Applikationsbeispiele MiniProfiler

Allgemein

Flexible Rauheitsmessung mit innovativem Miniatur - Meßsystem

Übliche Meßgeräte zur Oberflächenrauheitsmessung bestehen aus einem Auswerterechner, einem Vorschubapparat und einem Meßtaster. Zur räumlichen Justage des Tasters sind zudem Kippvorrichtungen vorgesehen. Hier wird ein neues Konzept zur Rauheitsmessung vorgestellt, welches aufgrund seiner Flexibilität sehr preisgünstig ist und sich für Meßaufgaben eignet, die mit konventionellen Systemen entweder aufwendig oder gar nicht durchführbar sind. Somit eignet es sich insbesonders für den Einsatz in der Linie.

Die bestehende Normung bzgl. der Rauheitsmessung umfaßt nur taktile Geräte. Optische Verfahren sind zwar deutlich schneller, aber aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten nicht universell einsetzbar. So sind für fein geschliffene Oberflächen Sensoren geeignet, die das Streulicht auswerten. Bei nicht periodischen Oberflächenstrukturen und oberhalb eines Rauheitsgrenzwerts von ca. 1 µm versagen sie. Sensoren nach dem Specklekontrastverfahren unterliegen ähnlichen Beschränkungen, sind aber bis zu Rauheiten Ra < 3 µm brauchbar. Vorteilhaft ist hier die mögliche Nachbildung einer ‚Abtaststrecke‘ von einigen mm. Punktförmig abtastende optische Sensoren erzeugen an steilen Kanten prinzipbedingt Artefakte. Gemeinsam ist allen optischen Verfahren, daß die Oberfläche sauber sein muß und die Produktionsumgebung ist i.a. dem Einsatz solcher Meßgeräte abträglich.

Es gibt bereits klein bauende Rauheitsmeßgeräte auf dem Markt, die aber meist auf einem Gleitkufentaster basieren. Vorzuziehen sind Meßgeräte mit Bezugsebene. Von BMT wurde jetzt ein neues Miniaturrauheitsmeßsystem vorgestellt, welches sich für den Einsatz in der Fertigung eignet und in einem streichholzschachtelgroßen Gehäuse einen Bezugsebenentaster und den Vorschub beherbergt. Das Minisystem besitzt technische Daten vergleichbar zu großen und teueren Rauheitsmeßsystemen und läßt sich mit seinem USB Anschluß problemlos an jedem PC anschließen. Die Software genügt allen fachlichen und ergonomischen Ansprüchen und berechnet die verschiedensten genormten Rauheitskenngrößen.

Messgerät
Bild 1: Messgerät

Ziel der BMT Neuentwicklung war es, die Nachteile bekannter Rauheitsmeßgeräte soweit möglich abzuschwächen und ein für den Einsatz in der Produktion optimiertes Gerät anzubieten mit erhöhter Flexibilität für unterschiedliche Meßkonfigurationen, an den Produktionszyklus angepaßter Meßzeit, möglichst hohe Immunität gegenüber externen Vibrationen sowie Minderung der Verschmutzungsgefahr. Das Ergebnis ist das Rauheitsmeßgerät MiniProfiler mit folgenden Vorteilen:

  • sehr kleine Baugröße
  • Datenerfassung mit 18 bit
  • Vorschub und Freitaster in einem Gehäuse integriert
  • Vibrationsunempfindlich durch äußerst kleinen Meßkreis
  • motorisierte Tastnadelabhebung
  • Tastnadel vom Anwender auswechselbar
  • Verschmutzungsunempfindlich durch Luftbeaufschlagung
  • Kalibrierstück im Gerät integriert
Bremsscheibe
Bild 2: Bremsscheibe

Ein Einsatzbeispiel ist in Bild 2 gezeigt: Rauheitsmessung von Bremsscheiben in der Linie.

Zwei Taster messen gleichzeitig auf beiden Seiten der Scheibe. Durch die kleine Bauform kann sich das Gerät auf der Scheibe abstützen, so daß aufgrund des kleinen Meßkreises das System erschütterungs­unempfindlich ist. Gemessen wird über einen Tastschnitt von 12,5 mm. Während der Rückfahrt ist die Tastnadel abgehoben. Je nach Anwendung wird das Bodenstück des Geräts werkstückspezifisch gestaltet und kann vom Anwender getauscht werden.

Beispiele für Adapterstücke sind (Bild 3 von links) Flanschseite Passlager, Kurbelwellengasse, Ventilführung, ebene Fläche, Hub- u. Hauptlager Kurbelwelle.

Adapterstücke
Bild 3: Adapterstücke

In allen diesen Fällen ist das Adapterstück so gestaltet, daß sich zur Vermeidung parasitärer Schwingungen der Taster auf dem Werkstück abstützt. Die Messung selbst ist aber immer eine Bezugsebenenmessung. Im Produktionseinsatz kann das Meßgerät mit Überdruck beaufschlagt werden. Die Erfahrung zeigt, daß selbst nach monatelangem Dauerbetrieb kein Schmutz in den Taster gelangt.

Will man im Fertigungstakt die Mikrostruktur von Zylindern oder Buchsen messen, so genügt dafür ein Meßtaster wegen der notwendigen Meßzeit nicht. Bild 4 zeigt einen Meßkopf zur Rauheitsmessung der Honstruktur in Buchsen, welcher mit 9 autarken Rauheitsmeßköpfen bestückt ist, die in 3 Ebenen in 3 Winkel­stellungen alle gleichzeitig messen. Damit läßt sich bei einer Meßzeit von ca. 20s die Rauheit der Zylinder­oberfläche statistisch abgesichert erfassen.

Messkopf Messanlage
Bild 4: Zylinderrauheitsmesskopf + Messanlage

Man kann die mit verschiedenen Adaptern versehenen Messmodule magazinieren und zusammen mit einem Roboter eine höchst flexible Messzelle konfigurieren.

Mit diesem roboterge­stützten Meßplatz und werkstückangepaßten Mini-Rauheits­meßsystemen kann man die verschiedensten Merkmale an komplexen Werkstücken in einem Meßablauf vermessen. Mit konventionellen Rauheitsmeßgeräten müßte umständlich umgerüstet oder das Werkstück zu mehreren Meßanlagen transportiert werden. Rauheits- und Profil­messungen lassen sich erst mit den hier vorgestellten Minimeßsystemen mit einem Roboter sinnvoll durchführen, da keine Anforderungen an die Positionsstabilität des Roboterarms gestellt werden. Diese Kombination Kleinroboter/Minimesssysteme beinhaltet eine drastische Reduzierung der Kosten für die Qualitätssicherung und demzufolge eine schnelle Amortisation der Investition. Alle von der Messzelle erfaßten Daten werden werkstückzugeordnet gespeichert. Meßstellenabhängig werden die Meßdatentrends aufgezeichnet. Grün: Grenzwerte eingehalten. Gelb: Warnschwelle, Rot: Toleranzgrenze überschritten.

Messzellen Magazin fuer Mini-Rauheitsmegeraete Messdaten Bremsscheibe
Bild 5:· Messzellen Bild 6: Magazin Bild 7: Messdaten Bild 8

Rauheitsmessung in Nuten von Wellen, Kolben u. ä.

Die Messung der Rauheit an den Nutenflanken ist mit konventionellen Geräten umständlich, zeitaufwendig und fehlerbehaftet.

Mit der aufgabenspezifischen Anpassung des MiniProfilers lassen sich auch, wie hier gezeigt, anspruchsvolle Meßaufgaben elegant lösen. Das Mini-Gerät hat eine in die Nut passende Führung so daß man zur Messung diese Führung nur in die Nut ‚einzuklipsen‘ braucht. Nach dem Meßstart wird die Tastnadel automatisch abgesenkt und mißt das Nutseitenprofil über 1,5 mm Länge. Zur Messung der gegenüberliegenden Nutflanke wird das Gerät auf Umschlag eingeklipst. Es können zwei Wellendurchmesser mit einem Knebel am Gerät eingestellt werden.

Eine Kalibrierrille ist fest im Gerät eingebaut, so daß die Kalibrierung jederzeit überprüft werden kann.

MiniProfiler MiniProfiler

MiniProfiler

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Weitere Informationen auf Anfrage.

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Rauheitsmessung im Pleuelauge

MiniProfilerÄußerst einfach kann man mit dieser Vorrichtung eine Rauheitsmessung auf der Augeninnenseite von Pleueln durchführen. Ein MiniProfiler ist auf der Rückseite der schrägen Auflageplatte befestigt. Das Pleuel wird einfach auf den Haltedorn aufgelegt. Bei Meßstart fährt die Nadel nach außen und tastet die Innenseite des Pleuelauges ab. Fertig. Keine Justierung notwendig, keine Fehlbedienung möglich.

Die Auswertung erfolgt über einen Mini-PC. An diesen ist das Gerät über ein USB Kabel angeschlossen.

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Rauheitsmessung auf Bremsscheibe

MiniProfiler   MiniProfiler

Der MiniProfiler ist so klein, daß er auf die Bremsscheibe vollständig aufgesetzt werden kann. Dadurch wird die Messung unempfindlich gegen äußere Erschütterungen. Auf der Geräteunterseite befinden sich in diesem Anwendungsfall Magnete, die das Rauheitsmeßgerät fest auf der Scheibe fixieren.
Schnelle sichere Messung, da jegliche Justierung entfällt.

MiniProfiler ·

MiniProfiler

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Rauheitsmessung von Rollenschuh-Pumpenteil

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Aufgabe: schnellstmögliche, einfache, störungsfreie, vibrationsunempfindliche Messung der Rauheit in der kreisförmigen Rille.

Lösung: mit der speziellen kleinen Meßvorrichtung läßt sich das Werkstück ganz simpel in die paßgenaue Halterung einlegen. Zur Fixierung wird der Haltebügel darübergeschoben. Start der Messung. Fertig.

Zum Kalibrieren wird das Rillennormal, analog zum Werkstück, einfach aufgelegt und die Kalibrierroutine aufgerufen.

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Rauheitsmessung auf Ventildichtlippe

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Das Werkstück in Centgröße wird manuell in eine paßgenaue Halterung eingelegt und der Arretierbügel übergeschoben. Bei Meßstart fährt die Tastnadel ca. 100 µm über die Dichtlippe. Das Profil wird ausgewertet. Zeit für Einlegen des Teils, Entfernen und Messen: ca. 5s. Die Vorrichtung ist von ungelernten Kräften sicher zu bedienen und der Bediener hat keinen Zugang zum Meßsystem. Eine Justerung entfällt.

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Rauheitsmessung auf Nockenwelle an mehreren Stellen

MiniProfiler

 

MiniProfiler

Diese Meßvorrichtung mißt an mehreren Stellen gleichzeitig mit mehreren autarken MiniProfilern die Rauheit (s. Skizze). Die Nockenwelle wird manuell in die Halterung eingelegt und mit dem Überwurfbügel fixiert. Die Messungen an den bezeichneten Stellen werden parallel durchgeführt und die Ergebnisse in einem Meßprotokoll festgehalten.

Die Vorrichtung garantiert die schnelle, ergonomische, kostengünstige Qualitätskontrolle der Nockenwelle ohne jeden Justieraufwand und höchstmöglicher Verfügbarkeit.

Gegenüberstellung konventioneller Meßaufbau und MiniProfiler Lösung:

Konventionell: Taster positionieren, justieren, messen. Dies für jede Meßstelle einzeln nacheinander Zeitaufwand, Fehleranfälligkeit, Vibrationsempfindlichkeit, Konstanz der Beurteilung, etc.

BMT Vorrichtung: Werkstück einlegen, fixieren, Start. Fertig.

Rauheits- und Honwinkelmessung in Zylinder/Buchse

Datenblatt als PDF-Datei öffnen: Haltevorrichtung.pdf

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Blechmeßanlage

Datenblatt als PDF-Datei öffnen: Sheet_metal_roughness_measurement_tool.pdf

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Rauheitsmessung in Common Rail Verteiler

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