Messung von Durchmesser, Exzentrizität & Rundheit

Zur präzisen 3D-Vermessung von Schraubenfedern und anderen Bauteilen hat das Unternehmen Qsigma das Messsystem Spring Measurement System (SMS) entwickelt. Zum Einsatz kommt es unter anderem bei der Entwicklung von Prototypen und der 100%-Kontrolle von Serienteilen. Mit dem SMS erfolgen eine automatische Federerkennung, die Auswertung der Drahtkontur und die Ermittlung des Drahtdurchmessers, selbst wenn dieser starken Schwankungen unterliegt.

Der Sensor scanCONTROL 2950 besitzt ein großes Messfeld sowohl in Z- als auch in X-Richtung. Damit werden Federn bis zu einer Höhe von 70 cm und radial bis zu 30 cm äußerst schnell gescannt. Die breite Linie bei gleichzeitig hoher Punktdichte ermöglicht die präzise Auswertung des Drahtdurchmessers. 

Die Vertical Gauging Unit (VGU) ist ein automatisiertes System für die präzise Durchmesserprüfung von Wellen und Achsen. Das System nutzt vier optische Mikrometer und einen Laser-Abstandssensor, die präzise Messungen im 24/7 Betrieb durchführen. Dadurch werden Zykluszeiten und Genauigkeiten, die unerreichbar für manuelle Messverfahren sind.

In einigen Anwendungen ist es essentiell in Bohrungen zu messen. Dabei kann generell die Tiefe oder die Wandstruktur einer Bohrung erfasst werden. Dafür geeignet sind ausschließlich konfokale Miniatursensoren mit 4 mm Außendurchmesser in axialer oder radialer Ausführung. Triangulationssensoren würden wegen der Abschattung des Lasers in Bohrungen keine Messergebnisse leisten.

Bremsscheiben unterliegen im Einsatz höchsten Beanspruchungen und sind für die Sicherheit an Fahrzeugen verantwortlich. Schon allein deswegen werden Bremsscheiben in Prüfständen auf Herz und Nieren geprüft. In speziellen Prüfständen werden Bremsscheiben auf verschiedene Eigenschaften bei einer Drehzahl von ca. 2000 U/min geprüft. Zur Prüfung der geometrischen Eigenschaften wie Konzentrizität, Dicke oder Verschleiß werden kapazitive Sensoren verwendet. Da die Verformungen nur im hundertstel Mikrometerbereich ablaufen, kommen dafür nur sehr präzise Sensoren in Frage. Zur Überprüfung der thermischen Eigenschaften der Bremsscheibe werden die Infrarot-Sensoren thermoMETER eingesetzt. Damit kann die absolute Temperatur überwacht werden, sowie der Thermodrift über längere Zeit festgestellt werden.

In der Metallindustrie werden gewalzte Bänder zum Transport auf Coils gehaspelt. Bei der weiteren Verarbeitung, wenn Coils abgerollt werden, ist es wichtig, wie viel Material bereits abgewickelt wurde. Diese Aufgabe ist durch den Einsatz eines optischen Längensensors optoNCDT ILR einfach zu lösen. Er misst laufend auf die Oberfläche des Coils, zum Zentrum gerichtet. Durch das Abhaspeln verringert sich die Dicke des Coils, was durch Abstandsvergrößerung der Coil-Oberfläche zum Sensor erfasst wird. Mit Hilfe bestimmter Algorithmen kann über die Coildicke auf die Materiallänge zurückgeschlossen werden.

In der Metallindustrie werden gewalzte Bänder zum Transport auf Coils gehaspelt. Bei der weiteren Verarbeitung, wenn Coils abgerollt werden, ist es wichtig, wie viel Material bereits abgewickelt wurde. Diese Aufgabe ist durch den Einsatz eines optischen Längensensors optoNCDT ILR einfach zu lösen. Er misst laufend auf die Oberfläche des Coils und erfasst damit den Durchmesser. Durch das Abhaspeln verringert sich der Durchmesser des Coils, was durch Abstandsvergrößerung der Coil-Oberfläche zum Sensor erfasst wird.

Unterschiedliche Formen von Katalysatoren erfordern für die Edelstahlummantelung eine genaue Maßhaltigkeit. Für runde Katalysatoren werden daher Edelstahlrohre in einem speziellen Messsystem einer Durchmesserkontrolle unterzogen. Ein konfokaler Sensor misst den Abstand zum Rohr, das um 360° rotiert wird. Direkt gemessen wird der Außendurchmesser, Hüll- und Pferchkreis wird durch softwareseitige Berechnungen ermittelt. Je nach Katalysatorgröße verfährt der Sensor in horizontaler Richtung.

Zur Verschleißkontrolle der Extruderbohrungen wurde das System idiamCONTROL entwickelt. Der Messzylinder wird in die Gehäusebohrung eingeführt und bis zum stromaufwärtigen Ende geschoben. Beim Zurückholen des Zylinders erfassen mehrere kapazitive Sensoren den Gehäusedurchmesser auf mehreren Spuren. Speziell für Doppelschnecken-Extruder besitzt der Messzylinder zwei Metallstifte, die am Sattel der zwei Bohrungen entlang laufen und dadurch ein Verdrehen des Zylinders verhindern.

Bei der Herstellung von Kabel werden Umbänderungsmaschinen eingesetzt, um Kabel mit einem Schutzmantel zu versehen. Der Draht läuft zentral durch eine Rolle, auf der das Umbänderungsmaterial gewickelt ist. Damit die Spannung des Materials ständig konstant bleibt, muss der Durchmesser der Rolle ständig erfasst werden. Herausforderung dabei sind die Metallstäbe, die laufend den Messbereich kreuzen sowie die verschiedenen Materialien zur Umbänderung, die von matt oder auch glänzend sein können.

Beim schwedischen Automobilhersteller Volvo werden vor der Montage der Motoren bei allen Lagerschalendeckel automatisch die Anwensenheit der Lagerschale geprüft. Per Roboter werden die Lagerschalendeckel in das Lichtband eines optischen Mikrometers gehalten. Da die Lagerschale und der Lagerschalendeckel eine Teil des Lichtbandes verdecken, kann eine zuverlässige IO/NIO Prüfung erfolgen.

Die Erfassung von Oszillation ist eine häufig auftretende Messaufgabe. In Forschung und Entwicklung, in Maschinen und Anlagenbau sowie der Produktionssteuerung treten Oszillation auf und werden mittels Sensoren erfasst. Oszillation als Messgröße zeichnen sich meist durch eine hohe Frequenz und wechselnde Amplituden aus. Zur Oszillationsmessung müssen die Messgeräte daher ebenfalls eine hohe Messgeschwindigkeiten bei hoher Genauigkeit vorweisen, um präzise Messergebnisse zu erhalten. Besonders Laser-, kapazitive und Wirbelstromsensoren sind zur Erfassung von oszillierenden Objekten geeignet.

Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeiten von Riemenscheiben sind für eine lange Lebensdauer Durchmesser und Zentrizität entscheidende Merkmale. In einem speziellen Prüfstand werden diese Kriterien mit vier digitalen Mikrometern optoCONTROL überprüft. Jeweils zwei Sensoren erfassen auf einer Ebene den Kopfkreisdurchmesser der Scheibe.

Das Gehäusebohrungs-Messgerät idiamCONTROL erfasst den Verschleiß in den Achterbohrungen von Extrudermaschinen durch Messung des Innendurchmessers. Dazu wird ein Messmolch in die Bohrung geschoben. Ein integrierter kapazitiver Doppelsensor misst den tatsächlichen Bohrungsdurchmesser. Zusätzlich wird mit einem Kabellängen-Messsystem die Sensorposition in der Bohrungslängsachse erfasst. Jeder Sensorposition wird damit ein Durchmesser zugeordnet.

Laut ISO 18084:2011 unterliegen die Presswerkzeuge für die Tablettenproduktion einer regelmäßigen Qualitätskontrolle. Aufgrund komplexer Geometrie und stark reflektierender Oberfläche war eine automatische Inspektion von Stempeln und Matrizen bislang schwierig. Erst der Einsatz eines konfokalen Sensors (confocalDT 2451) und eines optischen Mikrometers (optoCONTROL 2600) zusammen mit einer präzisen Bewegung mit 5-Freiheitsgraden ermöglichte die Entwicklung von „Ti-1“. Ti-1 ist ein komplexes Messsystem mit USB-Schnittstelle und spezieller Software für die geometrische und visuelle Inspektion von Werkzeugen.

Rund geschliffene Edelstahl-Metallstempel werden in einer vollautomatischen Messanlage hochgenau vermessen. Zur Erfassung von Rundheit, Konzentrizität und Durchmesser werden zwei optoCONTROL Mikrometer eingesetzt.

Beilagscheiben sind heutzutage ein Hilfsstoff der in allen Industriebereichen verwendet wird. Da diese meist aus unterschiedlichen Legierungen bestehen und auch in allen Größen und Dicken benötigt werden, sind die Anforderungen an die Hersteller sehr hoch. Um dem Kunden ein sortenreines und qualitativ hochwertiges Produkt anbieten zu können, werden die Dicke und der Durchmesser vor dem Verpacken überprüft. Für diese Sicherstellung wurde ein scanCONTROL 2910-50 verwendet.

Bei der Herstellung von Bändern und Folien führen die heute hohen Walzgeschwindigkeiten von bis zu 2700 m/min. zu erhöhter Schwingneigung der Walzgerüste. Kleinste, im μm-Bereich liegende Unregelmäßigkeiten der Walzkontur erzeugen Querrillen auf dem Walzgut und verschlechtern deutlich die Qualität des Produktes. Zur Qualitätssicherung wird ein hochgenaues Rundheitsmesssystem für Walzen notwendig, bei dem ein Wirbelstromsensor die Oberflächenkontur der Walze erfasst. Umgebungsbedingungen wie Staub und Öl dürfen die Messergebnisse nicht beeinflussen. Rechnergestützt kann die Winkellage von Unrundheiten sowie die Häufung und Periodizität von Rundheitsfehlern dokumentiert werden.

Bei Walzvorgängen von Metallen, Kunststoffen oder anderen Materialien ist der Rundlauf der Walze ein entscheidendes Kriterium. Auch bei Rollen, die hohe Geschwindigkeiten drehen müssen ist eine Unwucht sogar gefährlich. Deshalb gilt es vor oder auch während der Anwendung die Rundheit der Walze zu messen. Bei allen folgenden Verfahren misst ein Sensor direkt auf die Walze und stellt die Ovalität fest. Bei Walzen aus poliertem Metall wird das berührungslose Wirbelstromverfahren verwendet. Für Walzen aus anderen Werkstoffen werden Sensoren der Prinzipien Kapazitiv oder Laser-Triangulation eingesetzt.