In einem zunehmend datengesteuerten industriellen Umfeld hängt die Qualität der Entscheidungen direkt von der Zuverlässigkeit der verfügbaren Messdaten ab.
Ein System APC (Automatisierte Prozesssteuerung) Eine robuste Qualitätssicherung basiert auf wiederholbaren, repräsentativen und verwertbaren Messdaten. Die 3D-Messtechnik sollte daher nicht nur als abschließender Validierungsschritt betrachtet werden: Sie ist eine wesentliche Informationsquelle, um Abweichungen zu überwachen, den Prozess besser zu verstehen, die Produktionsparameter anzupassen und die Konformität der Teile sicherzustellen.
Eine dreidimensionale Messmaschine, so leistungsfähig sie auch sein mag, garantiert allein noch nicht die Zuverlässigkeit des Ergebnisses. Eine aussagekräftige Messung ist das Ergebnis einer Messkette, die in ihrer Gesamtheit unter Kontrolle steht.
Die Grundlagen einer zuverlässigen Messung
Um ein APC-System effizient zu steuern, müssen die Messdaten über die Zeit hinweg konsistent und so weit wie möglich unabhängig von den Steuerungsbedingungen oder dem Bediener sein.
Mehrere Parameter sind von entscheidender Bedeutung:
- Die Wartung und regelmäßige Überprüfung des Koordinatenmessgeräts.
- Die Qualifizierung von Sensoren, Taststiften und Antastsystemen.
- Die Auswahl des Zubehörs richtet sich nach der Geometrie, dem Werkstoff und den Toleranzen des Werkstücks.
- Die thermische Stabilität des Werkstücks, der Maschine und ihrer Umgebung.
- Die Kontrolle von Vibrationen, Sauberkeit und möglichen Schadstoffen wie Staub oder Ölnebel.
- Eine wiederholbare, robuste Montage, die die mechanischen Belastungen des Werkstücks minimiert.
- Eine sorgfältige Lektüre der Zeichnung, ihrer Bezugsangaben sowie ihrer Maß- und Formtoleranzen.
- Eine Messstrategie und ein validiertes Programm, die auf den funktionalen Zweck des Bauteils abgestimmt sind.
Das Ziel besteht nicht nur darin, einen Wert zu erfassen. Es geht vielmehr darum, sicherzustellen, dass der gemessene Wert den Zustand des Werkstücks tatsächlich widerspiegelt und zuverlässig als Grundlage für eine Qualitätsentscheidung oder eine Prozessmaßnahme herangezogen werden kann.
Die Umwelt: ein entscheidender Faktor
Daher muss Folgendes berücksichtigt werden:
- Die tatsächliche Raumtemperatur und ihre Einstellzeit.
- Die Temperaturschwankungen im Laufe des Tages.
- Die Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Stellen in der Werkstatt.
- Der Einfluss der Produktionsumgebung auf die Maschine.
- Vibrationen, Sauberkeit und Umgebungsbedingungen.
Die Temperaturkompensation ist ein wertvolles Hilfsmittel, ersetzt jedoch nicht die sorgfältige Kontrolle der Messbedingungen.
Die Anordnung und die Messstrategie
Ein Werkstück, das unzureichend fixiert, mit nicht wiederholbaren Auflagen positioniert oder beim Einspannen Belastungen ausgesetzt ist, kann künstliche Abweichungen aufweisen. Diese Abweichungen können dann vom APC-System fälschlicherweise als Produktionsabweichung interpretiert werden.
Die Verlegung muss daher Folgendes gewährleisten:
- Eine Bemaßung, die den in der Zeichnung festgelegten funktionalen Maßangaben entspricht.
- Stabile und wiederholbare Stützen.
- Eine verformungsfreie Halterung des Werkstücks.
- Ausreichender Zugang zu den zu messenden Bereichen.
- Einfache und sichere Handhabung für den Bediener.
Die gleiche Anforderung gilt für das Messprogramm. Eine kohärente Strategie muss die Wahl der Abtastmethode, die Anzahl der Messpunkte bzw. die Abtastbahnen, die verwendeten Filter, die Ausrichtung sowie die Methode zur Bewertung der Toleranzen berücksichtigen.
Die ZEISS DuraMax HTG ist eine dreidimensionale Messmaschine, die dafür konzipiert ist, Prüfungen möglichst nah an der Produktion durchzuführen.
Mit einem Messvolumen von 500 × 500 × 500 mm eignet sie sich für zahlreiche Prüfanwendungen in der Werkstatt. Sie kann in einem Temperaturbereich von 15 bis 40 °C betrieben werden, sofern die von ZEISS festgelegten thermischen Bedingungen und Gradienten eingehalten werden. Da sie keine Druckluft benötigt, lässt sie sich problemlos in industrielle Umgebungen integrieren.
Der DuraMax HTG ist mit einem Berührungssensor ausgestattet ZEISS VAST XXT TL3. Je nach gewählter Strategie können Punkt-zu-Punkt-Messungen oder Scanning-Messungen durchgeführt werden. Durch das Scanning lassen sich mehr Informationen über Konturen, Profile und Oberflächen erfassen, um die tatsächliche Geometrie des Werkstücks besser zu charakterisieren.
Als Teil eines Prozesssteuerungskonzepts kann eine 3D-Messlösung wie die DuraMax HTG dazu beitragen, schnelle, strukturierte und verwertbare Prüfdaten zur Analyse von Produktionstrends zu liefern.
Automatisierung zur Datensicherheit
Automatisierung beginnt nicht unbedingt mit dem Einsatz eines Roboters.
Eine erste Automatisierungsstufe kann auf einer wiederholbaren Bestückung der Palette, einer Teileidentifikation, dem geführten Start der Programme und einer vereinfachten Bedienerschnittstelle basieren. Dieser Ansatz ermöglicht es bereits, den manuellen Aufwand zu reduzieren, die Messzyklen sicherer zu gestalten und die vom Bediener bedingte Variabilität zu begrenzen.
Sofern es die Produktionsmengen und Taktraten rechtfertigen, kann die Automatisierung in Richtung robotergestützter Beladelösungen und einer stärkeren Integration der Messtechnik in den Produktionsablauf weiterentwickelt werden.
Schlussfolgerung
Ein robustes APC beginnt mit einer zuverlässigen Messung.
Sie ermöglicht es, Abweichungen früher zu erkennen, tatsächliche Schwankungen von messbedingten Effekten zu unterscheiden und schnellere, fundiertere und zuverlässigere Entscheidungen zu treffen.
