sortierstation für unterschiedliche Stutzen und Muttertypen integriert. Der Systemaufbau ermöglicht jederzeit eine Erweiterung der Prüf- und Sortieraufgaben. In dieser schlüsselfertigen Komplettsystemlösung gelangen die Prüfteile aus dem Vorratsbehälter über den Vibrationsförderer zum Drehteller mit einzelner Teileaufnahme. Hier werden sie mit Bildverarbeitung auf viele Merkmale geprüft. Die Sortieranlage mit PC als Datenbank- und Kommunikationsserver ist über die integrierten kundenspezifischen Schnittstellen direkt in das Fertigungs- und Kommunikationsnetzwerk von Schauerte in die Produktionsplanung und Dokumentation eingebunden. Damit erfolgt eine hundertprozentige Prüfung der Chargen im Zweischicht- bis zum Dreischichtbetrieb und dem wichtigen Schritt zur Produktrückverfolgbarkeit mit dokumentierter Qualität.

Die Sortieranlage verarbeitet ein breites Teilespektrum. Sie prüft mehr als 16 verschiedene Typen von Stutzen und Muttern für Innendurchmesser bis 19 mm und Außendurchmesser bis 25 mm. Die Prüfung auf viele Merkmale erfolgt mit 30 Stück pro Minute. Die Innengewinde werden zuverlässig auf Verarbeitungsfehler wie Ausbrüche und Kratzer als auch auf Verschmutzungen wie Spanreste überprüft. Die Teile werden in entsprechenden Vertiefungen des Drehtellers den beiden Kameras exakt positioniert präsentiert- achsenkonzentrisch zur Kamera 1 und mittig zur Kamera 2. Die Aufgabe der Innenprüfung wird von dem ersten Vision-Sensor In-Sight (Kamera 1) übernommen. Die Aufnahme erfolgt im Abstand von 10 – 25 mm mit Endoskop und integrierter Beleuchtung über ein Glasfaserbündel im Objektivkopf. Die Überprüfung der Teilelänge übernimmt die Kamera 2 mit telezentrischem Objektiv. Im Anschluss daran erfolgt vom PC-Server gesteuert die Aussortierung nach Gut oder Schlecht.

Besonders vorteilhaft erwiesen sich die Bildverarbeitungskomponenten in Hard- und Software von der Firma Cognex. Die Vision-Sensoren In-Sight, als industriegerechte komplette selbständige Bildverarbeitungseinheiten, liefern unmittelbar vor Ort fertige Prüfergebnisse über den integrierten Ethernetanschluss direkt an den Server der Sortierstation.

Die äußerst präzise arbeitenden Cognex-Vision-Sensoren in Verbindung mit den IMR-Prüfprogrammen und der datenbankgestützten IMR-Bedienschnittstelle OpServer ermöglichen ein einfaches und sichere Anlernen der Prüfmerkmale sowie schnelles und unkomplizierte Rüsten der Prüfanlage.

Die von IMR entwickelte und äußerst einfach zu handhabende Bedienoberfläche OpServer ermöglicht dem Maschinenpersonal eine übersichtliche Kontrolle über den Stand der Chargenprüfung anhand der Statistikfunktionen. Aufgrund der vollgrafischen Parametrierung kann der Bediener jederzeit selbständig die zahlreichen Teilevarianten einlernen und in der Artikeldatenbank abspeichern. Die Stückzahlkonfektionierung der Chargen erfolgt nun exakt gezählt und dokumentiert. Das ermöglicht Rückschlüsse auf Verbesserungen im Prozess der Fertigung. Auf Qualitätsanforderungen von Neukunden wird nun viel besser reagiert. Diese Investition der Sortier- und Prüfanlage hat sich in weniger als 2 Jahren amortisiert.

Cognex Germany, Karlsruhe

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