Die visuelle Prüfung von kleinen Bauteilen in sehr hohen Stückzahlen automatisieren Optisort-Anlagen von Gefra mit extrem hoher Geschwindigkeit. Die Beleuchtungseinheiten lassen sich nun optional reproduzier- und dokumentierbar elektrisch verfahren – mit kompletten Linearantriebseinheiten aus dem drylin-Programm von igus, wo man die Prüfanlagen selbst in der Gleitlagerfertigung einsetzt.
René Erdmann ist Produktmanager für die drylin E-Antriebstechnik bei der igus GmbH in Köln.
Wer 900 Schrauben oder 700 Spritzgussteile auf Beschädigung prüfen muss – wohlgemerkt pro Minute –, findet bei der auf automatisierte Anlagen für die schnelle und genaue optische Prüfung und Vermessung von Bauteilen spezialisierten Gefra GmbH aus Friedewald/Westerwald eine Antwort. Das Unternehmen wurde 1995 von Thomas Rothweiler gegründet, weil er bei der Beratung von Produktionsbetrieben feststellte, dass am Ende hochautomatisierter Prozesse oft noch mit dem menschlichen Auge geprüft und manuell sortiert wird. Die Optisort-Maschinen, die er daraufhin entwickelte, nutzen Kameratechnik in Verbindung mit automatisierter Zuführung und sehr schnellen Rechnersystemen. Aus einem Bunkersystem heraus werden über einen Schwingförderer die Prüflinge vereinzelt, bei Bedarf lagerichtig zugeführt und entweder auf einem Glasteller, einem speziellen Metallteller für Schrauben oder einem Transportband an den Kameras vorbeigeführt. Auch 360-Grad-Prüfungen mit vier Kameras sind möglich. Gutteile werden aktiv ausgeschleust, fehlerhafte Teile separiert.
Sieht man eine solche Anlage in Aktion, ist die Geschwindigkeit beeindruckend – das menschliche Auge kann kaum mithalten. „Die Anlagen prüfen mehrere hundert Teile pro Minute, teilweise mehr als 50.000 Stück pro Stunde“, berichtet Thomas Rothweiler. Dabei seien sie sehr flexibel, denn sie inspizierten unterschiedliche Komponenten. „Jede Maschine prüft typischerweise 200 bis 300 Produkte; für jedes Produkt ist ein eigenes Prüfprogramm hinterlegt.“ Bei der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Anlagen stieß man jedoch in der Vergangenheit immer wieder an die Grenzen der Mechanik, insbesondere bezüglich der Zuführung in einem derart hohen Tempo. Teilweise reichte aber auch die Rechengeschwindigkeit der verfügbaren Steuerungen nicht aus – was ebenso einleuchtet, wenn man bedenkt, dass teilweise acht oder zehn Kameras den Prüfling inspizieren und die Steuerung innerhalb von Millisekunden auf ‚I.O.‘ oder ‚N.i.O.‘ entscheiden muss. Auch wenn jede Maschine individuell den Wünschen des Kunden angepasst wird, legt Rothweiler dennoch Wert darauf, dass es sich nicht um Sondermaschinenbau handelt: „Unsere Maschinen beruhen auf einem modularen Prinzip und wir nutzen sehr viele Gleichteile.“
Elektrische Verstellung der Beleuchtung
Eine aktuelle Weiterentwicklung betrifft die Beleuchtung, mit der die Prüflinge für die Kameras ins richtige Licht gesetzt werden. Der Abstand der Leuchten zum Prüfling variiert je nach Produkt – und in der Vergangenheit verstellte der Anwender die Leuchten manuell über ein Stellrad mit Skala. Ziel von Thomas Rothweiler und seinen Entwicklern war es nun, diesen Vorgang in die Steuerung zu integrieren und damit reproduzierbar zu machen. Auf diese Weise sollten nicht nur manuelle Prozessschritte eingespart und mögliche Fehleinstellungen ausgeschlossen werden. Noch wichtiger war die Möglichkeit, die Stellung der Leuchten in die Dokumentation zu integrieren.
Auf der Suche nach geeigneten Linearantrieben wurden die Gefra-Ingenieure im drylin-Programm von igus fündig. Auf Basis der drylin-Linearachsen, bei denen ein Schlitten aus dem Hochleistungspolymer iglidur mit Hilfe einer Antriebsspindel verfährt, hat igus das drylin E-Programm entwickelt (E wie elektrisch). Dabei handelt es sich um komplette Linearantriebseinheiten, bei denen ein Schrittmotor über einen optionalen Flansch und eine ebenfalls optionale Klauenkupplung die Achse antreibt.
Mit dieser Achse schafft Gefra die Voraussetzung dafür, die Leuchtenverstellung in die PC-Steuerung und somit in den jeweiligen Prüfplan zu integrieren und die Automatisierung einen weiteren Schritt voranzutreiben. Zum Einsatz kommt eine Achse mit 60 mm Hub, die von einem NEMA-17-Schrittmotor angetrieben wird und Lasten bis 1000 g mit einer Genauigkeit von ± 0,5 mm verfährt.
Schmierstofffreier Betrieb möglich
Ein ganz entscheidendes Kriterium bei der Auswahl der Linearantriebseinheiten war der schmierstofffreie Betrieb von Spindel und Schlitten: Da sich die Leuchteinheiten im Arbeitsraum der Anlage direkt über, neben und unter den zu prüfenden Objekten befinden, dürfen die Antriebe keine Fremdstoffe abgeben, die den Prüfprozess beeinträchtigen könnten. Ebenso wichtig war die kompakte Bauform der Antriebseinheiten. „Da wir die elektrische Verstellung künftig als Option anbieten, muss sie sich in die bestehende Konstruktion integrieren lassen“, erläutert Thomas Rothweiler. „Wichtig ist uns auch, dass wir die gesamte Einheit mit Motor, Schlitten und Befestigung einbaufertig aus einer Hand beziehen.“
Das neue Konzept wurde bereits in einer Anlage erprobt, die Dichtungen prüft. Vier Spindellineartische vom Typ drylin SAW-0630 mit Elektroantrieb, Motorflansch und integrierter Klauenkupplung sind über Controller an den PC des Systems angeschlossen. Die Antriebe passen sich gut in die Umgebung ein.
Auch bei igus selbst weiß man übrigens die Vorteile der Optisort-Anlagen zu schätzen. Denn in der Kölner Fertigung sind insgesamt vier Anlagen von Gefra mit der Prüfung von Gleitlagern beschäftigt. Überwiegend handelt es sich hier um sicherheitsrelevante Komponenten, die igus für die Automobilindustrie fertigt und die zu 100 Prozent geprüft werden. Zurzeit plant igus die Anschaffung einer fünften Optisort-Anlage. Wenn die Verantwortlichen die Option der elektrischen Beleuchtungsverstellung wählen, kehren einige der nach Friedewald gelieferten drylin E-Einheiten wieder an den Ort ihrer Produktion zurück. co
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