Die Fa. GEFRA GmbH hat ihr Prüfsystem OTST für die Prüfung von Titan-Bolzen optimiert. Zielsetzung war die präzise Vermessung sowie die Prüfung auf Kopfrisse an diesen extrem leichten, empfindlichen und zugleich extrem sicherheitsrelevanten Befestigungselementen für die Luftfahrt-Industrie.

OPTISORT – präzise Leistung
Seit 1995 entwickelt und produziert die GEFRA GmbH Inspektionssysteme für Verbindungselemente und andere Massenteile insbesondere der Automobil- und Luftfahrtindustrie. GEFRA OPTISORT stellen eine effiziente automatische 100%-Kontrolle überall dort sicher, wo eine 0 ppm-Fehlerquote gefordert wird.

Mehr als 250 Systeme in aller Welt sprechen für sich und die Innovationen der GEFRA GmbH.

Durch die Benutzung verschiedener Abbildungs- und Beleuchtungstechniken, kombiniert mit modernster Software, werden geometrische Messungen, Untersuchungen auf Beschädigungen wie Kratzer, Beulen, Eindrücke, auf Risse sowie auf Farb- und Beschichtungsfehler und vieles mehr realisiert.

Leichtgewichte für schwere Aufgaben
Im Automobil- und ganz besonders im Flugzeugbau zählt jedes Gramm, welches sich auf dem Weg zu einem geringerem Energieverbrauch und sinkenden Kosten bei gleichzeitig maximaler Stabilität und Sicherheit einer Konstruktion einsparen lässt.

Stehen die vielbeschworenen neuen Materialien wie Karbon und spezielle Kunststoffe im Automobilbau noch am Anfang, so sind extrem leichte und belastbare Materialien wie Titan heute insbesondere in der Luftfahrtindustrie etabliert.

In Form von Schrauben und Bolzen wird Titan bei der Montage von Baugruppen und in komplexen tragenden Konstruktionen wie dem Rumpf oder den Tragflächen eingesetzt, wo sie oft andere Fügetechniken und Materialien komplett verdrängt haben.

Da es sich hier fast ausschließlich um extrem sicherheitsrelevante Elemente handelt, werden besonders hohe Anforderungen an die Festigkeit, die Maßhaltigkeit und an die Fehlerfreiheit des Materials und des fertigen Produktes gestellt. So dürfen diese Schrauben und Bolzen z.B. keinesfalls Risse aufweisen.

Die Applikation während der Montage andererseits ist das Vorhandensein von Strukturen für das Ansetzen von Werkzeugen oder von Sollbruchstellen unabdingbar. 

Optimales Ergebnis nur bei guter Führung
Es galt nun im Auftrag eines bedeutenden US-amerikanischen Herstellers von Titan-Verbindungselementen für die Flugzeug Industrie ein Prüfsystem der OPTSORT OTST Serie so zu modifizieren, dass die beschriebenen Titan-Bolzen beschädigungsfrei und trotz ihres geringen Gewichts präzise und zuverlässig auch mit hoher Geschwindigkeit vermessen und auf Risse geprüft werden können.

Dazu wurde zunächst die Zuführung, ein Vibrationsförderer möglichst schonend für die Prüfteile aufgebaut. Dafür wurde dieser mit einem speziellen Belag ausgekleidet und alle Übergänge so bearbeitet, dass die Prüfteile bei der Zuführung keine Schäden wie z.B. Kratzer erleiden.

Im Übergang zwischen dem Vibrationsförderer und dem Stahlteller, der die Prüfteile letztendlich an den Bildverarbeitungsstationen vorbei bewegt, wurde eine lineare Vibrationsschiene eingesetzt.

Der Stahlteller selbst wurde ebenfalls hinsichtlich eines möglichst schonenden Teiletransports modifiziert. Die Taschen, die die Bolzen aufnehmen, wurden dazu zusätzlich komplett verrundet.

Da der Stahlteller Teil des Messsystems ist, die Kopfhöhe z.B. wird im Bezug zu seiner Oberkante vermessen, wurde auch dieser an die Prüfteilgeometrie angepasst.

So wurden die Taschen mit einer Senkung versehen, um eine optimale Auflage der Bolzen-Köpfen auf dem Teller zu gewährleisten, auch wenn diese eine Phase am Übergang zum Schaft aufweisen oder es sich um eine Senkform handelt.

Bedingt durch das geringe Gewicht und die hohe tangentiale Beschleunigung, die die Bolzen beim Einfädeln in den rotierenden Stahlteller erfahren, neigen insbesondere die Varianten mit größerer Schaftlänge zum Pendeln. Diese Pendelbewegung würde sich negativ auf die Messgenauigkeit auswirken.

Zur Minimierung dieser Pendelbewegung wurde ein neuartiges motorisiertes Führungssystem unterhalb des Stahltellers konstruiert, welches die Bolzen kontrolliert und gleichmäßig in die Taschen führt. Dadurch wird ein Verkanten der Prüfteile vermieden und eine Pendelbewegung verhindert. Erst kurz vor dem Bereich der Messung werden die Prüfteile wieder freigegeben.

Die Motorisierung der zusätzlichen Führung erlaubt eine optimale Anpassung an die Prüfteilgeometrie sowie ein Höchstmaß an Reproduzierbarkeit, da die Position des Einweisers im Prüfplan gespeichert wird und jederzeit wieder exakt angefahren werden kann.

Das Prüfsystem wurde mit zwei Stationen zur Oberflächenkontrolle und Vermessung des Kopfdurchmessers mit Dunkelfeld-Beleuchtung von oben, wie in Abb. 4) dargestellt, ausgestattet.

Durch unterschiedliche Durchmesser der Beleuchtung und Auflösungen der optischen Abbildung

wurde der Tatsache Rechnung getragen, dass einerseits ein Spektrum an verschiedenen Durchmessern bei unterschiedlichen Kopfformen vermessen werden soll, andererseits auf diesen Köpfen gleichzeitig Risse erkannt werden müssen. Abbildung 4) zeigt einen auf diese Weise erkannten Kopfriss an einem Bolzen mit am Rand abgeschrägtem Kopf.

Auch diese Beleuchtungen wurden in ihrer Positionierung motorisiert. So kann die optimale Ausleuchtung des Prüfteiles direkt und ergonomisch innerhalb der AUTOCONTROL-Software am Bildschirm eingestellt und kontrolliert werden. Die Achsenposition wird im Prüfplan gespeichert und lässt sich jederzeit wieder reproduzierbar aufrufen.

Schnelle Bedienung für maximale Leistung
Da für jeden Schaftdurchmesser ein separater Stahlteller mit entsprechender Taschengröße notwendig ist, muss dieser gerade bei kleinen Losgrößen unterschiedlicher Prüfteiltypen oft gewechselt werden.

Um diesen Umrüstvorgang zu erleichtern, sind alle OPTSORT-Systeme mit pneumatischen Hubeinrichtungen versehen, die die Einbauten oberhalb des Tellers zum Austausch anheben. So ist dieser leicht zugänglich und kann schnell gewechselt werden. Abbildung 5) zeigt den Prüfraum mit dieser Hubstation.

Das beschriebene OPTISORT-System ist in der Lage, mehr als 400 Titan-Bolzen pro Minute zu prüfen, wobei das System für Dimensionen von M5 bis M8 in Längen bis zu 80 mm ausgelegt ist.

Es wurde zwei Systeme dieser Art ausgeliefert und diese unterstützen erfolgreich das Bestreben des Kunden, die bisher rein manuelle Prüfung in diesem Bereich zugunsten von Zuverlässigkeit und Leistung zu entlasten.

Alles aus einer Hand
Das Produktportfolio der Fa. GEFRA wird komplettiert durch eine weites Spektrum von Angeboten im Bereich des Zubehörs, Service und Wartung sowie durch Schulungen.

Eine hohe Verfügbarkeit von Ersatzteile sowie eine kurze Reaktionszeit in allen Fragestellungen rund um die Sortiersysteme werden vom Team der GEFRA-GmbH garantiert.

Die Fa. GEFRA ist so ein verlässlicher Partner für schlüsselfertige und umfassende QS-Applikationen im Bereich der Produktion von Befestigungselementen und anderen Konstruktionsteilen im Schüttgutformat.

Auch zukünftig bietet die Fa. GEFRA ihren nationalen und internationalen Kunden flexible und robuste sowie zeitgemäße Lösungen und Serviceleistungen für die Qualitätskontrolle und Verpackungsaufgaben.