Qualität zu 100 Prozent

ANLAGEN/SYSTEME - In einer Anlage werden unterschiedliche Typen Nockenrohlinge auf Maßhaltigkeit, Risse sowie Materialhärte geprüft. Alle Zuführ- und Handhabungskomponenten stammen aus dem Winkhaus-Standardbaukasten.

13. November 2004

Winkhaus Automation, Hersteller hochwertiger Zuführ- und Montagetechnik, mit Sitz in Everswinkel, hat für einen namhaften Automobilzulieferer eine komplexe Zuführ- und Prüfanlage für Nocken entwickelt und gebaut. Sie fördert und sortiert zunächst die geschmiedeten Nockenrohlinge und führt diese dann den einzelnen Prüfstationen zu, in denen die Bauteile anschließend auf Maßhaltigkeit, Rissbildungen sowie Materialhärte überprüft werden.

»Bei diesem Projekt bestand die Anforderung unseres Kunden darin, sieben unterschiedliche Nockentypen vollautomatisch einer hundertprozentigen Prüfung zu unterziehen, Fehlerteile zuverlässig zu erkennen und auszusortieren«, erklärt Hans-Werner Chwalisz, Geschäftsführer von Winkhaus Automation, den komplexen Auftrag. »Die Anlage besteht aus den vier Hauptkomponenten Zuführeinheit, Geometrieprüfzelle, Riss- sowie Härteprüfstation. Die Komponenten für die Zuführ- und Handlingoperationen, die für diesen Auftrag nach den Bedürfnissen des Kunden zusammengestellt und konfiguriert worden sind, stammen aus unserem Standardbaukasten«, so Chwalisz weiter über das Anlagenkonzept.

Die Nockenrohlinge werden als sortenreines Schüttgut in einem 200 Liter fassenden Behälter bevorratet. Zu ihrer Sortierung transportiert sie ein Schrägförderer an eine Linear-Schwingrinne, wo sie über Schikanen in eine defi nierte Zuführlage gebracht werden. So geordnet, nimmt ein Handlingsystem die Nocken einzeln auf und »präsentiert« sie einem Bilderkennungssystem.

Jeder Nockentyp ist mit einer individuellen und eindeutigen Druckmarke versehen, die von der digitalen Bildverarbeitung erkannt und mit dem steuerungstechnisch hinterlegten Profil abgeglichen wird. Nocken, die nicht zu dem aktuell zu prüfenden Typ gehören, stimmen nicht mit diesem Profil überein und werden daher als erstes ausgesondert.

Zugleich wird mit einer zweiten Kamera geprüft, ob der Nockenrohling beim Schmiedeprozess ordnungsgemäß ausgeformt worden ist. Teile mit Qualitätsmängeln in der Außenkontur werden ebenfalls als n.i.O.- Teile ausgesondert, Gutteile jedoch an einen Doppel-Werkstückträger auf einen Rundschalttisch mit vier Stationen übergeben.

Geometrieprüfung der Nockenrohlinge

Zwei Greifer bestücken die Messzelle, in der die Nockenrohlinge auf ihre Geometrie geprüft werden. Dabei werden neben Breite, Höhe, Grundkreisdurchmesser und Parallelität der Planflächen auch der Innendurchmesser und die Rundheit der Bohrung sowie die Rechtwinkligkeit der Grundfläche zur Bohrung gemessen. Zur Erfassung der Innendurchmesser im Differenzdruckverfahren kommen in dieser Station sowohl pneumatische Messköpfe zum Einsatz als auch elektronische Messtaster, die nach fest hinterlegten Rechenalgorithmen eine präzise Detektion von Ausschussteilen erlauben. Da je zwei Nocken parallel geprüft werden können, erreicht die Gesamtanlage eine Taktzeit von nicht mehr als vier Sekunden.

Die Automobilhersteller fordern die hundertprozentige Prüfung jeder einzelnen Nocke auf Risse in deren Oberflächen. Bisher allerdings konnten Zulieferer dieser Forderung nur durch eine sehr personalintensive und fehlerbehaftete manuelle Prüfung nachkommen.

Riss- und Härteprüfung

Die vollautomatische Riss- und Porenprüfung hingegen erkennt mit Hilfe der Wirbelstromtechnologie oberflächenoffene Fehler in vordefinierten Prüfzonen der Nocke. Feinste Risse werden erfasst und haben das Ausschleusen dieser fehlerhaften Nocke aus dem weiteren Produktionsprozess zur Folge.

Überprüft werden im aktuellen Projekt neben den Laufflächen und Flanken auch die Nockenbohrungen. Zur Kontrolle der Lauffl äche werden zwei flexibel gelagerte Nockensensoren unmittelbar bis an die Nocke herangefahren, um einen konstanten und senkrechten Abstand der Prüfspule zum Werkstück zu erreichen. Anschließend wird die Nocke - auf einem drehbar gelagerten Dorn eingespannt - in Rotation versetzt. Die Messung erfolgt nach dem Erreichen der Nenndrehzahl bei konstanter Geschwindigkeit.

Die Überprüfung der Nocken-Flanken erfolgt mit Hilfe von Stiftsonden. Sie sind auf einer pneumatisch zustellbaren Lineareinheit montiert und werden zur Messung über und unter das Werkstück gefahren. Zur Kontrolle der Innenbohrung dient eine rotierende Sonde. Sie wird bei Erreichen einer defi nierten Drehzahl in die Innenbohrung eingeführt und entlang ihrer Innenfl äche senkrecht verfahren.

In der letzten Station schließlich wird die Nocke mit einer magnetischen Spule auf ihre Härte überprüft. Dazu wird der Rohling auf einen Dorn gesteckt und in die Spule abgesenkt.

Die gewonnen Messergebnisse werden mit hinterlegten Daten abgeglichen. Ausschließlich solche Nocken, die auch diese Prüfung bestanden haben, werden über eine Rutsche den nachgeschalteten Weiterverarbeitungsprozessen zugeführt.

»Nur durch die Kombination der verschiedenen Prüfverfahren und Prüfkriterien erreicht die Anlage beim Erkennen fehlerhafter Teile sowohl die geforderte Reproduzierbarkeit als auch die Wirtschaftlichkeit der Prüfung«, erklärt Geschäftsführer Chwalisz und betont: »Mit einer manuellen 100-Prozent-Prüfung ist eine solche Sicherheit im Vier-Sekunden-Takt nicht umsetzbar«.

Erschienen in Ausgabe: 04/2004