Bei der Herstellung von Planetenrädern für 9-Gang-Automatikgetriebe setzt ein internationaler Automobilhersteller auf Hochgeschwindigkeitswälzfräsmaschinen mit einem integrierten Bildverarbeitungssystem, damit der Maschine ohne Zeitverlust stets nur die richtigen Rohlinge zugeführt werden.

Das Flexible Hobbing Center 80 von Felsomat macht aus einem glatten Rohling je nach Voreinstellung der Maschine ein sauber gefrästes Planetenrad mit individueller Verzahnung. Wenn es auf Hochtouren läuft, dann bearbeitet es Werkstücke innerhalb von weniger als 7 Sekunden, bei der zeitgleichen Bearbeitung von zwei Werkstücken sogar in nur 6 Sekunden. Eine Kamera sorgt dabei für die Prüfung der Rohlinge, eine Bildverarbeitungssoftware gibt letztlich die Werkstücke frei.

Sehr schnelle Bearbeitung
Die äußerst kurze Bearbeitungszeit erreicht das Flexible Hobbing Center, kurz FCH, unter anderem dank eines integrierten Beladesystems, das im Vergleich zu vorherigen Systemen weniger menschliche Arbeitskraft erfordert. Der sogenannte Skewer Table wird initial von einem Produktionsmitarbeiter bestückt und steht dann für die Fräsmaschine zur Verfügung. Startet das Bearbeitungsprogramm, ist grundsätzlich keine Beaufsichtigung durch das Bedienpersonal nötig: Ab dann hat das Bildverarbeitungssystem In-Sight 7010 von Cognex, bestehend aus Kamera und Bildverarbeitungssoftware, ein Auge auf die Zuführung der richtigen Rohlinge und stellt innerhalb von Millisekunden fest, ob auch das korrekte Material eingespeist wird.

Millisekunden-Rohling-Check
Die kompakte Smart-Kamera ist direkt an der Werkstückzuführung des FHC 80 installiert. In etwa 50 Zentimetern Abstand befindet sich eine Kippeinheit mit zwei Dornen, die in waagrechter Position über eine automatische Zuführung bestückt wird. Die Kippeinheit schwenkt zurück in die Senkrechte, direkt vor die Linse des In-Sight 7010, deren Fokus bereits anwendungsspezifisch voreingestellt ist. Die Kamera nimmt im Gegenlicht ein Bild vom rechten Rand der Rohlinge auf und gleicht die so erfassten Maße der Kanten softwareseitig mit den Soll-Vorgaben des vorher gewählten Fräsprogrammes ab.

Bei Felsomat wurden acht verschiedene Prüfprogramme auf dem Bildverarbeitungssystem hinterlegt. Drei Kriterien sind zu prüfen: Die grundsätzliche Anwesenheit eines einzelnen oder zweier Werkstücke, das Vorhandensein des richtigen Typs und dessen korrekte Lage. Ob das Werkstück ein Rohling oder bereits bearbeitet ist, wird hier ohne Prüfung als „OK“ bewertet – die Prüfung dieses vierten Kriteriums kann der Kunde bei Bedarf und unter Zuhilfenahme einer extra Beleuchtung jederzeit ergänzen.

Bildverarbeitungssystem gibt Werkstücke frei
Erkennt die Software des Bildverarbeitungssystems, dass eines der Kriterien nicht erfüllt ist, wird dieses im Kontroll-Panel der Anlage rot markiert, und die Maschine schleust das entsprechende Werkstück über die so genannte N.O.K.-Schublade (N.O.K. steht hierbei für Not O.K. - nicht in Ordnung) aus. Dies geschieht zum Beispiel, wenn der Istwert der Kantenlänge des Rohlings vom vorgegebenen Sollwert in der Programmierung abweicht – dann liegt wahlweise ein falscher Rohling auf oder er wurde verkehrt herum aufgenommen. An dieser Stelle muss dann wieder das Bedienpersonal eingreifen und prüfen, ob die Werkstücke im Skewer Table zum voreingestellten Bearbeitungsprogramm passen und korrekt zugeführt werden. Das Prüfprogramm des Bildverarbeitungssystems verhindert auf diese Weise eine falsche Bestückung der Fräsmaschine und damit deren eventuelle Beschädigung. Eine weitere mögliche Fehlermeldung ist auch das simple Fehlen eines Werkstücks. Zwar stellt schon die Vorschubkontrolle bereits bei der automatischen Bestückung fest, ob die richtige Anzahl an Teilen auf den Dorn geschoben wird, jedoch erst das In-Sight-System verifiziert zuverlässig, ob „Teil vorhanden“ gilt oder nicht. Steht für das einzelne oder beide Werkstücke die Markierung aller Kriterien auf grün, erhält der Greifer das Signal, die Rohlinge vom Dorn aufzunehmen und auf eine Bearbeitungsspindel zu stecken, die dann in den sicher abgeschirmten Bearbeitungsraum geschwenkt wird.

Kostengünstig und einfach zu realisieren
Felsomat liefert neun Maschinen an seinen Automotive-Kunden. Bei der Auswahl des passenden Bildverarbeitungssystems fiel die Wahl auf das Cognex System In-Sight 7010, weil es bei einer für die Anwendung ausreichenden Auflösung von 800 x 600 Pixel mit seinem Preis-Leistungs-Verhältnis überzeugte. Die funktionsbereite Integration der Lösung verantwortete i-mation. Die individuelle Einstellung des Systems ließ sich innerhalb der flexiblen In-Sight Explorer EasyBuilder Benutzeroberfläche einfach realisieren. In wenigen Schritten wurden mit verschiedenen nutzerfreundlichen Tools per Drag-and-Drop die Messkriterien konfiguriert, wie etwa die Kantenlängen der Werkstücke in den verschiedenen Produktionsprogrammen.

Insgesamt dauert der einfache Prüfvorgang durch das Bildverarbeitungssystem nicht mehr als dreißig Millisekunden, und die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung kann quasi ungebremst fortgesetzt werden. Denn in der Automotive-Fertigung kommt es auf eine kosteneffiziente und schnelle Fertigung an und es gilt: Wer bremst, verliert.