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Fertigungsintegriertes Messen

▶ Interferometrische Form- und Rauheitsmessung von Kegelflächen in der Fertigung
Fertigungsintegriertes Messen

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Präzise Messungen direkt beziehungsweise nahe am Herstellungsprozess sind entscheidend für die Sicherstellung hoher Qualität bei gleichzeitiger Minimierung der Ausschussquote. Durch automatisierte, fertigungsintegrierte Lösungen werden Aufwand und Kosten für eine 100 %-Kontrolle deutlich reduziert.

Die Nachfrage nach Messverfahren zur schnellen fertigungsnahen Erfassung von Form, Winkel und Rauheit kegelförmiger Flächen beispielsweise für hoch belastete Ventile steigt stetig. Oft handelt es sich dabei um sehr empfindliche, hochpräzise innenliegende Flächen mit Toleranzen im Bereich einiger Mikrometer und darunter.
Mittels unmittelbarer Rückmeldung eventueller Abweichungen lässt sich eine stabile Regelung des Fertigungsprozesses erreichen. In vielen Fällen bedeutet dies, dass die Messung durch den Werker direkt auf der Fertigungsfläche erfolgen muss.
Ein für diese Art Messaufgaben geeignetes Verfahren muss nicht nur schnell und gut bedienbar sein, sondern auch rückwirkungsfrei, sehr präzise, unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen bzw. mechanischen Schwingungen und in schwer zugänglichen Messorten einsetzbar.
Es werden Messsysteme auf Basis der Interferometrie vorgestellt, die speziell zur Messung schwer zugänglicher Flächen in der Fertigung angepasst und optimiert wurden. Ergebnisse der Untersuchung der Messgerätefähigkeit in der Fertigung werden präsentiert.
Höchste Präzisionsanforderungen
Der Grundbaustein für die Messmaschinen bildet der interferometrische Abstandssensor WPD. Er wurde für Messaufgaben mit höchsten Präzisionsanforderungen entwickelt. Die hohe Messfrequenz von bis zu 50 kHz ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Messzeit gegenüber taktilen Systemen. Selbst empfindliche Oberflächen lassen sich durch das berührungslose optische Messprinzip ohne Beschädigung oder Verformung erfassen.
Schnelle Formmessung
Die optische 3D-Form-Messmaschine FMS 100 wurde zur Überprüfung von rotationssymmetrischen Serien-Präzisionsteilen entwickelt. Rotationsgeschwindigkeiten bis zu 100 Umdrehungen pro Minute und optische Tastarme ermöglichen eine schnelle Form-messung für Innen- und Außengeometrien.
Typische Aufgaben sind die Messung von Rundheit und Geradheit, Kegelform sowie Durchmesser. Die berührungslosen, optischen Tastarme erlauben die Messung der Parallelität von sehr dünnen oder sehr feinen Objekten, wie beispielsweise Mikrobohrungen oder Nadeln, ohne diese durch die Antastkraft zu verändern. Die in der Bosch eigenen Fertigung erprobten Lösungen ermöglichen den wirtschaftlichen und automatisierten Einsatz von Messtechnik mit Nanometer-Auflösung im Produktionsumfeld.
Ebenheit, Dicke und Parallelität
Das Ebenheitssystem FTP 40 ermöglicht die schnelle Vermessung zweier gegenüberliegender paralleler Flächen in einem einzigen Messvorgang, ohne dass das Messobjekt bewegt werden muss. Dies sorgt für eine sehr hohe Präzision und verkürzt die Taktzeit deutlich.
Das Weißlichtinterferometer FTP 40 ist universell zur schnellen Vermessung von Ebenheit, Dicke und Parallelität einsetzbar, entweder als alleinstehendes Gerät im Feinmessraum oder als industrietaugliches Messsystem zur optischen 3D-Prüfung in der Fertigung.
Die interferometrische Technik der Bosch-Maschinen zeichnet sich insbesondere durch hohe Auflösung und Genauigkeit, kurze Taktzeit sowie berührungslose, verschleißfreie Messung aus. Bei der Entwicklung dieser Messmaschinen wurde großer Wert auf eine hohe Robustheit und geringe Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen und Temperaturschwankungen gelegt. Im Fokus standen dabei stets die Praxistauglichkeit und nachweisbare Messgerätefähigkeit.
Visuelle Sichtprüfungin Serie
Die modularen Sichtprüfsysteme VMI100 und VMD200 dienen zur visuellen Sichtprüfung von Serienteilen. Die Prüfmerkmale werden auf Grund der optimierten Beleuchtung hervorgehoben und erlauben es dem Sichtprüfer, Bauteile auch über einen längeren Zeitraum ermüdungsfrei zu prüfen. Die Systeme werden als Paket mit Rechner, Software, Kamera, Objektiven, Stativ und Beleuchtung geliefert. Auf Wunsch können unterschiedliche Kundenapplikationen realisiert werden. Zur Erweiterung steht ein umfangreiches Zubehörprogramm zur Verfügung.
Robert Bosch GmbHManufacturing Measurement Systems

Der Autor
Dr. Tobias Wiesendanger, Manufacturing Measurement Systems, Robert Bosch GmbH.

Die FMS 100 auf einen Blick
Tiefenauflösung des optischen Tastarmes: 1 nm
Drehzahl: 30 bis 200 U/min
Abtastfrequenz: 10 bis 50 kHz
Kleinster Durchmesser des optischen Tastarmes: 0,7 mm
Berührungslose Messung der gesamten Oberfläche
Auswertung von Mikrostrukturen der Oberfläche
Anwendungsverfahren
Hochpräzise Zylinder, Winkel und Formmessungen von rotationssymmetrischen Teilen
Flächenhafte 3D-Messung
Schnelle Messungen nahe der Fertigungslinie
Messung von Teilen mit empfindlicher oder beschichteter Oberfläche
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