Ob Motor, Getriebe, Abgas-, Lenksystem oder Fahrwerk – mit einer anpassungsfähigen, leistungsstarken und zugleich robusten Inspektionstechnologie lassen sich komplexe Teile direkt in der Produktionslinie oder an deren Rand auf ihre 3D-Geometrie sowie Form- und Oberflächenfehler hin überprüfen.
Berührende Inline-Prüfverfahren haben den Nachteil, dass die Messung der Bewegung zwischen Nullpunkt und Oberfläche des zu prüfenden Teils leicht durch Temperaturschwankungen und Vibrationen verfälscht wird. Ein weiteres Problem ist die vergleichsweise geringe Datenmenge, da die verwendeten Sensoren relativ unbeweglich sind und deshalb nur wenige verschiedene Punkte abtasten können. Toleranzen von weniger als 0,01 mm einzuhalten, ist damit nicht möglich. Herkömmliche CCD-Linienscanner erzeugen ebenfalls nur etwa 30 bis 40 Linien pro Sekunde, so dass auch dieses Verfahren den Anforderungen nicht genügt.
Das Prüfsystem von MS3D ist hingegen relativ einfach konstruiert, erlaubt es jedoch, ein großes Spektrum unterschiedlicher Geometrien zu überprüfen, ohne die Maschine umbauen zu müssen. Das Verfahren zeichnet sich dabei durch die Reproduzierbarkeit des Gesamtergebnisses aus. Dafür werden Laserstrahlen auf die Oberfläche gerichtet und die Lichtpunkte mit Hilfe einer Kamera digitalisiert. Mittels Triangulierung wird anschließend die Innenwinkelsumme ermittelt, um darüber den Abstand zu bestimmen. MS3D verbaut pro Gerät mehrere dieser Sensoren, die speziell auf eine zuverlässige Funktion unter widrigen Umgebungsbedingungen ausgelegt sind. Dadurch lassen sich ganze Teilefamilien flexibel auf ihre Form sowie die innere und äußere Geometrie hin überprüfen. Wenn mehrere Sensoren in Reihe geschaltet werden, lassen sich verschiedene Abstände messen und es ergibt sich eine Linie von Punkten, aus denen ein Konturprofil erstellt werden kann. Bewegt man die Teile, wird die komplette Oberfläche digitalisiert, was eine zuverlässige Analyse von Form- und Oberflächendefekten erlaubt.
Mit den verschiedenen Varianten des integrierten Systems lassen sich beispielsweise Alternatoren, Rotoren und Statoren, die Umlenkrollen, Kolben, Zahnstangen, Schiebemuffen zur Synchronisierung sowie Ritzel und Zahnräder des Getriebes in wenigen Sekunden kontrollieren. Auch die Lichtmaschinen, das Schwungrad, die Steckverbinder, Ventile und Ventilsitze, Getriebe-, Nocken- und Antriebswellen, die Nocken selbst sowie Steuerriemen, Auspuffrohre und -töpfe können mit den Geräten von MS3D vermessen werden. Je nach Komponente werden hierbei verschiedene Anlagen verwendet.
Roller Inspection zur Überprüfung zylindrischer, konischer und sphärischer Rollkörper existiert in zwei Versionen, einmal als Gerät zum Nachweis von Oberflächenfehlern mit Tiefen bis 0,5 µm und einmal in einer Version zur Kontrolle der 3D-Konformität der äußeren Form. Die Anzahl der verschiedenen Artikel, die dabei mit Toleranzen von 0,2 bis 1 µm auf Maß- und Formgenauigkeit kontrolliert werden können, ist unbegrenzt.
Shape Inspection zur Kontrolle langer, flacher Teile, wie Nockenwellen, Einspritzdüsenkörper oder Automatik-Getriebekomponenten, erfasst mit Hilfe der berührungslosen Sensoren innerhalb einer Sekunde mehr als 20 Mio. Messpunkte und verarbeitet diese prozessparallel in 3 s bis maximal 30 s. Bestimmen lassen sich dabei unter anderem Winkel, Durchmesser, Koaxialität, Höhe, Symmetrie, Planheit, Lokalisierung oder Rundheit.
Die Innengeometrie hohler Teile lässt sich durch das Bore-Inspection-Prüfsystem kontrollieren, das Messungen im Inneren von topf- oder rohrförmigen Teilen, wie durchgehenden oder blinden Bohrungen mit und ohne Gewinde, auf 1 µm genau vornimmt. Zu den typischerweise kontrollierten Teilen gehören Gewindebohrungen von M4 bis M300, Zylinderblöcke, interne Nuten, Rohre und Einspritzdüsenkörper. In 2 s bis 10 s werden dazu mehr als 4 Mio. Messpunkte erhoben und innerhalb einer Sekunde verarbeitet. Das Laden und Entladen dauert jeweils weniger als 1 s. Ring- und zylinderförmige Drehteile lassen sich mit der Ring-Inspection-Reihe auf ihre externe und interne Geometrie hin untersuchen. Ringe, Riemenscheiben, Wälzlagerringe, Kolben und ähnliche Gegenstände werden dabei anhand von drei Millionen Messpunkten mit einer Präzision von 0,2 bis 1 µm vermessen.
Die jüngste Entwicklung, ein Prüfsystem speziell für Getriebe, ging aus einer Kooperation mit Universitäten hervor. Mit der Gear Inspection kann beispielsweise eine Verzahnung mit 23 Zähnen in weniger als 10 s komplett in 3D vermessen werden. Dadurch stehen bei jeder Änderung der Fertigungsparameter in Echtzeit Informationen darüber zur Verfügung, welche Auswirkungen diese haben. Bei einer vergleichbaren Kontrolle mit taktilen Messmaschinen, die mindestens fünf Minuten in Anspruch nimmt, ist das nicht möglich. Gear Inspection erlaubt somit eine Optimierung im laufenden Prozess, was mit entsprechend hohen Einsparungen einhergeht. Für die Zukunft ist außerdem eine Weiterentwicklung für die Inline-Prüfung von Getriebeachsen geplant. ■
Der Autor
Dr. Marc Rosenbaum
Geschäftsführer
MS3D
www.ms3d.eu
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