Hilfe für Aschenputtel
Vermessung und Oberflächeninspektion von Rollenlager
Kugellager oder Zylinderrollenlager kommen in Motoren, Kompressoren, Industriegetrieben oder auch Windkraftanlagen zum Einsatz – überall dort, wo hohe radiale Kräfte aufgenommen oder hohe Drehmomente erreicht werden sollen. Für eine minimale Reibung und Verschleiß bedarf es eines gleichmäßigen Schmierfilms zwischen Rollen und Borden. Dies wiederum erfordert eine exakte Geometrie und hohe Oberflächengüte der Kontaktflächen.
Das Roller-Inspection-System der texanischen Firma Waveaxis nutzt für die präzise und schnelle Qualitätsüberprüfung von Rollenlagern ein automatisiertes Kamerasystem mit intelligenter Bildanalyse. Die kompakte Prüfmaschine kontrolliert 30 Zylinder pro Minute mit einer möglichen Länge bzw. Durchmesser von 5 bis 25mm hinsichtlich der Einhaltung enger geometrischer Toleranzen und auf ihre Oberflächenbeschaffenheit. Zylinder mit Größenabweichungen, Kratzrillen, Vertiefungen, Unebenheiten oder Plattstellen, welche die Lauffunktion und Haltbarkeit in der Praxis beeinträchtigen würden, werden mit einem Kamerasystem erkannt und ggf. aussortiert. Zur Inbetriebnahme sind für den bedienenden Mitarbeiter nur wenige einführende Klicks am Steuerdisplay notwendig, wie z.B. die Einstellung des Produkttyps und des gewünschten Messprogramms. Ein Wendelförderer führt dem Messsystem kontinuierlich Zylinder zu, welche von einem pneumatischen Pick&Place-Arm nacheinander unter drei kamerabasierte Prüfstationen platziert werden.
Abweichung von höchstens 4µm
Mit einer maximalen Messgenauigkeit von 19,8µm und einer maximalen Abweichung von 4µm prüft das Bildverarbeitungssystem dabei zuerst den Zylindermantel und im Anschluss Deckel sowie Boden auf Maßhaltigkeit und Oberflächengüte. Anhand der hinterlegten Soll-Maße und Toleranzen identifiziert das System Gut- und Schlechtteile und sortiert die analysierten Zylinder nach dem Aschenputtel-Prinzip aus. Der Fokus liegt dabei auf der exakten Bilderkennung unter hohen Systemgeschwindigkeiten. Waveaxis setzt dafür auf drei xiQ-Kameras von Ximea mit je 1,3MP. Diese sind über USB3.0 mit einem 64Bit-Dual Core PC mit Windows-Betriebssystem angeschlossen. Neben der Bildaufnahme und der Ausführung der Analysealgorithmen, erhebt das System zudem Qualitätsstatistiken. Die in der Kamera-Serie integrierten CMOS-Global-Shutter-Sensoren garantieren eine hohe Bildqualität ohne Smearing-Effekte, trotz der sich schnell bewegenden Lager. Sie ermöglichen exakte Messungen mit bis zu 60fps. Mit einem kompakten Formfaktor von 26x26mm sind die Kameras besonders platzsparend und zudem kostengünstig, dank der verwendeten CMOS-Sensoren von e2v. Die USB3-Schnittstelle mit 5GBit/s maximaler Bandbreite stellt die Übertragung der Bilder ohne Frameverlust sicher und macht die Systemintegration besonders einfach. Der Systemaufbau wird dabei von einer an das Kamerasystem gekoppelten koaxialen Beleuchtung mit einer starken homogenen Leuchtdichte sowie dem Einsatz telezentrischer Objektive unterstützt, die mit nur minimalen Verzerrungen für präzise Messergebnisse sorgen.
Fazit
Mit Einsatz des Roller-Inspection-System erreichen Hersteller von Zylinderrollenlagern eine vielfach schnellere und günstigere 100 Prozent-Qualitätsprüfung gegenüber mechanisch-taktilen oder manuellen Prüfverfahren. Dank der hohen Messgenauigkeit und der integrierten Statistikfunktion lassen sich eintretende Verschleißerscheinungen der produzierenden Maschine rechtzeitig erkennen. So kann der Hersteller Wartungsmaßnahmen einleiten, bevor die Produktionsmaschine Schlechtteile außerhalb des Toleranzbereichs fertigt. Dank des optischen Inspektionssystems erhält der Endkunde Zylinderrollenlager mit geringerer Reibung, höherer Belastbarkeit und Lebensdauer, was Wartungsaufwände sowie die daraus folgenden Stillstandzeiten und Kosten reduziert.
