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29.05.2015

Optisches System von Framos prüft Sicherungsringe von Kolben

Eine optische Lösung zur Qualitätssicherung beim Einbau von Kolben hat der Systemlieferant Framos aus Taufkirchen bei München bereitgestellt (Bild 1).

Ein Linienlaser projiziert sein Licht auf den Ring und seine Umgebung (Foto:Framos)

Inspektion aller Varianten ohne Umrüsten

Diese Kolben werden von der Waiblinger Firma Stihl beispielsweise in Motorsägen und Motorgeräte eingebaut. Dabei soll speziell der Sicherungsring der Kolben, der den Kolbenbolzen in Position hält, geprüft werden. Dieser ist je nach Aufbau des Kolbens einseitig oder beidseitig angebracht. In den gängigen Montageverfahren werden diese Sicherheitsringe automatisch eingeschossen. Wird dieser Arbeitsschritt fehlerhaft ausgeführt, wird eine ordnungsgemäße Nutzung des Kolbens verhindert. Bisher wurde mit einem mechanischen Taster der Widerstand am Sicherungsring geprüft. Dieses Verfahren erwies sich auf Dauer als nicht zuverlässig genug. Daher suchte der Motorgerätehersteller nach einer Alternative.

Mit einem klassischen optischen Verfahren wird nun der interessante Bereich des Kolbens beleuchtet und die dabei entstehenden Reflexe auf dem Ring und seiner Umgebung werden geprüft (Bild 2). Aber auch hier besteht noch ein hohes Fehlerpotenzial, weil die Zuverlässigkeit der Messungen stark davon abhängt, dass die Umgebungsbeleuchtung äußerst konstant ist. Durch Unregelmäßigkeiten ergeben sich hier schnell Fehlmessungen. Um diese zu vermeiden, hat der Systemlieferant nach eigenen Angaben zusammen mit dem Motorgerätehersteller eine effiziente und kostensparende Lösung entwickelt. Die Schwierigkeit lag darin, für eine große Produktvielfalt einen einzigen Prüfaufbau zu finden. Dabei weisen die Kolben und Ringe sowohl verschiedene Oberflächen als auch unterschiedliche Geometrien auf. Trotzdem wünschte sich der Motorgerätehersteller ein System, das nicht zeit- und kostenintensiv umgerüstet werden muss. Der Projektverantwortliche des Systemlieferanten, Dr. Che’Rose, beschreibt die Aufgabe so: "Wir haben eine sichere Erkennung zu gewährleisten, die trotz unterschiedlicher Umgebungslichtbedingungen kontinuierlich gleichmäßig verlässliche Ergebnisse liefert."

Mit einem Linien­laser wird ein Bereich des Kolbens beleuchtet; die dabei auf dem Ring entstehenden Reflexe werden geprüft (Grafik: Framos)

Intensive Zusammenarbeit führte zum Erfolg

In einer gemeinsamen Projektstudie wurden zunächst verschiedene Kolbenmodelle mit unterschiedlichen Typengeometrien mit derselben Prüfvorrichtung geprüft. Nach circa eineinhalb Jahren intensiver Zusammenarbeit ist eine innovative Lösung gefunden worden. Sie sieht vor, eine strukturierte Lichtquelle über dem Endlager des Rings anzubringen. Dr. Che’Rose erklärt: "Ein Linienlaser projiziert sein Licht auf den Ring und seine Umgebung. Das dabei erzeugte Profil wird mit der Kamera und einem telezentrischen Objektiv aufgenommen. Im Abgleich mit dem typischen Linienprofil lässt sich dann genau feststellen, ob – wie geplant – ein Ring richtig positioniert ist." Zum Einsatz kommt ein Linienlaser der Klasse 1. Für ihn sprechen nach Angaben des Systemlieferanten die Augensicherheit, die problemlose Wartung und die unkomplizierte Nutzung. Die eingesetzte Kamera mit Megapixel-Auflösung von Smartek Vision verfügt über eine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle.

Das Prüfsystem vollzieht bei jedem Werkstück und jedem Vorgang einen Pattern-Match für die drei möglichen Zustände. Der jeweils beste Match gibt dann den erkannten Zustand. Das Ergebnis wird an die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) weitergegeben.

Telezentrische Objektive sichern Prüfergebnisse

Auf der Montageanlage werden Kolbentypen unterschiedlicher Ausführung und Geometrie montiert. Daher wurde der optische Aufbau so konzipiert, dass sämtliche Varianten ohne Umrüsten inspiziert werden können, beschreibt der Systemlieferant. Um einheitliche Profile bei jeder Messung zu erhalten, hat er sich für ein telezentrisches Verfahren entschieden, mit dem das Spiel der Kolben in ihrer Aufnahme auch berücksichtigt wird. Mit einem Standardobjektiv hätte der Anwender immer variierende Prüfergebnisse erhalten.

Mit der Installation dieses standardisierten, individuell anpassbaren Verfahrens in seine automatische Kolbenmontage kann Stihl seine Produkte optimieren und die Effizienz seiner Gerätefertigung verbessern. Seitens des Prüfsystemlieferanten ist geplant, das optische Verfahren so auszubauen, dass es für weitere Kolbenmontageanlagen und andere Anwendungen einsetzbar ist.

Framos GmbH
www.framos.eu

Unternehmensinformation

Framos GmbH

Mehlbeerenstr. 2
DE 82024 Taufkirchen
Tel.: 089 710667-0

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