Eine perfekte Symbiose aus Messtechnik und Automation

Selbst für Geld gibt es nicht alles zu kaufen. Das musste ein Automobil-Zulieferer auf der Suche nach einer Prüfmaschine für Kolbenringe feststellen. Also baute er sie selbst – zusammen mit Schneider Messtechnik. Die Maschine läuft preiswert und zuverlässig.

In Wahrheit ist es etwas komplizierter, aber je höher die Verdichtung eines Motors, desto mehr müssen Kolbenringe leisten. Einer der bekanntesten und weltweit tätigen Hersteller von Kolbenringen hat einen so genannten U-Flex-Ring entwickelt, einen Ölabstreifring aus Stahldraht, der neben dem Kompressionsring und dem Mittelring die drei Kolbenringe eines normalen Motorkolbens bildet. Diese Art der Abdichtung, so der Hersteller, habe sich erst in den letzten Jahren in der Großserie am Markt durchgesetzt. Eingesetzt wird der Ring beispielsweise in dem für BMW und PSA gemeinsam entwickelten Motor, der sowohl im Mini als auch in Fahrzeugen von Peugeot und Citroen zum Einsatz kommt. Qualitäten hat der Ring gerade hinsichtlich Ölverbrauch und niedrigen Reibwerten.

Geringe Toleranzen - auch in der Großserie

Spezialisiert auf diese Ringe ist das niedersächsische Werk des Automobilzulieferers. Den Niedersachsen fiel die Aufgabe zu, das Teil zu industrialisieren, sprich, aus einem funktionierenden Prototypen ein richtiges Serienteil daraus zu machen. Soll heißen, dass neben der technischen Qualität des Produktes auch die Fertigungskosten stimmen müssen. Aufgrund seiner Beschaffenheit und sehr kleiner Toleranzen im Hundertstel-Bereich stellt jedoch die gleichermaßen zuverlässige wie schnelle Vermessung des U-Flex-Rings, von dem alleine im niedersächsischen Werk zirka 250.000 Stück pro Monat gefertigt werden, ein großes Problem dar. Selbst bei Ringen für die so sensible Formel 1 erfolgte die Prüfung bisher lediglich unter dem Mikroskop in 25-facher Vergrößerung. Die Niedersachsen setzten bislang auf die vollständige Sichtkontrolle durch vier Mitarbeiterinnen, die die Ringe zudem im 2-Schicht-Betrieb befettet sowie anschließend sortiert und verpackt haben. Die geschulten Augen prüften in diesem Zuge das Profil des U-Flex-Rings, während die Wanddicke von einem externen Dienstleister zu monatlichen Kosten im mittleren fünfstelligen Euro-Bereich vermessen wurde.

Um den Ring wirtschaftlich und in höchster Qualität zu produzieren, war also eine Maschine gefragt, die eine optimale Verbindung aus Messtechnik und Automation darstellt. Aber genau an diesem Punkt steckte das eigentliche Problem, denn es gab keinen Messautomaten zur Prüfung von derartigen Kolbenringen auf dem Markt. „Da unser Wettbewerb bereits an dieser Aufgabe scheiterte, war dieses Projekt für uns natürlich umso reizvoller. Wir bildeten ein internes Projektteam, das von der Angebotsabgabe über die Ausarbeitung bis hin zur Ablaufplanung gleichermaßen zielgerichtet wie auch konstruktiv mit den Experten unseres Auftraggebers zusammenarbeitete. Das Ergebnis war schließlich eine auf unserem VideoCAD-System basierende Sonderkonstruktion, bei der die Herausforderung für uns insbesondere im Modul 2 lag. Wir sehen in diesem Referenzprojekt im Übrigen auch eine interessante Lösung für andere potenzielle Kunden“, berichtet Uwe J. Keller, Marketingleiter bei Schneider Messtechnik.

In vier Sekunden 100 Messungen

VideoCAD bietet in Verbindung mit der in Modul 1 eingesetzten Mess- und Auswertesoftware „Saphir“ ein vielseitiges Anwendungsspektrum. Beim Modul 2 hat Schneider Messtechnik softwareseitig auf eine Standard-Steuerung von Siemens zurückgegriffen – eine gleichermaßen bekannte wie bewährte Lösung, auf die die Messspezialisten beispielsweise auch schon bei Kurbelwellen Ladesystemen erfolgreich vertraut haben. Die Verknüpfung zu „Saphir“ war somit auch kein Problem.

Beim Einsatz der beiden Module in der Endkontrolle – einem im niedersächsischen Werk fest in die Fertigung integrierten Arbeitstakt – ist der Ablauf wie folgt: Die in einer Säule übereinanderliegenden Ringe werden durch einen Schieber in Modul 1 eingeführt. Hier findet die Vermessung der Wanddicke, des Außendurchmessers sowie aller Segmente an jedem U-Flex-Ring mit einer Messgenauigkeit von ± 2,5 µm statt. Pro Ring sind das also rund 100 Messungen, die alle innerhalb einer bestimmten Spezifikation liegen müssen. Im Anschluss daran wird das Teil vom Modul 2 aufgenommen. Dort erfolgt – während des Transports von der Be- zur Entladestation an einem rotierenden Werkzeug – mit mehreren Kameras und einer Genauigkeit von ± 2,0 µm die Messung der Laufflächenbreite im Profil sowie der Formabweichung der einzelnen Segmente. Dieser Messablauf war im Übrigen entscheidend für die Realisierung der geforderten Taktzeit von vier Sekunden. Abschließend werden die Teile, ausgerichtet auf einer Transportpappe – jeweils 85 Ringe übereinander – abgelegt, wie sie letztlich auch zum Kunden geliefert wird. „Ein Mitarbeiter bestückt Modul 1 und entnimmt die bestückten Transportpappen aus Modul 2. Alles andere läuft vollautomatisch. Die beiden Schneider-Module haben zwar unterschiedliche Aufgaben, arbeiten aber zusammen. Während Modul 1 auf einer Standardlösung basiert, kommt bei Modul 2 eine Sonderkonstruktion mit speziellen Kameras zum Einsatz. Das System läuft seit September 2009 perfekt“, ergänzt Axel Adams, der zuständige Gebietsverkaufsleiter bei Schneider Messtechnik.

Die Maschine von Schneider Messtechnik hat sich in der Praxis bewährt und bietet den Niedersachsen diverse Möglichkeiten: So kann die Endkontrolle nicht nur genauer, sondern auch rationeller durchgeführt werden. Die Leistungen des externen Dienstleisters bei der Wandmessung sind nicht mehr erforderlich. Zudem müssen auch nicht mehr vier Mitarbeiterinnen für die Sichtkontrolle der U-Flex-Ringe eingesetzt werden. Durch die neue Maschine werden alle Messergebnisse dokumentiert. Dieses stellt für den Automobilzulieferer einen wichtigen Schritt dar, denn es ist davon auszugehen, dass zukünftig die Kunden nur noch vollständig gemessene und dokumentierte Teile bei bestimmten Merkmalen akzeptieren.

Die Vorteile der Maschine von Schneider Messtechnik sind offensichtlich: Das System gibt dem Anwender die Möglichkeit, Kosten zu reduzieren sowie den Kunden eine 100%-Kontrolle inklusive Dokumentation anzubieten. Zumal auch der Service von Schneider Messtechnik die Niedersachsen vollauf überzeugt und die Maschine wie geplant läuft. Sie prüft alle vier Sekunden einen Ring und sortiert Ausschussteile zuverlässig aus, womit die Erwartungen der Messtechniker absolut erfüllt werden. Das Besondere an diesem System ist die Verbindung aus Messtechnik und Automation – diese stellt sicherlich auch die Zukunft dar.

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