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28.09.2015

3D-Inline-Prüfsystem von Mesure-Systems 3D inspiziert Oberflächendefekte

Echte und falsche Defekte unterscheiden

Eine spezielle Rollerinspection-Maschinelässt sich in die Produktionslinie integrieren (Foto: Mesure-Systems-3D)

Das berührungslose 3D-Inline-Prüfsystem RollerInspection-Maschine des französischen Herstellers Mesure-Systems-3D (MS3D) erfasst auf Walzen Oberflächenfehler von bis zu 0,5 µm Tiefe.

Rollenlager werden in Werkzeugmaschinen, Fahrzeugen und Flugzeugen eingesetzt. Schon kleinste Kratzer in der Oberfläche einer Rolle können Vibrationen und Stöße verursachen, die früher oder später zu Beeinträchtigungen der Funktionsweise führen. Im schlimmsten Fall kommt es zu einem Ausfall der Maschine, was mit hohen Kosten und großen Gefahren verbunden sein kann.

Fehler auf der Oberfläche der Wälzkörper werden meist mit Bildverarbeitungssystemen inspiziert. Diese können allerdings nicht unterscheiden, ob es sich um einen echten Defekt in der Tiefe oder etwa um Staub, einen Wasserfleck oder einen Fingerabdruck handelt. Dementsprechend muss jedes Teil vom Personal nachkontrolliert werden. Da die Fehler winzig sind, werden optische Verfahren zur Vergrößerung benötigt, etwa eine Lupe mit Beleuchtung. Doch dieses Verfahren ist für den Prüfer körperlich anstrengend, und das Ergebnis weist nicht die erforderliche Zuverlässigkeit und Genauigkeit auf.

Automatisiert sparen

Eine automatische Lösung erfüllt diese Anforderungen besser und ermöglicht auf lange Sicht erhebliche Einsparungen. Daher gab ein Automobilzulieferer ein berührungsloses 3D-Inline-Prüfsystem bei dem französischen Messgerätehersteller in Auftrag. Das System lässt nicht nur "falsche" Defekte unberücksichtigt, sondern gibt auch die genaue Tiefe der echten Defekte an. Der einzuhaltende Grenzwert liegt bei dem ausgelieferten Prüfsystem bei einer maximalen Tiefe des Fehlers von 0,8 µm. Dafür wurden, basierend auf der standardisierten RingInspection-Maschine von MS3D, zusätzlich zu den Laser-Sensoren auch Weißlicht-Sensoren installiert, um die erforderliche Genauigkeit zu gewährleisten.

Für die Messung müssen die Teile nicht genau positioniert werden, vielmehr ruhen sie aufgrund ihres Eigengewichts auf einem Stativ, das um 360 Grad gedreht wird. Jeder Sensor generiert dabei 10 000 bis 70 000 Datenpunkte pro Sekunde. Dementsprechend ergibt sich in wenigen Sekunden eine Punktewolke aus Millionen von Datenpunkten, die mit der Drehung synchronisiert werden. Während ein Roboter das Teil wieder auf die Palette legt, führt eine Software die Informationen in einem 3D-Modell zusammen und sortiert unbrauchbare Messwerte aus. Auf dieser Grundlage werden die erforderlichen Features errechnet und auf Abweichungen von den Referenzvorgaben hin untersucht.

Zylinder Rollenlager (Foto: Mesure-Systems-3D)

Zylinder Rollenlager (Foto: Mesure-Systems-3D)

Bestimmung von Formdefekten mit einer Genauigkeit von 0,1 bis 0,3 µm

Statt der üblichen ein- bis anderthalbfachen Drehung wird das Teil so oft gedreht wie nötig, um genügend Daten für die Erkennung von Fehlern zu sammeln. Die Ungenauigkeit der reproduzierbaren Ergebnisse liegt bei etwa 0,1 µm. Je nach Anforderung werden dafür 20 bis 40 s benötigt – was nach Firmenangaben deutlich schneller ist als eine Prüfung mit Bildverarbeitungssystemen.

Hinzu kommt die Option, mit dem Prüfsystem die komplette Oberfläche dreidimensional zu vermessen, sodass sich zusätzlich Formdefekte wie Zylindrizität und Zirkularität sowie mit einem zusätzlichen Sensor auch die Länge bestimmen lassen. Dort, wo es relevant ist, kann eine Genauigkeit von 0,1 bis 0,3 µm erreicht werden. Sofern die längere Taktzeit kein Problem für die Fertigung darstellt, lassen sich die Oberflächendefekte mit einem Prüfsystem untersuchen und mit einem zweiten Modell der gleichen Bauart Durchmesser und Höhe.

Mesure-Systems-3D MS3D
www.ms3d.eu

Unternehmensinformation

Mesure-Systems-3D MS3D - Verbindungsbüro Deutschland

Scharpenhausweg 9
DE 42579 Heiligenhaus
Tel.: 02056 921735

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