Anwenderbericht

Mit kleinen Schritten zum Erfolg

Verschiedene Anforderungen in modernen Fertigungsprozessen widersprechen einander mitunter: Einerseits werden die Erwartungen an die Produktivität einer Maschine oder Anlage beständig höher geschraubt. Der Automatisierungsgrad einer Fertigung wird hierzu so weit wie möglich erhöht. Die geforderte Verfügbarkeit einer Maschine liegt in den meisten Fällen weit über 95 %. Andererseits sollen die gefertigten Teile höchsten Qualitätsansprüchen genügen, was bei immer höherem Produktivitätsdruck nicht einfach zu erfüllen ist. Kommen dann noch Randbedingungen dazu, die eine Reproduzierbarkeit in der Fertigung schwierig bis unmöglich machen - wie sie beispielsweise durch mindere oder schwankende Qualität von Stahl aus chinesischer Fertigung bei der Herstellung von Stanz- oder Tiefzieh-Teilen entstehen - kommt der betroffene Hersteller oft nicht um den Einsatz von Prüfautomaten herum.
Drehtisch

Als "Gesellschaft für Mess-, Sensor- und Datentechnik" beschäftigt sich die im mecklenburgischen Stäbelow nahe Rostock ansässige Firma MesSen Nord mit Sondermaschinenbau, Industrie-Prüftechnik, Kanalprüf- und Inspektionstechnik, sowie der Umweltmesstechnik. Hier werden Prüfautomaten entwickelt und gebaut, die entweder stand-alone oder als integraler Bestandteil einer Fertigungslinie die auf einer maschine oder Anlage gefertigten Teile im Rahmen der Qualitätssicherung nach vorgegebenen Kriterien zu 100 % prüfen. Defekte Teile werden dabei komplett ausgeschleust, so dass nur einwandfreie Teile den nächsten Produktionsschritt erreichen. Bei der Prüfung der Teile werden Wirbelstrom-Prüfverfahren, Laser-Messtechnik sowie Bildverarbeitungssysteme eingesetzt. Im vorliegenden Beispiel übernimmt ein autarkes Prüfsystem die 100%-Kontrolle von Tiefzieh- oder Fließpressteilen, bei denen in mehreren aufeinander folgenden Schritten eine Typ- und Maß-Prüfung, eine Oberflächenprüfung außen und eineWirbelstrom-Rissprüfung. Die genaue Ausführung des Automaten wird selbstverständlich nach Vorgabe des jeweiligen Kunden ausgeführt, da sie von der Form der Teile und den zu prüfenden Eigenschaften abhängt. Bis zu 2400 Teile/h können auf diesem Automaten geprüft werden.

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Viele kleine Schritte

Für Wirbelstrom-Rissprüfung und Oberflächenprüfung werden Drehvorrichtungen eingesetzt, auf denen die Oberfläche der Teile abgewickelt wird. Die Drehvorrichtungen ihrerseits sind auf einem Rundtakttisch montiert, der die Prüflinge zu den jeweiligen Prüfschritten weitertaktet. Zu fünf Stationen mit Meß- und Prüfeinrichtungen wird ein Prüfling auf diese Weise vom Tisch "chauffiert". Die Besonderheit dabei: Die Drehvorrichtungen sind auf dem Tisch montiert und fahren mit. Damit dies möglich ist, wurden für die Konstruktion der Maschine Antriebe benötigt, die klein und leicht sind, dabei aber gleichzeitig genügend Drehmoment erzeugen und über die benötigte Präzision verfügen. Hier kommen kompakte intelligente Antriebe der Lexium-Baureihe zum Einsatz, die diese Eigenschaften in idealer Weise kombinieren: Es han-delt sich im vorliegenden Fall um Schrittmotoren, die über eine integrierte Ansteuerelektronik verfügen. Der Einsatz der kompakten intelligenten Antriebe mit Schritt-motoren bietet eine Reihe von Vorteilen: Die Antriebe sind sehr kompakt, d. h. sie können problemlos unter Rundtakttisch montiert und mitbewegt werden. Und: Schrittmotorantriebe sind von Natur aus präzise. Die genaue Lage der einzelnen Messergebnisse auf der Abwicklung des Teils kann exakt bestimmt werden. eine Korrelation der Ergebnisse verschiedener Schritte ist damit ohne weiteres möglich. So liefert beispielsweise die Bildverarbeitung die Lage regulärer Durchbrüche auf der Oberfläche eines Teils, die bei der Auswertung der Rissprüfung einbezogen werden kann - gewollte Löcher in der Oberfläche sind also bekannt und können nicht fälschlicherweise als Riss interpretiert werden. Intelligente Antriebe mit Schrittmotoren kommen außerdem auf den fest stehenden Prüf- und Messstationen des Auto-maten zum Einsatz. Hier werden sie dazu verwendet, um mit den Prüf- und Messsonden und ¿sensoren durch Bewegung entlang der z-Achse die gesamte Oberfläche eines Prüflings abzutasten. Vorteilhaft für den Einsatz auf einem Rundtisch ist die Tatsache, dass per Drehübertragung lediglich die Gleichspannungsversorgung sowie das Bussignal des verwendeten Feldbusses zum feststehenden Teil des Prüfautomaten zu transportieren sind.

Fazit

Servoantriebe sind stark in Mode gekommen - nicht immer ganz zu Recht, wie die vorliegende Applikation zeigt. Schrittmotoren sind hervorragend geeignet, um einen Prüfautomaten zu realisieren, bei dem es um kompakte Abmessungen und hohe Präzision geht. Regelabweichungen, die beim Servomotor die Ergebnisse verschlechtern würden, gibt es hier nicht. Die Präzision der Motoren ist konstruktionsbedingt. Solange zu hohe Drehmomente den Antrieb nicht "außer Tritt" bringen, ist die exakte Position stets bekannt - und darauf kommt es beim Prüfautomaten letztlich an! Ein weiterer wichtiger Punkt für MeSen Nord war der Einsatz von Motoren, die bei möglichst kompakter Bauform ein defi-niertes Drehmoment liefern, weil die Drehvorrichtungen für die zu prüfenden Teile auf einem Rundtakttisch montiert werden, und deswegen eine möglichst geringe bewegte Masse erforderlich ist. Dies ist nur durch den Einsatz von Schrittmotoren realisierbar - ausgeführt als integrierter Antrieb - für deren Betrieb ein Busanschluss und eine Spannungsversorgung ausreichen. lg

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