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Zerstörung von Bauteilen ist passé

Messtechnik: Roboter übernimmt Rauheits- und Konturmessung
Zerstörung von Bauteilen ist passé

Mit dem Robotersystem Robomess lassen sich Rauheits- und Konturmessungen in allen sechs Freiheitsgraden im Raum durchführen, ohne dass dabei die Bauteile zerstört werden müssen. Das System zeigt seine Vorteile etwa beim vollautomatischen Einsatz bei Fahrzeuggetrieben.

Getriebe gehören heute zu den komplexesten Einheiten innerhalb des Fahrzeugs. Immer ausgeklügeltere Systeme insbesondere in Automatikgetrieben stellen immer höhere Anforderungen an Aufbau und Konstruktion aller Komponenten. Ein Beispiel sind Ventilplatten und -gehäuse. Diese Teile sind so komplex aufgebaut, dass Oberflächenrauheiten und Konturen bislang nur zu messen waren, indem die Teile aufgesägt und somit zerstört wurden.

Selbst bei einer zerstörungsfreien Teilprüfung war der personelle und zeitliche Aufwand sehr hoch. Die feinen Rauheiten im Submikrometerbereich müssen selbst in den entlegensten Winkeln der Teile gemessen werden. Dies wird erschwert durch die relativ kleinen Bohrungen, die tief in die Teile hineinreichen und durchsetzt sind von Durchbrüchen und Absätzen. Es erfordert beim Prüfer viel Konzentration und Feinfühligkeit, um mit den konventionellen Rauheits- und Konturmessgeräten reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. Bisweilen sind an einem einzigen Teil weit über 100 Messungen hinsichtlich Rauheit und Kontur durchzuführen.
Um diese aufwendigen Arbeiten zu automatisieren, investierte die ZF Getriebe GmbH, Saarbrücken, in einen Messroboter des Typs Robomess der Microspace Mess- u. Sensortechnik GmbH, Chemnitz. Der Roboter ist Bestandteil eines Messsystems, in das für die maßlichen Prüfungen eine Koordinatenmessmaschine des Typs Gagemax der Carl Zeiss IMT GmbH, Oberkochen, eingebunden wurde. So lassen sich über ein entsprechendes Palettensystem des Typs TAS von Zeiss in einer Aufspannung Ventilgehäuse und -platte sowohl in der Koordinatenmessmaschine als auch im Roboter messen.
Die Paletten werden über ein Shuttle-System von der Koordinatenmessmaschine zum Roboter transportiert und fahren durch manuelle Bedienung in das umhauste und klimatisierte Messsystem ein. Gemessen wird, sobald sich das Hubfenster automatischen geschlossen hat. Der Roboter ist dabei durch die Umhausung vor Kontaminationen aus dem Fertigungsbereich geschützt. Ein Schwingungsdämpfungssystem hält Bodenschwingungen durch die nahen Fertigungslinien vom Roboter fern. So lassen sich die hochpräzisen Messungen störungsfrei durchführen. Eigens für diese Aufgabe verfügt der Roboter über einen speziellen Messkopf, der zur Rauheits- und Konturmessung mit drei Perthometern der Mahr GmbH, Göttingen, ausgestattet ist.
Die Perthometer wurden speziell für die Konturmessung konfiguriert. Sie sind mit einem speziellen Vorschub ausgestattet, mit dem Konturen über einen Bereich von 40 mm gemessen werden können. Jedes Perthometer besitzt zusätzlich einen separaten Vorschub für die Rauheitsmessung. Die Messtaster verfügen über eine erhöhte Messkraft, so dass selbst mit großen Tastern Messungen in allen Raumlagen möglich sind. Die Taster sind 120 mm lang, um auch sehr weit hinten liegende Messstellen innerhalb der Bohrung zu erreichen. Ein Messbereich in Z von 1,5 mm erlaubt es, sowohl Rauheits- als auch Konturmessungen innerhalb der Werkstücke durchzuführen. Nach dem Messen steht sofort ein vollständiges Protokoll zur Verfügung, und die Daten werden zudem automatisch über eine QS-Stat-Schnittstelle der Qualitätssicherung oder der statistischen Qualitätskontrolle zugeführt.
Über einen zusätzlich am Messkopf montierten Lasertriangulationssensor wird die korrekte Aufspannung der Prüflinge kontrolliert und deren Identifizierung durchgeführt. Dies verhindert, dass es bei Auswahl einer falschen Palettenkombination oder einer falschen Aufspannung zu Crashs und Schäden kommt.
Bei ZF in Saarbrücken arbeiten mittlerweile drei Messroboterstationen, die zur Robomess-Familie gehören. Diese bietet zahlreiche Varianten und Größen. re
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