10 s benötigt der Messroboter von Mitsubishi Electric zur vollautomatischen, hochgenauen optischen Vermessung dreidimensionaler Strukturen wie einer 1,5 m langen Dichtungsgeometrie. Dabei scannt ein Keyence LJ-V 3D-Messkopf den Prüfling und wertet die Messdaten gleichzeitig aus. Geprüft werden drei Kriterien: die rein mechanische Geometrie des Objektes, die Geometrie der Dichtung sowie die Homogenität der Dichtfläche. Das Überprüfen dieser Daten stellt die Dichtheit des Prüflings sicher.

Ein Transportband liefert die zu vermessenden Verbandskastendeckel auf einem Werkstückträger an. Der am Scara-Roboter angebrachte Lasertriangulations-Messkopf erfasst zunächst die rein mechanischen Maße des Deckels. Auf deren Basis lässt sich feststellen, ob die Geometrie des Objektes innerhalb der Spezifikation liegt. Darauf folgt das Vermessen der Dichtungsgeometrie, im Beispiel also des Profils der eingesetzten Dichtungsschnur in der Nut des Deckels. Hierbei misst der Sensorkopf den Abstand der bogenförmigen Dichtung zur Deckelkante. In der Homogenitätsprüfung bewegt der Roboter das Messgerät entlang der Dichtfläche und stellt auch kleine Strukturunterbrechungen fest. Sind alle Prüfkriterien erfüllt, ist die Dichtheit des Deckels sichergestellt. Der Prozess prüft einhundert Prozent der angelieferten Teile.

Um die Dichtungsbreite und -höhe sowie den Abstand zwischen Dicht­fläche und Trägerkontur simultan zu ermitteln, liefert der Messkopf ein etwa 30 mm breites Profil des Prüflings und erfasst dessen Höhe. Ein drei­dimensio­­nales Bild ergibt sich mithilfe des Roboters, der die Scan-Zeile am Objekt entlang bewegt. Die applika­tionsspezifische Software wertet dieses Bild aus. Im Automatikbetrieb zeigt der Monitor das gemessene 3D-Profil und zeigt gleichzeitig die Auswertung inklusive der Toleranzgrenzen in Echtzeit an.

Darüber hinaus sind präzise Vermessungen größerer Abstände möglich. Dazu sind auf dem Werkstückträger, auf dem der Prüfling in die Messeinrichtung fährt, Referenzklötze montiert. Mit einer 30 mm breiten Messzeile lässt sich so die gesamte Breite und Länge eines Objektes vermessen, das bei der Beispiel-Anwendung mit etwa 300 mal 400 mm dem DIN A4-Format entspricht. Für alle Messvorgänge in hoher Auflösung benötigt das System etwa 10 s.

Hauptsache anspruchsvoll

Einsatzbereiche für ein solches 3D-Messsystem finden sich in Branchen, in denen die absolute Dichtheit der Ware ein kritischer Faktor ist, beispielsweise in der Medizintechnik, der Automobilindustrie oder in der Fertigung von Brennstoffzellen. Hier sind hundertprozentige Endkontrollen notwendig. Für die Wahl des Roboters war ausschlaggebend, dass die Modelle die Schutzart IP67 erfüllen, also keine Partikel nach außen abgeben. Dadurch ist die Anlage für den Betrieb in einer reinraumartigen Umgebung geeignet.

Der Scara-Roboter ist insbesondere dazu geeignet, die flache Dichtungsstruktur eines Deckels in der x-, y- und z-Ebene zu erfassen. Daneben sieht das Verfahren die Prüfung dreidimensionaler Dichtungsstrukturen vor, wie man sie unter anderem in der Automobilindustrie häufig vorfindet, beispielsweise in Autoscheinwerfern. Dabei werden nicht nur die Scheinwerfer selbst, sondern auch die Verbindung zwischen Beleuchtungssystem und Karosserie mit Dichtungen versehen. Zur Prüfung solch komplexer dreidimensio­naler Strukturen setzt MPH den Mitsubishi Electric 6-Achs-Roboter vom Typ RV-6FH12 ein.

Software für die Endkontrolle

Die offene Software-Struktur der Roboter ist auf die Anforderungen an eine Funktionsprüfung zur Endkontrolle im Produktionsumfeld zugeschnitten. MPH ist damit in der Lage, die Programme für seine Kunden über einen Datendownload auf einem übergeordneten PC zu verwalten. Aus CAD-Dateien lässt sich die Kontur der zu prüfenden Dichtung ermitteln und darauf basierend das Roboterprogramm generieren. Das konventionelle Teachen des Roboters durch den Bediener über eine Teachbox entfällt. Über das Scannen von Chargen-Begleitpapieren erfolgt die Programmauswahl und Eingabe von Chargendaten. Die Software bietet zudem die Möglichkeit, die Messwerte an Datenbanken oder zur Weiterverarbeitung an ein CAQ-System zu übertragen, wo sie langfristig lückenlos archiviert werden, um eine eindeutige Rückverfolgbarkeit sicherzustellen.

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Über den Autor

Silvia von Dahlen ist Referentin Marketing Communications bei Mitsubishi Electric in Ratingen.