Perfekte Zulieferprodukte

Präzise Kontrolle der äußeren und inneren Geometrie des Bauteilkopfes.

Kleine Fehler an Bauteilen könnten in der anschließenden Produktion und Montage einen Stopp verursachen oder beispielsweise eine Rückrufaktion in der Automobilindustrie auslösen. Derart schlimme Szenarien verursachen schnell knallharte Auseinandersetzungen um Verantwortlichkeiten, Kosten und weitere Konsequenzen.

Um das Handling und den Durchfluss in der laufenden Qualitätskontrolle – einfacher, funktionssicherer, wesentlich flexibler, mit höherem Durchsatz – zu steigern, benötigte das Eichsfelder Schraubenwerk eine neue vollautomatische Prüfanlage, die all diese Anforderungen zuverlässig erfüllen konnte.

Der vertikale Drehteller ermöglicht in kompakter Anlagengestaltung umfangreiche Funktionen der Fehlerdetektion.

Flexibilität in Durchsatz und Umrüstung

Entsprechend einem umfangreichen Pflichtenheft wandte man sich an das Unternehmen Vester Elektronik, welche ihre Erfahrungen im Bau von Prüf- und Sortierautomaten zur Prüfung des Teilespektrums einbringen konnte. Ihre Bildverarbeitungs-Spezialisten lieferten in einer Machbarkeitsstudie entsprechend den Anforderungen ein komplettes Lösungskonzept für eine vollautomatische Prüfanlage. Der damit zu bewältigende Prozess betrifft die Teilebeschickung, Prüfung mit Bildverarbeitung, Sortierung NIO/IO, vollständige Rückverfolgbarkeit mittels Codeaufdruck auf jedem einzelnen Teil, bis zur kontrollierten abgezählten Abpackung in die Kartons. Selbstverständlich ist auch die statistische Fehlerauswertung mit der Anbindung an das Fertigungsnetzwerk und der Datenbank des Unternehmens eingebunden.

Andreas Simon, Fertigungsleiter bei der esw GROUP bemerkt dazu: „Als einziger Anbieter hat uns die Firma Vester eine komplette und überzeugende Machbarkeitsstudie angeboten die alle unsere Anforderungen enthielt. Von großem Vorteil erwies sich dabei der Lösungsansatz eines senkrechten Drehtellers.“ Durch die Anlagengestaltung mit vertikalem Drehteller wird das gesamte Handling flexibler und der Teile-Durchfluss ist einfach und schnell gegeben. Mit dieser Lösung im Prüfautomaten VVC 821V unterscheidet man sich deutlich vom Wettbewerb, der diesen Lösungsansatz nicht bietet. Vor allem in der Flexibilität erzielt das entscheidende Vorteile, weil eine Umrüstung auf andere Teilevarianten mit anderen Größen innerhalb von nur zehn Minuten erfolgen kann. Das beinhaltet auch die Anpassung der insgesamt vier Kameras an die neue Aufgabe. Das gesamte Anlagenlayout ist zudem so gestaltet, dass von allen Seiten eine gute Zugänglichkeit für Umrüstungen und Wartungen gegeben ist.

Auch ein Winkelversatz der Teileköpfe zueinander kann mit der Bildverarbeitung mit hoher Präzision kontrolliert werden.

Pausenlose Präzisionsmessung

Die Messbereiche für die zu prüfenden Teile liegen bei 20 bis etwa 60 mm Länge und 6 bis 10 mm Durchmesser. Jedes Teil ist mit einer einmaligen Nummer versehen und rückverfolgbar. Auf einer Linearstrecke mit vorgeschaltetem Förderband und Wendelförderer rollen die Teile in die Aussparungen der beiden parallelen Drehtellerscheiben. So fixiert übernehmen jeweils zwei Kameras gleichzeitig zwei unterschiedliche Bereiche der präzisen Detektion von Merkmalen. Zu messende Aufgaben sind einmal die äußere zylindrische Geometrie mittels Bildverarbeitung in Durchlichtprüfung für Durchmesser, Länge, gerader Kopfhöhe, Verformungen und Deformationen am Kopfteil. Dabei wird auf einer Bildfeldgröße von 72 mm eine Genauigkeit von 9 µm erzielt.

Das Hauptaugenmerk liegt in der absolut prozesssicheren Kontrolle der Frontalansicht von beiden Köpfen der Prüfteile. Es gibt zwar eine mechanische Lehre zur Winkelversatzprüfung der Kopfenden welche die Teile passieren müssen, jedoch wird diese Prüfung auch über die Bildverarbeitung realisiert. Insbesondere bei kleinen Teilen ist das von großem Vorteil für einen sicheren Prozess. Dabei schaut die erste Kamera frontal auf den hinteren Kopf und die zweite Kamera frontal auf den vorderen Kopf. Überschreitet der Winkelversatz der Köpfe zueinander einen vorgegebenen Wert, wird das Teil im Anschluss der Prüfung ausgesondert. An den Köpfen wird die äußere stirnseitige Kontur in ihrer Geometrie überprüft. Ist ein kleiner Ausbruch oder kleine Verformung gegeben, wird es als nicht in Ordnung ausgesondert. Auf der Innenseite des Kopfes wird auch die darin eingearbeitete Prägung im Metall wie z. B. Vierkant oder Rund mit der Kamera erfasst und detektiert.

Der Prüfautomat VVC 821V ist so gestaltet dass der gesamte Aufbau der Prüfanlage von allen Seiten gut zugänglich ist und eine Umrüstung auf eine neues Prüfteil innerhalb von zehn Minuten erfolgen kann.

Optimierter Prozess

Der derzeitige maximale Prüfdurchsatz liegt je nach Teilegröße bei 100 Stück pro Minute. Ein höherer Teiledurchsatz ist möglich, sofern die Zuführung und Umlenkung der Teile ebenfalls gesteigert werden kann. Die Anlage ist momentan auf 54 Teiletypen in vier verschiedenen Teilefamilien ausgelegt.

Im Prüfautomat VVC 821V wird die leistungsstarke und mit umfangreichen Detektionsfunktionen und präzisen Algorithmen ausgestattete Bildverarbeitungssoftware Coake 7 eingesetzt. Das Bedienpersonal im Eichsfelder Schraubenwerk muss sich damit aber nicht befassen, denn durch einfache Parametrierung können sie sehr schnell Prüfprotokolle für Teilevarianten erstellen oder anpassen.

Die Prozessgestaltung berücksichtigt auch den Einbezug von scheinbaren Randproblemen. So wurde weiter berücksichtigt, dass nach der Sortierung und gezählten Abfüllung in die Kartons, eine fehlerhafte Handhabung weitgehend ausgeschlossen werden kann. Der Transport befüllter Kartons auf dem Förderband erfolgt abgedeckt, so dass nicht aus Versehen ein am Boden liegendes Bauteil in einen Karton abgelegt werden kann. Diese Sicherheitsmaßnahmen betreffen auch die Teilebeschickung des Wendelförderers durch ein Bunkersystem.

Schritte in Richtung Industrie 4.0

Die Bildverarbeitung wird in einer modernen vernetzten Fertigung zu einem immer wichtigeren Bestandteil im Umfeld von Industrie 4.0, denn ohne aussagekräftige Informationen gibt es keine sinnvollen Entscheidungen. Deshalb ist die ganze Kommunikation mit übergeordneten Fertigungs- und Unternehmensnetzwerken in diese Anlagenlösung komplett mit eingebunden. Für den Anwender werden hierzu regelmäßig entsprechende Updates vorgenommen, um immer optimierte Funktionsabläufe zu gewährleisten. Über die Fehlerstatistik können im zeitlich erfassten Prozess präzise Angaben erfolgen, wie häufig ein Fehler an welchem Teil aufgetreten ist. Das ermöglicht die frühzeitige Rückkopplung in den Fertigungsprozess. Wird ein vorgegebener Grenzwert überschritten erfolgt frühzeitig eine entsprechende „Alarmmeldung“.

„Die Installation des Prüfautomaten VVC 821V in unserem Fertigungswerk erfolgte in nur etwa fünf Stunden. Wir konnten danach sofort mit dem regulären Betrieb beginnen. Ich möchte insbesondere lobend erwähnen, dass die gute Betreuung des Projektteams von der Firma Vester über den gesamten Bereich, von der Machbarkeitsstudie – Systemlösung – Installation – Endabnahme – bis einschließlich der Schulung, sehr überzeugend war“, bemerkt Andreas Simon abschließend.