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05.02.2014

Messmaschine zur Qualitätskontrolle von Lkw-Nockenwellen von Jenoptik

Eine Messmaschine für mehrere Ausführungen

Zur Sicherung der Qualität von Lkw-Nockenwellen hat die Jenoptik-Sparte Industrielle Messtechnik, Villingen-Schwenningen, eine flexible, vollautomatische Messmaschine bei einem Automobilzulieferer in Betrieb genommen. Um den hohen Anforderungen der Motorenentwickler an die Fertigungstoleranzen der Nockenwelle gerecht zu werden, verlangt die Qualitätssicherung eine 100%ige Prüfung der kritischen Merkmale. Doch nicht nur die exakte Prüfung der Merkmale, sondern auch die Messung verschiedener Nockenwellen ist eine Anforderung an das System. Die Lösung, die der Hersteller industrieller Messtechnik erarbeitet hat, basiert auf einer CNC-gesteuerten Nockenwellen-Messmaschine vom Typ Hommel-Etamic CCM 2020. Mit mehreren Extras wurde die Maschine auf die individuellen Anforderungen des Kunden modifiziert. Die Automatisierung der Anlage erfolgt über ein Greiferportal, welches das Werkstück horizontal von oben auf zwei Prismen ablegt. Die Maschine ist für Nockenwellen mit einer Länge von 800 bis 1300 Millimeter ausgelegt. Um sämtliche Wellen innerhalb dieses Längenspektrums messen zu können, steht geeignetes Zubehör zur Umrüstung parat.

Die Wellen werden flexibel über einen verfahrbaren Reitstock und Spindelstock zwischen Spitzen gespannt. Entsprechende Sensoren überwachen die Positionen. Der Reitstock fährt dabei auf einem Luftpolster, um eine Abnutzung des Granitsteins zu verhindern, auf dem der gesamte Messaufbau aufgebracht ist.

Über entsprechende CNC-Programme sind alle Messpositionen an den unterschiedlichen Nockenwellen definiert. Auf zwei Schlitten sind jeweils zwei Messelemente montiert. Diese fahren die Messpositionen motorisch gesteuert an.

Der erste Schlitten ist mit einem Rundmessstück aus Hartmetall bestückt und tastet die Nocken radial an. Während sich die Welle dreht, wird die komplette Nockenkontur über 360 Grad erfasst. Nacheinander werden alle Nocken der Welle gemessen. Zusätzlich besitzt das Element zwei Messhebel zur Erfassung von Längenmaßen. Diese tasten axial an und messen in erster Linie die Passlagerbreite der Nockenwellen. Die maximale Messwertanzahl beträgt dabei 3600 Messwerte pro Umdrehung.

Erstmalig wurde bei diesem Projekt das beschriebene Form- und Längenmesselement mit einem Zweipunkt-Durchmesser-Messkopf kombiniert. Dieser sitzt auf dem zweiten Schlitten. Das ebenfalls taktile Element besteht aus einem Messrachen mit zwei inkrementellen Tastern. Die Tastspitzen aus Industriediamant (PKD) tasten den zu messenden Durchmesser diametral an. Die Lager-Rundheiten werden über einen dritten Taster gemessen. Die Justage des Elements erfolgt an einem Referenzbund am Spindelstock. Es wird kein werkstückspezifischer Einstellmeister benötigt.

Zur Temperaturkompensation haben die Konstrukteure zwei Sensoren in die Maschine integriert, welche die Temperatur des Werkstücks und der Maschinenumgebung messen. Mittels des Materialausdehnungskoeffizienten rechnet das System die Messwerte auf Umgebungstemperatur zurück.

Innerhalb von etwa zwei bis fünf Minuten werden die Werkstücke komplett gemessen. Die Taktzeiten variieren dabei je nach Art und Größe der jeweiligen Nockenwelle. Während des Messlaufs werden die aktiven CNC-Schritte auf dem Bildschirm des Messcomputers eingeblendet. Die Auswertung der gemessenen Merkmale, wie Nockengrundkreis, Nockenhub, Durchmesser, Rundheiten,Parallelität etc., erfolgt dann automatisch. Die Software arbeitet unter Microsoft Windows und ist einfach programmier- und anwendbar. Werkstücke, die außerhalb der Toleranz liegen, werden als NiO (Nicht in Ordnung) eingestuft und durch die Automation ausgeschleust.

Die raue Fertigungsumgebung und die engen Toleranzen im Mikrometerbereich stellen sehr hohe Ansprüche an die Messmaschine. So schützt beispielsweise eine Einhausung aus Plexiglas die sensible Messtechnik vor äußeren Einflüssen und Verschmutzungen. Dennoch haben die Planer Wert daraufgelegt, dass die Maschine für das Bedienpersonal gut zugänglich bleibt und die wichtigsten Komponenten leicht erreichbar sind. Die Frontseite lässt sich durch eine Schiebe-/Falttür öffnen, und der Messplatz kann schnell und einfach umgerüstet und gewartet werden. Über Umrüstsätze, bestehend aus Zentrierspitzen, Aufnahmeprismen und Mitnehmer, kann die Maschine innerhalb weniger Minuten auf andere Typen eingerichtet werden.

Unternehmensinformation

JENOPTIK Industrial Metrology Germany GmbH

Alte Tuttlinger Str. 20
DE 78056 Villingen-Schwenningen
Tel.: 07720 602-0
Fax: 07720 602-123

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