Fraunhofer IWU mit drei Weltneuheiten auf der Automatica 2014

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Ein Roboter mit Feingefühl: Automatisierungslösung für das Gewindelehren

Eine weitere Weltneuheit des Fraunhofer IWU betrifft einen grundlegenden Qualitätsprozess im Maschinen- und Anlagenbau: die Prüfung von Gewinden, auch als Gewindelehrung bezeichnet. Verschraubungen sind im Bereich der Verbindungstechnik ein zuverlässiges und daher weit verbreitetes Verfahren. Ein typisches Getriebegehäuse für einen Mittelklasse-PKW ist beispielsweise im Schnitt mit ca. 50 Gewindebohrungen versehen. Gemäß DIN-Vorschrift bzw. internen Qualitätsvorgaben müssen Gewindebohrungen hinsichtlich Leichtgängigkeit und Verschmutzungen stichprobenartig geprüft werden. Hierzu werden Lehrdorne eingesetzt. Die Lehrung erfolgt durch Einschrauben eines Gutlehrdorns, der sich über die gesamte Länge und ohne zu großen Widerstand in das Gewinde einschrauben lassen muss. Hier entscheidet das subjektive Gefühl des Prüfers. Teilweise werden auch elektrische Lehrdorne eingesetzt, die mittels einer Schlupfkupplung ein objektiveres Lehrergebnis zulassen. Nach diesem Vorgang wird ein Ausschusslehrdorn genutzt, um den maximal zulässigen Durchmesser des Gewindes zu prüfen. Dieser Lehrdorn darf sich entsprechend nicht einschrauben lassen. Der Prüfvorgang ist nicht nur eine sehr monotone und daher ermüdende Arbeit, sondern auch zeit- und personalintensiv.

Anfädeln und Eindrehen des Lehrdorns in nur einem Viertel der Zeit einer manuellen Prüfung

Am Fraunhofer IWU wird im Rahmen eines von der Sächsischen Aufbaubank (SAB) geförderten Projektes an einer Automatisierungslösung gearbeitet, die nicht nur das Prüfpersonal entlasten, sondern den Qualitätsregelkreis zeit- und damit kosteneffizienter gestalten soll. "Wir standen im Wesentlich vor zwei Problemstellungen: Zum einen mussten wir einen Roboter finden, der über das notwendige 'Fingerspitzengefühl' verfügt, den Lehrdorn richtig einzufädeln", erklärt Carsten Keller, Projektverantwortlicher und wissenschaftlicher Mitarbeiter des Fraunhofer IWU. "Die zweite Herausforderung lag darin, die Drehbewegung im Getriebe so zu erfassen und interpretierbar zu gestalten, dass sich daraus allgemein gültige Annahmen für die Beschaffenheit des Gewindes ableiten lassen." Die Wissenschaftler am IWU arbeiten mit einem neuartigen Roboter sowie einem speziellen Prüfkopf mit Sensorik, mit deren Hilfe ohne weitere Messsysteme der Absatz des Gewindeganges prozesssicher gefunden werden kann. Das Anfädeln und Eindrehen des Lehrdorns funktioniert damit in nur etwa einem Viertel der Zeit einer manuellen Prüfung. In einem nächsten Schritt soll eine Datenbank aufgebaut werden, die ermöglicht, dass anhand des Widerstandes beim Eindrehen automatisch erkannt wird, welches Problem vorliegt. "Unsere Vision ist der Aufbau eines neuen automatisierten Qualitätsregelkreises für die Lehrung von Gewinden, um Messung, Problemerkennung und Problemlösung effizienter gestalten und enger miteinander verzahnen zu können", erklärt Marko Pfeifer, Abteilungsleiter Montagetechnik am Fraunhofer IWU. (jup)

Automatica 2014: Halle B4, Stand 228

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