Höchste Genauigkeit für die Messtechnik

Feinfühlig und selbstständig

Automatisierte Kalibrierung von Messmitteln. Der sensitive Kuka-Roboter LBR iiwa automatisiert den Kalibriervorgang von unterschiedlich großen Messmitteln bei Perschmann Calibration.

Der LBR iiwa kann feinfühlig verschiedene Messmittel aus einem Materialbereitstellwagen aufgreifen und diese dem Hexagon-KMG zum Kalibrieren zuzuführen: © Kuka

In der Messtechnik zählt allein höchste Präzision – an sich ideale Voraussetzungen für den Einsatz von Robotern. Für die effiziente Auslastung müssen sie allerdings verschieden große Gegenstände greifen können, ohne diese zu beschädigen. Bei dem Messtechnikspezialisten Perschmann Calibration übernimmt der Kuka-Roboter LBR iiwa die Bestückung eines Koordinatenmessgerätes (KMG) und automatisiert damit den Kalibrierungsprozess. Die Messmittel sind mit Codes ausgestattet, die der Anlage mitteilen, welche Messungen vorgenommen werden sollen.

„Ein menschliches Haar ist etwa 50 Mikrometer dick, die Fäden einer Spinne etwa fünf Mikrometer. Die Genauigkeit, mit der wir bei Perschmann Calibration Messmittel kalibrieren, beträgt rund 0,5 Mikrometer“, erklärt Dr. Detlef Rübesame, Geschäftsleiter Technik bei Perschmann Calibration. Der Kalibrierdienstleister aus Braunschweig ist auf die Kalibrierung von Handmessmitteln spezialisiert, unter anderem werden Lehren wie Dorne und Einstellringe hochpräzise geprüft. Die Messmittel müssen in regelmäßigen Abständen kalibriert werden. Kunden des Unternehmens kommen aus dem klassischen Maschinenbau, der Automobilbranche oder aus dem Flugzeugbau und setzen die Messmittel zur Qualitätssicherung ihrer Fertigungsprozesse ein.

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Es geht um höchste Genauigkeit
Messmittel müssen nach ISO 9001-Norm regelmäßig kalibriert werden, um die internationalen Qualitätsstandards zu erfüllen. Im Kalibrierungsprozess werden so exakte Werte gemessen, dass sogar kleine Staubpartikel die Messung beeinflussen können. Auch die Temperatur beeinflusst das Ergebnis der Messung. Daher wird nicht nur die Temperatur im Messraum konstant gehalten, und auch die Messmittel selbst werden für eine definierte Zeit klimatisiert

Mittelständische Unternehmen wie Perschmann Calibration sind fortwährend auf der Suche nach zukunftsweisenden Lösungen, um in ihrem Geschäftsfeld wettbewerbsfähig zu bleiben. „Das Unternehmen Hexagon, von dem auch das Koordinatenmessgerät stammt, hat uns in Zusammenarbeit mit Kuka ein Konzept vorgestellt, wie wir unseren Kalibrierungsprozess automatisieren und so noch kundenfreundlicher – also viele verschiedene Messmittel in kürzerer Zeit – kalibrieren können. Die Idee haben wir gleich aufgegriffen“, berichtet Detlef Rübesame. Seit gut einem Jahr steht bei Perschmann Calibration die Flex-Fellow-Lösung, auf der der sensitive LBR iiwa (intelligent industrial work assistant) verbaut ist. Er kann feinfühlig verschiedene Messmittel aus einem Materialbereitstellwagen aufgreifen und diese dem Hexagon-KMG zum Kalibrieren zuzuführen. Der Roboter, der auch zur Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) geeignet ist, arbeitet im Drei-Schicht-Betrieb.

Vollautomation durch Industrie-4.0-Elemente
„Die ultra-hoch genaue Leitz PMM-C ist ideal für anspruchsvolle Messaufgaben geeignet. Mit einer erhöhten Genauigkeit im unteren Sub-Mikrometer Bereich werden verschiedene Messmittel zuverlässig kalibriert“, sagt Felix Balzer, Manager R&D Sensors and Machines bei Hexagon Manufacturing Intelligence. Die Vorteile, die sich für Perschmann durch die roboterbasierte Applikation ergeben, sind vielfältig: Der Vorgang wird verkürzt, und der Kalibrierungsprozess kann kundenorientierter ausgerichtet werden, denn Sammelbearbeitungen verschiedener Messmittel sind mit dem Leichtbauroboter kein Problem mehr. „Die Automatisierung ist sinnvoll, da wir mit sehr großer Stückzahl arbeiten. Außerdem ist die Anlage so abgestimmt, dass sie auch längere Zeit autonom arbeiten kann“, erklärt Detlef Rübesame. Eine wichtige Frage in der Planung zur Produktionsumstellung war, wie das KMG und der LBR iiwa die vielen unterschiedlichen Geometrien der Messmittel erkennen und zuordnen können. Diese Herausforderung löst das Messmittel selbst, indem es den Messvorgang steuert. Mit einem Data-Matrix-Code ausgestattet, leitet es alle wichtigen Informationen wie Messmittelart oder Durchmesser an das KMG weiter. Über diesen speziellen Data Matrix Code (DMC) kann das KMG die Messung selbstständig einleiten; der Eingriff eines Mitarbeiters ist nicht mehr notwendig.

Der zweite große Vorteil der Anlage ist, dass der Roboter erkennt, wenn ein Fach leer ist und daraufhin eigenständig das nächste volle ansteuert. Ein echter Mehrwert, denn somit kann der Roboter die Nachtschicht autonom durcharbeiten.

Handling verschiedener Messmittel
Die Flex-Fellow ist eine Komplettlösung, bestehend aus einer Roboterplattform, auf der der MRK-fähige Roboter LBR iiwa aufgebaut ist. Dazu stehen zwei Transporteinheiten mit Staplertaschen bereit. Im ersten Arbeitsschritt bewegt sich der LBR iiwa zur ersten Transporteinheit und prüft, ob sich in den einzelnen Rutschen Messmittel befinden. Anschließend entnimmt er diese und führt sie in der richtigen Position dem Lesegerät zu. Neben dem Scannen wird das Messmittel auch mit Luft abgeblasen, um eventuell vorhandenen Staub zu beseitigen und die Messung nicht zu verfälschen. Nachdem das System erkannt hat, um welches Messmittel es sich handelt, spannt es der Roboter in die Aufspannvorrichtung. Anschließend beginnt das KMG den Kalibriervorgang. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, greift der Roboter das Messmittel wieder auf und platziert es in der zweiten Transporteinheit. Währenddessen werden die Informationen über den Kalibriervorgang an einen Computer übermittelt, wo das Zertifikat für jedes Bauteil erstellt wird. pb

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