Steuergeräte und Mehrstellen-Messsysteme sind Prüfstationen für die Maß- und Formprüfung, die zahlreiche Größen an einem Werkstück gleichzeitig erfassen, über eine Kombination aus induktiven LVDT-Tastern, Wegaufnehmern, pneumatischen Messdornen und speziellen Messtastern. Von KMG unterscheiden sie sich dadurch, dass es sich um feste Stationen handelt, die einem einzelnen Werkstück oder einer Familie ähnlicher Werkstücke gewidmet sind, mit extrem kurzen Messzeiten (Sekunden) und sehr hoher Ausbringung. Sie sind das ideale Mittel für die 100-%-Maßprüfung in Serienfertigungen mit hohen Stückzahlen.
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Aufbau und Funktionsprinzip
Eine Mehrstellen-Prüfstation besteht aus einem steifen Traggestell (in der Regel aus Granit oder Grauguss), aus Werkstückaufnahmen, aus einer Reihe induktiver LVDT-Taster oder pneumatischer Messdorne, die an genau festgelegten Stellen die zu prüfenden Maße erfassen, sowie aus einem elektronischen Mehrkanal-Steuergerät, das alle Signale gleichzeitig aufnimmt und in Maßwerte umsetzt. Die zugehörige Software vergleicht die Messwerte mit den Toleranzen und liefert ein Gut-/Schlecht-Urteil, SPC-Statistiken, ein Datenarchiv und Alarmsignale für den Prozess.
LVDT-Taster und pneumatische Messdorne
Induktive LVDT-Taster (Linear Variable Differential Transformer) sind Wegaufnehmer, die die veränderliche induktive Kopplung zwischen einer Primär- und zwei Sekundärwicklungen nutzen, um eine zum Weg der beweglichen Achse proportionale Spannung zu erzeugen — mit Auflösungen im Bereich von einem Zehntel Mikrometer und ausgezeichneter Linearität über den Arbeitsbereich. Pneumatische Messdorne nutzen die Änderung von Durchfluss oder Druck der Luft, die durch Düsen nahe am Werkstück strömt: Das berührungslose Prinzip ist ideal für empfindliche Oberflächen oder heiße Teile.
Anwendungen
Mehrstellen-Prüfstationen werden eingesetzt für die Maßprüfung gedrehter und geschliffener Serienteile (Wellen, Kolbenringe, Zahnräder, Wälzlager, Ventile), für die Prüfung geometrischer Kenngrößen von Einspritzdüsen und Hydraulikpumpen, für die Prüfung von Motorbauteilen sowie für die Messung von Gewinden, Bohrungen, Nuten und Radien. Die Zykluszeit von typischerweise wenigen Sekunden pro Teil ermöglicht die 100-%-Prüfung der Fertigung und die unmittelbare Einbindung in die automatisierte Linie.
Software und Einbindung
Die Software steuert die automatische Kalibrierung der Sensoren mit Referenzmastern, die Festlegung der Annahmetoleranzen, die Berechnung abgeleiteter Werte (Unrundheit, Konizität, Parallelität), die Maßberichterstellung, SPC- und Fähigkeitsstatistiken (Cp/Cpk) sowie die Schnittstelle zu SPS und MES für die automatische Übermittlung des Urteils. Die digitale Anbindung (Profinet, OPC UA, MQTT) ermöglicht die Einbindung in eine Industrie-4.0-Umgebung mit Cloud-Archivierung und Prozessanalytik.
Auswahlkriterien
Die Auswahl einer Mehrstellen-Prüfstation richtet sich nach Größe und Geometrie des Werkstücks, nach der Anzahl der zu prüfenden Maße, nach den geforderten Toleranzen, nach der zulässigen Zykluszeit, nach den Umgebungsbedingungen (Temperatur, Staub, Schwingungen), nach der Einbindung in die Linie und nach der Umrüstbarkeit auf neue Produktvarianten. Eine auf die jeweilige Anwendung zugeschnittene Auslegung ist die Regel: Jede Station ist eine maßgeschneiderte Lösung, die vor dem Produktionseinsatz durch MSA- und Gage-R-und-R-Analysen abgesichert wird.
Die neuesten Stationen binden eine Rückführung zur Werkzeugmaschine ein: Der am Fertigteil erfasste Maßwert dient zur automatischen Korrektur der Prozessparameter (Werkzeugkorrektur, Bearbeitungsoffsets) und verwirklicht damit eine echte Closed-Loop-Manufacturing-Logik, die den Ausschuss senkt und die Prozessstabilität erhöht.
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