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Saubere Verstellung von Beleuchtungseinheiten in Prüfanlage
Gefra setzt auf schmierfreie drylin Linearachsen in ihren Optisort-Anlagen
Visuelle Prüfung von kleinen Bauteilen in sehr hohen Stückzahlen: Die Automatisierung dieser Aufgabe hat sich die Gefra GmbH zur Aufgabe gemacht – und ist damit weltweit erfolgreich. Für die elektrische Verstellung der Beleuchtungseinheiten verwendet Gefra komplette Linearantriebseinheiten der Serie SAW. Diese punkten mit ihrem schmierfreien Betrieb: Das Problem, dass am Schmerstoff anhaftender, den Prüfprozess beeinträchtigender Schmutz gibt es hier nicht.
Die modular aufgebauten Optisort-Anlagen inspizieren Kleinteile wie Schrauben, Dichtungen und Spritzgusskomponenten.
Automatisiertes Prüfen mit hohem Tempo
Die Optisort-Maschinen von Gefra nutzen Kameratechnik in Verbindung mit automatisierter Zuführung und sehr schnellen Rechnersystemen. Aus einem Bunkersystem heraus über einen Schwingförderer werden 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°-Prüfungen mit vier Kameras sind möglich. Gutteile werden aktiv ausgeschleust, fehlerhafte Teile separiert.
All das geschieht mit einer Geschwindigkeit, bei der das menschliche Auge kaum mithalten kann. Die Anlagen prüfen mehrere hundert Teile pro Minute, teilweisemehr als 50.000 Stück pro Stunde. Dabei sind sie sehr flexibel, denn sie inspizieren unterschiedliche Komponenten: Jede Maschine prüft typischerweise 200 bis 300 Produkte. Für jedes Produkt ist ein eigenes Prüfprogramm hinterlegt.
Mechanik und Rechengeschwindigkeit setzen technische Grenzen
Bei der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Anlagen stieß in der Vergangenheit immer wieder die Mechanik, d.h. die Zuführung in derart hohem Tempo, an ihre Grenzen. Teilweise gelangte aber auch die Rechengeschwindigkeit der verfügbaren Steuerungen ans Limit, was ebenso einleuchtet, wenn man bedenkt, dass teilweiseacht oder zehn Kameras den Prüfling inspizieren und die Steuerung innerhalb von Millisekunden auf „gut“ oder „n.i.O.“ entscheiden muss.
Blick in den Prozess: Hier wird geprüft, und das mit extrem hoher Geschwindigkeit.
Elektrische Verstellung der Beleuchtung
Auch wenn jede Maschine individuell den Wünschen des Kunden angepasst wird, legt Gefra Wert darauf, dass es sich hier nicht um Sondermaschinenbau handelt: Die Maschinen beruhen auf einem modularen Prinzip und es werden sehr viele Gleichteile genutzt.
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 der Anwender verstellte die Leuchten manuell über ein Stellrad mit Skala. Ziel war es, 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.
Alles aus einer Hand: In den drylin E-Einheiten sind Schlitten und Schrittmotor zu einer anschlussfertigen Baueinheit zusammengefasst.
Komplette Linearantriebseinheit als Lösung
Auf der Suche nach geeigneten Linearantrieben wurden die Gefra-Ingenieure im drylin Programm fündig. Auf Basis der drylin Linearachsen, bei denen ein Schlitten aus dem Hochleistungspolymer iglidur mit Hilfe einer Antriebsspindel verfährt, ist das drylin E-Programm entwickelt. Das sind komplette Linearantriebseinheiten, bei denen ein Schrittmotor über einen optionalen Flansch und eine ebenfalls optionale Klauenkupplung die Achse antreibt.
Mit drylin SAW Spindellinearachsen 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. Dabei kommt eine Achse mit 60mm Hub zum Einsatz, der von einem NEMA 17-Schrittmotor angetrieben wird und Lasten bis 1000 g mit einer Genauigkeit von +/- 0,5 mm verfährt.
Schmierstofffreier Betrieb
Ein ganz entscheidendes Kriterium bei der Auswahl war der schmierstofffreie Betrieb von Spindel und Schlitten: Da sich die Leuchteinheiten im Arbeitsraum der Anlagedirekt 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 Gefra die elektrische Verstellung künftig als Option anbietet, muss sie sich in die bestehende Konstruktion integrieren lassen. Wichtig war Gefra auch, dass sie die gesamte Einheit mit Motor, Schlitten und Befestigung einbaufertig aus einer Hand bezieht.
Die drylin Lineareinheit im eingebauten Zustand
Optisort auch bei igus
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 bestens in die Umgebung ein.
Übrigens weiß man die Vorteile der Optisort-Anlagen auch bei igus sehr 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.
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André Kirchhofer
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