Kompromisslos auf Qualitätskurs

Dipl.-Ing. Kamillo Weiss, Journalist, Leinfelden-Echterdingen

Die Kunden aus der Automobilindustrie, dem Eisenbahn- und Waggonbau sowie dem Maschinenbau fordern absolut fehlerfreie Verbindungselemente, denn ein einziges fehlerbehaftetes Teil kann in der automatisierten Produktion und im Endprodukt erhebliche Kosten bis hin zu Regressansprüchen verursachen. So darf auch in großen Chargen von 100000 oder 1 Million Teilen kein einziges fehlerbehaftetes Teil vorkommen. Das Fehlermerkmal betrifft dabei nicht nur technische Funktionen wie Maßhaltigkeit und eventuelle Verunreinigung wie zum Beispiel Spanreste und Verschmutzungen im Gewinde, sondern auch in zunehmendem Maße die Oberflächenbeschaffenheit. So kann zum Beispiel beim Blick in den Motorraum eines Neuwagens bereits eine Schraube oder Mutter mit Oberflächendefekt beim Kunden Akzeptanzprobleme auslösen.

Neben dem konsequenten Qualitätsmanagement aller Fertigungsschritte in statistischer Qualitätskontrolle ist die hundertprozentige Teileprüfung mittels berührungsfrei arbeitender Bildverarbeitung von zunehmender Bedeutung. Von den 100 Millionen Einzelteilen nahezu nur kundenspezifischer Produkte werden bereits über 10% durch die industrielle Bildverarbeitung hundertprozentig geprüft und man verfügt darin schon über jahrelange Erfahrung. Die industriellen Umgebungsbedingungen, die Teilevielfalt, die hohen Stückzahlen und die dabei zu bewältigende Messgenauigkeit stellen an die automatisierte Qualitätskontrolle besonders hohe Anforderungen. Gesucht und gefunden wurde mit der Kleinteileprüfmaschine der Jenaer Otto GmbH Computer Vision Systems eine komplette Lösung aus einer Hand, die neben hoher Messgenauigkeit und Geschwindigkeit auch die notwendige Flexibilität gewährleistet.

Neben den Anforderungen einer sicheren, schnellen und präzisen Bildverarbeitung waren viele mechanische Ansprüche zu bewältigen. Die Kleinteileprüfmaschine des Systemhauses aus Jena erwies sich hier im wahrsten Sinne des Wortes als starke Verbindung.

Das Systemhaus als Anbieter kompletter hochgenau arbeitender Lösungen industrieller Bildverarbeitung hat große Erfahrungen in verschiedenen Branchen. Das CVS-Bildverarbeitungssystem zeichnet sich durch die sehr moderne geometrieorientierte Vision-software „Metrik“ mit Parametrierungseigenschaften aus. Für die Kleinteileprüfung ist sie speziell an die spezifischen Anforderungen der verschiedensten Mutter- und Schraubenformen angepasst. Mit gleichzeitig mehreren Progressive Scan Kameras und telezentrischen Objektiven aus unterschiedlichen Richtungen können selbst aufwendige Teile in 2D auf Maße, Oberflächendefekte, Ovalität, Konzentrik als auch auf Verschmutzungen wie Spanreste geprüft werden. Durch die einfache Bedienungsoberfläche der Visionsoftware kann das Betriebspersonal neue Teile schnell selbst einlernen. Bei dem extrem hohen Teiledurchsatz von über 600 Teilen pro Minute wird eine Genauigkeit von 1/100 mm erzielt. Die Kleinteileprüfmaschine ist eine raumsparende Einheit, die sich in ihrer Robustheit durch Stabilität, Flexibilität und einfache Bedienbarkeit auszeichnet. Ihre Flexibilität erlaubt sowohl den Einsatz in der Fertigungslinie, die Prüfung von zwischengelagerten Chargen als auch von Stichproben. Die Leistungsfähigkeit und Flexibilität der Anlage ist derzeit international einzigartig. Ganz im Sinne modernen Qualitätsmanagements bietet die Systemstruktur der Kleinteileprüfmaschine auch die direkte Vernetzung mehrerer Bildverarbeitungssysteme und die integrierten Schnittstellen ermöglichen die Einbindung in die hauseigene PPS. Darüber hinaus erschließt als Option ein Ferndiagnosesystem über ISDN den direkten Zugriff und Eingriff auf die Prüfabläufe der Maschine. Damit können schnell Fehlerquellen vom Systemanbieter behoben oder auch Optimierungen online durchgeführt werden.

Der Schweizer Erfinder Gabriel Strebel entwickelte ein in der Geschwindigkeit stufenlos regelbares Transportsystem, welches die Teile sehr schnell und äußerst präzise transportieren und aussortieren kann. Außerdem lässt es sich unkompliziert für unterschiedliche Teilegrößen einstellen.

Die beiden nur 2/10 mm starken Stahlbänder, auf denen die Teile transportiert werden, stellen so gut wie keine Behinderung für die Bildverarbeitung dar und sind eine besonders platzsparende, robust arbeitende Lösung. Gegenüber der allgemein üblichen Teileaufnahme durch einen drehenden Teller, mit dem etwa 2 bis 3 Teile/s gemessen werden können, erzielt dieses patentierte System je nach Teilegröße 10 bis maximal 20 Teile/s. Die Umrüstung von den kleinsten Teilen mit einem äußeren Durchmesser von nur 5 mm auf bis zu 53 mm erfolgt sehr schnell und einfach mit wenigen Handgriffen. Die bei einer Tellerlösung durch Verschmutzung auftretenden messtechnischen Probleme sowie damit verbundene notwendige Wartung sind ausgeschlossen.

Zur Partnerschaft mit der Otto GmbH bemerkt Gabriel Strebel: „Aus der Erfahrung in der Vermarktung meiner Erfindungen war für mich neben der fachlichen Kompetenz und industriellen Erfahrung die offene und wirklich vertrauensvolle Zusammenarbeit äußerst wichtig. Sie bietet eine stabile, sichere und längerfristige Basis mit hoher Innovationskraft.“

In der konsequenten Qualitätsphilosophie nach dem Motto „Geht nicht, gibt’s nicht“ begründet sich auch die überdurchschnittliche Umsatzentwicklung der Aldinger Firma in den letzen Jahren. Belief sich der Umsatz im vergangenen Jahr bereits auf 36 Millionen DM so wird für dieses Jahr der Sprung über die 40 Millionen Grenze erwartet. In der rationellen Qualitätskontrolle sieht man daher noch erhebliche Potentiale. Welch große strategische Unternehmensbedeutung die Qualitätskontrolle in dieser Firma hat, zeigt sich an den steigenden Investitionen in diesem Bereich. Seit einem halben Jahr bewährt sich die Kleinteileprüfmaschine in der 100%-Qualitätskontrolle von sicherheitsrelevanten Teilen im zweischichtigen Betrieb. Gesteuert von den Ergebnissen des Visionsystems erfolgt die Aussortierung innerhalb von 250 mm nach der Inspektion. Selbst wenn die Teile gelegentlich in sehr kurzem Abstand zueinander folgen, hat dies auf die Qualität der Bildverarbeitung kaum Auswirkung, weil das Visionsystem in der Geschwindigkeit noch über Reserven verfügt. Als großer Vorteil in der laufenden Produktion erwies sich die einfache Bedienung des Visionsystems durch das Personal vor Ort. Durch das Verändern weniger Parameter können die Merkmale einer neuen Teilevariante verändert und angepasst werden. Zu den Anwendungserfahrungen bemerkt Herr Nikolaus Jung, Leiter der Qualitätssicherung bei Flaig + Hommel: „Durch den hohen Durchsatz und die Zuverlässigkeit der Kleinteileprüfmaschine sowie die einfache und schnelle Umrüstung können wir die Kundenwünsche nach dokumentierter Qualität wesentlich besser und wirtschaftlicher abdecken.“ Die dabei gewonnenen positiven Ergebnisse in Rationalisierung und Flexibilität schlagen sich bereits in der Planung des weiteren Ausbaues der Qualitätskontrolle mit Bildverarbeitung nieder. Derzeit wird bereits ein weiteres Bildverarbeitungssystem vom Jenaer Systemhaus in Verbindung mit Roboterhandling eingeführt. Die weitere Entwicklung bezüglich der Leistungsfähigkeit der Kleinteileprüfanlage geht dahin, die enorm hohe Durchsatzfähigkeit besser auszunützen. Dazu benötigt man Schwingförderer mit höherer Teilelieferung als derzeit vorhanden. Deshalb wurde bereits der Prototyp eines Fördersystems erprobt, der diesen hohen Durchsatz gewährleisten kann.

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