VDI Überwachung von Robotermesszellen. Höhere Prozesssicherheit durch Messmittelüberwachung.

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1 0A VDI Überwachung von Robotermesszellen Höhere Prozesssicherheit durch

2 Warum ist eine Überwachung überhaupt nötig? In der heutigen Zeit sind konstante Kontrollen im Bereich der Qualitätssicherung nicht mehr wegzudenken. Stichprobenartig werden Bauteile, sowie komplette Chargen überprüft, um den steigenden Qualitätsanforderungen gerecht zu werden. Eine Überprüfung der Messmittel selbst wird hierbei oft vernachlässigt. Um die Richtigkeit der gemessenen Werte bei optischen Sensoren zu verifizieren ist daher eine regelmäßige nach VDI/VDE 2634 unabdinglich. Durch das entstehende Überwachungsprotokoll, in welchem detailliert die Abweichungswerte dargestellt werden, ist die Richtigkeit der zu messenden Größen bestätigt und kann auch in internen Audits als Zertifizierung herangezogen werden. Unser Portfolio umfasst hierbei folgende Kombinationen: Scanboxen aller lieferbaren Typen Individuell für den Einsatzzweck konzipierte Messzellen 8-Achs-Kinematiksysteme (Single oder Duplex Betrieb) Inhalt: 03 Definition 4 Messaufbau 5 Messablauf 5 Kugelstab Messung 6 Leistungsübersicht 7 Tetronom Messung 8 Leistungsübersicht 9 Tetronom Analyzer 10

3 Definition Jedes Messsystem sollte in regelmäßigen Abständen überwacht werden. Für optische Messzellen (Streifenlichtsensoren mit Roboterführung) gibt es bislang keine eindeutige Norm oder Vorschrift. In diesem Dokument wird eine Überwachung nach topometric-standard beschrieben. Diese orientiert sich an Normen wie die VDI/VDE /3 und der EN ISO Im Vorraus sollten die einzelnen Systemkomponenten bestehen aus: Sensor inkl. aller Messvolumen Kalibrierobjekten Photogrammetriesystemen Maßstäben nach VDI/VDE abgenommen werden. Durch diese Vorraussetzung kann eine qualitative Überwachung sicher gestellt und ein Fehler der Einzelkomponenten des Sensor ausgeschlossen werden. Eine Erweiterung der Überwachung um eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MSA) ist anhand der verwendeten Prüfkörper jederzeit möglich. 0A 04 Bild 1: Prozessfähigkeit

4 Messaufbau Der Messaufbau wird so gewählt das min. 2/3 des gesamten Messraumes abgedeckt werden. Bild 2: Mögliche Positionen des Prüfkörpers im Messraum Je nach Objektgröße und technischer Ausstattung wird dieses Grundprinzip nach VDI/VDE /3 den örtlichen Gegebenheiten angepasst. Messablauf Für eine aussagekräftige Überwachung werden mehrere Messreihen verteilt im Raum durchgeführt. Anhand der Überbestimmung der zu prüfenden Abstände sind grobe Fehler während der Überwachung auszuschließen - das mathematische Modell obliegt hierbei der Normalverteilung sowie der Methode der kleinsten Quadrate. Es werden pro Raumdiagonale sieben Messreihen durchgeführt. Daher ergibt sich bei vier Diagonalen eine Überbestimmung der zu prüfenden Längen mit je 28 Messungen. Bei Zellen mit Drehtisch erfolgt die Raumausrichtung der Diagonalen mittels des verbauten Drehtisches. 05 Bei Anlagen im Duplex Betrieb (Doppelständer) erfolgt der Aufbau von je zwei Diagonalen im Zentrum des Messvolumen. Zusätzlich kann eine kombinierte Messung mit dem Tetronom durchgeführt werden. Für jede Messreihe wird eine separate Photogrammetrie durchgeführt, die Temperaturen werden aufgezeichnet und in der Auswertung an die zu prüfenden Strecken angebracht. Der verwendete Prüfkörper ist durch seine Bauart und Materialeigenschaften als geschlossenes System zu betrachten. Er ist auch bei nicht Laborbedingungen sehr stabil und eignet sich daher auch für Messungen im industriellen Arbeitsumfeld.

5 Kugelstab Messung Der Kugelstab der Firma Aimess besteht aus dem Tragkörper, einem oder mehreren CFK-Stativen und beliebig vielen Kugelstabelementen (Tetronom Einzelstäben). Das Grundgerüst bildet ein Tragkörper aus CFK, auf dem die Auflagen (Reiter) der Antastelemente beliebig angeordnet werden können. Die Tetronom Einzelstäbe werden spannungsfrei durch Magnetkraft auf den Auflagen gehalten. Hierdurch werden Längenänderungen, bedingt durch Verspannungen des Systems, ausgeschlossen. Die Lagerung des Kugelstabes geschieht mittels stabiler, höhenverstellbarer Stative, um alle Ausrichtungen im Raum realisieren zu können. Ein Versetzen des Prüfkörpers innerhalb des Messvolumens ist binnen weniger Minuten zu bewerkstelligen. Leistungsspektrum 0A 06 Der Kugelstab wird den Anforderungen der VDI/VDE-Richtlinie 2617, /3 und DIN EN ISO gerecht. Mit ihm lassen sich sowohl optische Messzellen als auch KMGs großer Bauart abnehmen und überwachen. Auch für die Überwachung von mobilen Messgeräten wie Mehrgelenkmessarmen oder Lasertrackern eignet sich der Kugelstab. Bild 3: Tetronom Einzelstäbe

6 Kugelstab Messung Leistungsübersicht Realisierbare Längen des Grundkörpers Teilung (Kugelstab) Nutzbarer vertikaler Höhenbereich Unterstützte Technologien Antastelemente (Targets) Gewicht Komponentenlänge Kalibrierung mm bis mm 400 mm bis mm 400 mm bis mm (längenabhängig) Koordinatenmessgeräte (KMG) Theodolitmesssysteme Präzisionstachymeter Messarme Lasertracker Scannende Systeme Werkzeugmaschinen Roboter Matte Edelstahlkugeln ca. 3,5 kg/m inkl. Grundkörper und Distanzstäben bei einer Teilung von 400 mm mm Grundmodul mm je Zusatzmodul DAkkS- oder Werkskalibrierung 07 Bild 4: Kugelstab in Scanbox 6130

7 Tetronom Messung Tetronom Das Tetronom, das sich aus sechs Einzelstäben zusammensetzt, ist ein 3D-Prüfkörper in Tetraeder-Form. Aufgrund seiner dreidimensionalen Auslegung ermöglicht das Tetronom eine sehr effiziente Prüfung von 3D-Mess- und Werkzeugmaschinen. Mit einer einzigen Aufstellung werden neben der Antastabweichung sowohl die Maßstabs- als auch die Rechtwinkligkeitsbedingungen geprüft. Zusätzlich ist der direkte Vergleich unterschiedlicher Messsysteme möglich, sowohl taktil zu optisch, wie auch zu lasertechnischen Systemen. Leistungsspektrum Mit Hilfe des Tetronoms lassen sich periodische Prüfungen, Messmittelfähigkeitesuntersuchungen und Untersuchungen bezüglich des Temperaturverhaltens schnell und zuverlässig durchführen. Durch seine Gestaltung und die verwendeten Materialien erfüllt das Tetronom die Anforderung an einen Prüfkörper nach VDI/VDE 2617 und 2634 sowie der DIN EN ISO A 08 Bild 5: Tetronom mit 3-Punkt Auflage

8 Tetronom Messung Leistungsübersicht Realisierbare Längen Unterstützte Technologien Antastelemente (Targets) Größe des Targets Kalibrierung 400 mm Seitelänge Sondergrößen auf Anfrage Koordinatenmessgeräte (KMG) Theodolitmesssysteme Präzisionstachymeter Messarme Lasertracker Scannende Systeme Werkzeugmaschinen Roboter Matte Edelstahlkugeln 38,1 mm DAkkS- oder Werkskalibrierung 09 Bild 6: Tetronom in Scanbox 5120

9 Tetronom Analyzer Zur Auswertung der Messungen wird das Programm Tetronom Analyzer der Firma Aimess hinzugezogen. Die Bestimmung der Kugelmittelpunkte des Artefaktes wird nach Gauss durchgeführt. Das Programm bietet durch seine datenbankgestützte Auswertung die Möglichkeit, schnell und effizient Überwachungsprotokolle zu erzeugen und bereits bestehende Messungen zu verwalten. Die Parameter der Messmaschinen lassen sich hierbei ebenso individuell anlegen, wie auch die Konfigurationen der verwendeten Prüfkörper. Zudem besteht die Möglichkeit vorab Prüfpläne mit grafischer Aufbauunterstützung zu erzeugen. Das entstehende Protokoll ist grafisch sowie alphanumerisch konform mit DIN EN ISO und VDI/VDE 2617/2634 1/3. 10

10 Bild 7: Zusammenfassung der Messergebnisse C C C C C C C C C Deviation [µm] MPE+ MPE- Schritt Length [mm] Bild 8: Grafischer Abweichungsverlauf

11 Ansprechpartner: Stefan Findeis Abteilungsleiter Optische Messtechnik Thomas Reyer Sales Manager topometric GmbH Wilhelm-Zwick-Straße Göppingen Tel.: Fax: info@topometric.de