Die 5 besten Messgeräte für flexible QC-Automatisierung

Nov 27, 2023

Cobots machen die QC-Automatisierung für kleine und mittlere Fertigungsbetriebe zugänglich.

Die Fabrikautomatisierung erstreckt sich vom Produktionsbetrieb bis hin zur Qualitätskontrolle (QC), sowohl in der Fertigung als auch im QC-Labor.

Das Q-Span Automated Gauge System verwendet einen kollaborativen Roboter, um Teile von einem Teilpräsentationsort zu entnehmen, Messungen mit verschiedenen Messgeräten durchzuführen und Teile an einem Abgabeort zu platzieren. Es sammelt und konsolidiert Daten von allen Messgeräten im System und kann für Echtzeit-Entscheidungen, QC-Dokumentation und statistische Analysen verwendet werden.

Das automatisierte Messsystem kann eine prozessbegleitende Prüfung am Maschinenausgang oder in einer Prüfzelle durchführen. Bearbeitete, geformte oder extrudierte Teile können gemessen werden. Das System kann Gut-/Schlechtteile trennen oder sortieren und sie basierend auf jeder gemessenen Abmessung an beliebig vielen Orten sortieren. Gute Teile sind bereit für die Weiterleitung an den nächsten Prozess; Schlechtteile werden zur Nacharbeit oder zum Ausschuss geschickt.

In-Prozess-Messdaten aus dem Q-Span-System können auch verwendet werden, um Maschinenanpassungen in Echtzeit vorzunehmen, z. B. um Werkzeugversätze zu ändern, um Werkzeugverschleiß in einer CNC-Fräse oder Drehmaschine auszugleichen. Dies unterstützt den „Lights-out“-Betrieb und diese strengere Prozesskontrolle kann Ausschuss und Verschwendung nahezu eliminieren.

Hier sind die fünf wichtigsten manuellen Messgerätemessungen, die Hersteller mit dem Q-Span-System automatisieren. Bei den ersten vier Verfahren wird ein kollaborativer Roboter eingesetzt, um ein Teil zu einer Vorrichtung zu bewegen und eine mechanische Standardlehre zu aktivieren.

Da dieser Ansatz die vorhandenen Messgeräte und/oder Messtechniken des Herstellers automatisiert, ist eine erneute Validierung der Messgeräte nicht erforderlich und Sie können Verbesserungen bei der Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messgeräte (GR&R) erwarten, da der Roboter menschliche Fehler aus dem Messprozess entfernt.

Das Q-Span-System verwendet ein Fallmessgerät oder eine lineare Sonde (LVDT), um Messungen zu automatisieren, die zuvor mit manuellen Mikrometern oder Höhenmessgeräten durchgeführt wurden. Diese linearen digitalen Kontaktsensoren werden in einer Messvorrichtung auf dem Arbeitstisch montiert.

Der kollaborative Roboter nimmt mithilfe eines geeigneten Teilehandhabungsgreifers ein zu messendes Teil vom Eingabeort auf und platziert es in der Vorrichtung. Das Q-Span-System aktiviert die lineare Sonde und erfasst die resultierenden Messdaten.

Mit diesem Messgerät kann die Höhe oder Dicke eines Teils gemessen werden. Diese linearen Sonden variieren im Verfahrbereich und in der Auflösung, mit einer Auflösung von bis zu 0,1 μm und einer angezeigten Genauigkeit von 1 μm und Messbereichen von 1 mm bis 50 mm oder mehr (0,04 Zoll bis 1,97 Zoll).

Die Auswahl der am besten geeigneten Sonde hängt von den Abmessungen und Toleranzen Ihrer Teile ab und optimiert das System für maximale Flexibilität, da zusätzliche Teile für die Prüfung innerhalb des Systems programmiert werden. Sondenspitzen können für stark regulierte Branchen und Anwendungsfälle einfach angepasst und sowohl an die Geometrie des geprüften Merkmals des Teils als auch an die Materialien optimiert werden.

Gewinde sind zeit- und arbeitsintensiv und erfordern oft, dass Maschinisten oder Prüfer sowohl einen Gut- als auch einen Nicht-Gewindestecker manuell in das Teil hinein- und herausdrehen. Dies kann zwischen 5 Sekunden und Minuten pro Teil dauern.

Bei der Automatisierung muss der Roboterarm einfach Gewindeteile in eine Vorrichtung laden und eine motorisierte Gewindelehre aktivieren, um Gewindelöcher oder Außengewindemerkmale mechanisch zu überprüfen.

Das Q-Span-System kann Teile auf der Grundlage von Messdaten wie der Gewindetiefe von Sacklöchern sortieren oder Teile aufgrund von Fehlern wie fehlenden, kurzen oder falsch geformten Gewinden aussortieren. Systeme können mit zwei separaten „GO“- und „NO-GO“-Thread-Tests, einem kombinierten Thread-Plug, der sowohl eine Go- als auch eine No-Go-Verifizierung für denselben Thread-Plug umfasst, oder sogar Thread-Chasing und -Behebung konfiguriert werden.

Um einen Innendurchmesser zu messen, verwendet die Arbeitsstation einen Robotergreifer, um Teile auf ein Bohrmessgerät oder Luftmessgerät zu laden, das auf dem Tisch der Arbeitsstation montiert ist. Bei diesen Messgeräten wird der Messkopf an das zu messende Teil angepasst, wobei der Abstand zwischen Messkopf und Teil nur 0,001 Zoll beträgt.

Der kollaborative Roboter des Q-Span-Systems verfügt über eine Positionsauflösung und Wiederholgenauigkeit, die der Geschicklichkeit eines menschlichen Bedieners entspricht oder diese übertrifft, sodass er das Einsetzen und Entfernen von Teilen auf diesen Messgeräten zuverlässig automatisieren kann.

Das System aktiviert das Messgerät und sammelt die resultierenden Daten. Anschließend wird das Teil entfernt und zur nächsten Qualitätskontrollprüfung oder zum nächsten Prozessschritt weitergeleitet.

Vertiefte Merkmale innerhalb eines Innendurchmessers sind mit einem Standard-Bohrmessgerät oft nicht erreichbar. Um diese vertieften Merkmale zu erreichen, kann ein Roboter-Messschieber (siehe unten) verwendet werden, der am Roboterarm montiert und mit geeigneten Tastspitzen wie halbkugelförmigen Scheibentastern ausgestattet ist. Er dreht sich automatisch und nimmt mehrere Messungen um den Innendurchmesser vor.

Wenn viele einfache Messungen an äußeren Teilemerkmalen erforderlich sind und insbesondere die Minimierung der Prüfzykluszeiten eine entscheidende Anwendungsanforderung darstellt, kann es praktischer sein, ein Bildverarbeitungssystem wie beispielsweise ein zweidimensionales optisches Profilmessgerät zu verwenden.

Diese Systeme umfassen einen Sender und einen Empfänger, die eine 2D-Silhouette des Teils anzeigen und es Ihnen ermöglichen, Dutzende von Teilemerkmalen in Millisekunden mit einer Messgenauigkeit von nur +/- 0,2 μm bis +/- 2,5 μm zu messen.

Diese 2D-Profiler können auch bei der Messung von Außengewinden, relativen Positionsmessungen oder Winkeln von Außenmerkmalen praktischer sein. Wenn mehrere Messungen erforderlich sind, beispielsweise wenn die minimale und maximale Abmessung erfasst werden muss, kann das Teil einfach vom Roboter dem 2D-Profiler vorgelegt und durch das Messgerät gedreht werden, um die Min.-/Max.-Werte sehr schnell zu erfassen und gleichzeitig den mechanischen Aufwand zu minimieren Verschleiß, den man an einem mechanischen Messgerät erkennen würde.

Der Nachteil von Bildverarbeitungssystemen liegt typischerweise in der Komplexität und den Kosten der Integration. Der Listenpreis für diese Systeme ist im Vergleich zu unseren oben genannten mechanischen Messgeräten relativ hoch, aber auf lange Sicht kann das System kostengünstiger sein, da die berührungslosen Messungen die Flexibilität erhöhen, wenn das Messgerät für viele verschiedene Teile eingesetzt werden muss, ohne dass dies erforderlich ist Kaufen und integrieren Sie jedes Mal mehr mechanische Messgeräte, wenn ein neues Teil automatisiert werden muss.

Der Vorteil von 2D-Profilern gegenüber vielen 3D-Vision-Systemen besteht darin, dass die Silhouettenmessungen viel einfacher sind als 3D-Vision. Darüber hinaus ermöglichen moderne Softwarepakete eine sehr einfache Programmierung, um die Komplexität der Integration zu minimieren.

Für automatisierte Messschiebermessungen wird ein Robotermessschieber am Roboterarm montiert. Diese Greifer/Bremssättel können sowohl für die Teilehandhabung als auch als Inspektionswerkzeug verwendet werden. Diese Robotermessschieber können geöffnet oder geschlossen werden, um Innendurchmesser, Außendurchmesser, Schwalbenschwanzmerkmale, vertiefte Merkmale und mehr zu messen.

Der Roboter-Messschieber im Q-Span-System hat eine Messauflösung von 2,5 µm (0,0001").

Kollaborative Roboter machen die QC-Automatisierung für kleine und mittlere Fertigungsbetriebe zugänglich, da sie schneller und mit geringeren Kapitalkosten als herkömmliche Industrieroboter implementiert werden können und eine größere Flexibilität bieten, um die zahlreichen Funktionen auszuführen, die in der Produktion mit hohem Mix erforderlich sind.

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