Diavite: Oberflächenrauheit perfekt prüfen
Qualitätskontrolle mit Anspruch
Moderne Produktionsprozesse müssen immer engere Toleranzanforderungen bezüglich der Qualitätsmerkmale der Produkte erfüllen. Entsprechend steigen auch die Anforderungen an die Messtechnik, und die Aufgabenstellungen werden vielfältiger. Auch im Bereich der Messung von Oberflächenrauheiten müssen die Geräte möglichst vielseitig einsetzbar sein. Darüber hinaus werden zunehmend Sonderlösungen für automatisierte, prozessbegleitende Qualitätskontrollsysteme verlangt. Von Herstellern solcher Systeme werden vor allem Flexibilität und die Kompetenz zur Entwicklungspartnerschaft mit den Kunden erwartet.
„Die Anforderungen an die Vielseitigkeit von Systemen zur Messung von Rauheiten haben in den letzten Jahren stetig zugenommen“, weiß Martial Wüthrich, Geschäftsführer und Inhaber der Diavite AG in Bülach. Das von ihm seit 2001 geführte und 2009 übernommene Unternehmen hatte bereits 1953 sein erstes Rauheitsmessgerät hergestellt und die Technologie seitdem konsequent verbessert und weiterentwickelt.
Ergänzend zu den klassischen mechanischen Abtastfühlern gibt es inzwischen auch einen rein optischen Sensor, der mit sogenanntem konfokalem Weißlicht arbeitet. Hierbei wird das Tiefenprofil des Prüflings in ein Farbspektrum überführt und mithilfe eines Spektrometers präzise ausgewertet. Dank entsprechender Kalibrierung lassen sich die Messergebnisse direkt mit denen mechanisch abtastender Systeme vergleichen. Maßgeblich für beide Systeme ist die Norm EN ISO 25178.
Flexibel anpassbares Baukastensystem
„Aufgrund der wachsenden Anforderungen müssen auch unsere Geräte immer vielfältigere Messaufgaben übernehmen“, ergänzt M. Wüthrich. Deshalb habe man ihr Design auf konsequente Modularisierung und Austauschbarkeit von Messgerät, Vorschubeinheit, Tastern und Anschlussmöglichkeiten ausgelegt. Die kleinen, kompakten Einheiten können sowohl im Labor als auch mobil eingesetzt werden. Sie eignen sich für autonome Messungen ebenso wie für die Weiterleitung der Daten an Computer oder übergeordnete IT-Systeme entsprechend den Anforderungen der Industrie 4.0-Vision.
Wesentlichstes Unterscheidungsmerkmal ist zunächst die Festlegung der Vorschubeinheit auf das Tasterprinzip: VH-Vorschubeinheiten sind ausschließlich für die häufig eingesetzten Kufentaster ausgelegt, während VHF-Einheiten auch für Freitaster sowie für optische Abtastung geeignet sind. Alternativ zum universell einsetzbaren Gerät DH8 mit eingebautem Drucker gibt es die leichte Einheit Compact II mit Display oder die Blackbox DH-8/App, die zum Anschluss an Tablet oder PC mit dem Programm Diasoft vorgesehen ist. Das Spitzenmodell Diavite DH-10 Touch verfügt über einen grafischen Touchscreen-Bildschirm sowie über besonders viele Schnittstellen für die Datenweitergabe.
Die Messprinzipien
„Die mechanisch arbeitenden Kufentaster bzw. Freitaster messen nach unterschiedlichen Prinzipien“, erläutert M. Wüthrich. Bei Kufentastern wird eine Gleitkufe über das Werkstück gezogen, welche zumeist die Tastspitze seitlich umfängt. Das aufgezeichnete Signal hat als Referenz somit die Oberfläche der Kufe in der unmittelbaren Umgebung der Tastspitze. Makroskopische Welligkeiten oder Winkelabweichungen der Oberfläche werden daher bei der Messung weitgehend ausgeblendet; das aufgezeichnete Signal beschreibt lediglich das Mikroprofil.
Signaltechnisch gesehen wirkt das System somit als Hochpass. Im Unterschied hierzu hat beim Freitaster ausschließlich die Tastspitze Kontakt mit dem Werkstück, so dass sämtliche Geometriemerkmale des Prüflings wie Welligkeiten oder Winkelfehler zur Referenzebene im Messsignal abgebildet werden. Die Entscheidung darüber, welches Abtastprinzip geeigneter ist, hängt jeweils vom Prüfling bzw. von der Aufgabenstellung ab.
Das optische Messsystem arbeitet nach dem sogenannten chromatisch-konfokalen Prinzip. Vereinfacht ausgedrückt fokussiert eine spezielle Optik die unterschiedlichen Wellenlängen aus einer Weißlichtquelle in unterschiedlichen Entfernungen vor der Optik. Die vom Sensor detektierte Farbe liefert somit eine Information über die Entfernung des jeweiligen Oberflächendetails von der Linse. Aus diesen Informationen lässt sich dann die Rauigkeit der Oberfläche ermitteln.
Zu den Vorteilen des Verfahrens zählt die Tatsache, dass die Oberfläche nicht berührt und damit nicht beschädigt wird, was bei empfindlichen Werkstoffen wie z.B. Kunststoffen von Vorteil ist. Auch eignet sich die Methode für durchsichtige, reflektierende, lichtundurchlässige oder mehrschichtige Oberflächen. Weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Messung auch an sehr kleinen Teilen, die sonst mit viel Aufwand fixiert werden müssten.
Breite Palette an Messtastern
„Als Spezialist auf unserem Gebiet haben wir eine besonders breite Palette an Messtastern für unterschiedlichste Anwendungen entwickelt“, verrät M. Wüthrich. So gibt es Taster für Messungen am Inneren von Bohrungen, an Bodenflächen oder Innenflanken von Bohrungen oder Nuten, von Schneiden und Konturen, von Zahnflanken oder Achsen sowie auch Quer- und Tiefentaster.
Eine besonders anspruchsvolle Konstruktion ist ein Umfangstaster für Kugeln, Rohre oder Wellen, dessen Mechanik der Oberfläche des Prüflings so folgt, dass die Tastspitze stets radial zur Krümmung der zu prüfenden Oberfläche orientiert bleibt. Das bei der Lösung solcher Aufgaben erworbene Knowhow befähigt das Unternehmen, auf Wunsch maßgeschneiderte Sensoren selbst für sehr ausgefallene Aufgabenstellungen zu entwickeln und zu liefern. Diese Flexibilität gilt auch bezüglich der Entwicklung angepasster Auswertungssoftware.
Industrielle Sonderlösungen
„Anfragen zur Entwicklung und Fertigung individuell maßgeschneiderter Messtechnik erhalten wir schon fast im Wochentakt“, weiß M. Wüthrich. Oft geht es dabei um Lösungen, die der Kunde als Bestandteil bzw. Zubehör in seiner eigenen Anlagentechnologie verbaut. In einem Fall ging es beispielsweise um Messgeräte, die in Produktionsanlagen für das Schleifen von Zahnrädern integriert werden sollten.
Mit ihrer Hilfe wird die Rauigkeit der Zahnflanken ermittelt, die ein wichtiges Kriterium für die Laufruhe und Langlebigkeit der produzierten Zahnräder ist. Hierfür mussten spezielle Funktionen in die Steuerungen beider Systeme integriert werden. Wesentliche Voraussetzung hierfür war u.a. die Entwicklung einer speziell angepassten Vorschubeinheit, deren Sensor mithilfe einer NC-Achse um bis zu 270 ° gedreht werden kann, um beide Flanken des Zahns abtasten zu können.
Bei einem anderen Anwendungsfall ging es um die periodische Prüfung der Rauheit der Oberfläche von Mahlwalzen für Güter wie Lebensmittel, Farbpigmente oder Pharmagrundstoffe. Vor allem in den feineren Mahlstufen hat das Rauheitsprofil der Walzenoberfläche wesentlichen Einfluss auf die Produktqualität und den Durchsatz sowie auf den Energieverbrauch des Aggregats. Früher musste das Mahlwerk für solche Messungen stillgelegt und die Walze ausgebaut werden, was hohen Aufwand und erhebliche Stillstandkosten verursachte. Für diesen Anwendungsfall wurde eine Messtechnologie konzipiert, die keine Demontage des Mahlwerks erfordert und in kurzer Zeit die für den Betreiber wesentlichen Messdaten liefert.
Service und Werterhalt
„Als Schweizer Hersteller legen wir großen Wert auf Qualität und Langlebigkeit unserer Produkte“, verrät M. Wüthrich. Deshalb beschränkt sich das vergleichsweise schlanke Unternehmen auf Entwicklung sowie Endmontage und bezieht die einzelnen Komponenten seiner Messtechnik zu mehr als 95 Prozent von bewährten Schweizer Lieferanten, mit denen dank langjähriger Zusammenarbeit ein enges Vertrauensverhältnis besteht.
Dies sichert nicht nur die Qualität der gelieferten Teile, sondern auch die Flexibilität und Reaktionsbereitschaft bei Sonderwünschen oder plötzlichen Engpässen. Die Montage und Kalibrierung erfolgen grundsätzlich im eigenen Unternehmen, wofür auch ein gut ausgestattetes Prüf- und Messlabor zur Verfügung steht.
Ebenso wichtig ist für Diavite auch der Service-Aspekt. Der Kunde soll sich auf die Verfügbarkeit der gekauften Technik verlassen und im Servicefall schnelle Hilfe erhalten können. Zusätzlich wird ihm auch ein Retrofit-Service für Altgeräte angeboten, bei dem ältere Geräte überprüft und nicht mehr taugliche Komponenten durch solche ersetzt werden, die auf dem neuesten Stand sind.
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Diesen Artikel finden Sie auch in Heft 1/2021 auf Seite 90. Zum besagten Heft führt ein Klick auf den nachfolgenden Button!
