Kontrola kvality lopatek turbín v automatizované výrobní buňce

Optické měřicí stroje nabízejí výhody při kontrole kvality turbínových lopatek. Proto se ve švýcarské společnosti Starrag AG používají vysokorychlostní skenovací systémy CORE právě v automatizované výrobní buňce pro konečnou kontrolu kvality turbínových lopatek. Základní požadavky na měřicí stroje jsou: vysoká přesnost, minimální doba měření a vysoká teplotní stabilita.

Skupina Starrag je již více než 50 let předním technologickým partnerem, pokud jde o produktivní výrobu lopatek plynových a parních turbín. Turbíny, lopatky kompresoru, oběžná kola, blisky a složité konstrukční díly s nejvyšší přesností jsou vyráběny stroji Starrag. Kromě toho Starragkomplette vyvíjí flexibilní výrobní systémy, tzv. FMS (Flexible Manufacturing Systems), které umožňují výrobu různých dílů v automatizovaném režimu.

‍

Dva systémy CORE byly úspěšně integrovány do jednoho FMS pro konečnou kontrolu kvality. Výrobní buňka vyrábí širokou škálu složitých typů lopatek z vysoce přesných kovaných polotovarů a skládá se ze čtyř frézek, které vyrábějí lopatky turbín se speciální koncepcí upínání, dvou čisticích systémů a dvou měřicích strojů. Jednotlivé stanice jsou ovládány robotem. Komunikace s měřicími stroji CORE je zajištěna řízením buněk.

CORE je souřadnicový měřicí stroj s optickým snímačem bílého světelného bodu. Optické měření bílého světelného bodu se provádí pomocí senzoru s dvojitým okem. To je podobné principu měření s dotekovou sondou, ale s malým bílým světelným bodem, jehož průměr je asi 40 μm. To umožňuje přesnou detekci volného povrchu nebo měření nejmenších prvků, jako jsou například malé poloměry vstupních a výstupních hran na lopatkách turbíny. Pomocí senzoru s dvojitým okem a stabilního měřicího programu bodové triangulace lze měřit i vysoce reflexní povrchy bez postřiku povrchu.

Úspora času při kratších měřicích cyklech

CORE je 5osý měřicí stroj se třemi lineárními osami a dvěma rotačními osami. Osy otáčení tvoří otočný stůl a otočný spoj na hlavě senzoru. Tato kombinace a současné řízení lineární a rotační osy umožňuje nejlepší přístupnost, optimalizované pojezdové vzdálenosti a tím i úsporu času pro kratší měřicí cykly. Zejména při měření malých vstupních a výstupních hran na lopatkách turbín optická měřicí technika eliminuje kompenzaci poloměru sondy.

"Rozhodnutí pro CORE bylo učiněno po přísném výběrovém řízení," vysvětluje Stefan Mahr, obchodní manažer pro optické vysokorychlostní skenovací systémy ve společnosti WENZEL. Roland Ziltener, vedoucí řízení kvality ve společnosti Starrag AG, potvrzuje: "Rozhodli jsme se pro optické řešení, protože žádný dotekový systém nedokázal měřit počet funkcí požadovaných koncovým zákazníkem v požadovaném čase. Systém CORE nám umožňuje měřit nejmenší elementy, kde bychom narazili na limit s dotekovým systémem."

"Důležitým důvodem pro naše řešení měření bylo to, že jsme byli schopni splnit náročnou dobu cyklu," dodává Mahr, "Konstrukce CORE je navíc extrémně stabilní. Velká lineární vedení s velkými vzdálenostmi ložisek zaručují dlouhou provozní trvanlivost a stabilní provoz i v náročných výrobních podmínkách. CORE navíc nabízí kompaktní půdorys a nevyžaduje stlačený vzduch. Měřicí systém lze proto používat extrémně mobilně."

‍

Měřicí stroj CORE je ve společnosti Starrag provozován plně automaticky a je ideální pro přímou integraci do výrobního procesu. Na jedné straně díky velkému teplotnímu rozsahu, na druhé straně otevřená konstrukce CORE s velkým rozsahem přístupnosti ze tří stran umožňuje snadné automatické nakládání a vykládání průmyslovým robotem. To komunikuje se souřadnicovým měřicím strojem prostřednictvím rozhraní I/O nebo ethernetového připojení.

Otočný stůl CORE byl upraven podle specifikací zákazníka tak, aby použité pneumatické sklíčidlo bylo integrováno přímo do otočného stolu měřicího stroje. Kromě toho je systém integrován do komplexního řízení buněk. To přebírá automatizované dálkové ovládání CORE. Měřicí přístroj automaticky poskytuje zpětnou vazbu do řízení buněk, spouští a zastavuje měření na příkaz, přenáší protokoly měření a hlásí změny stavu stroje.

"Spolupráci s Wenzelem na tomto projektu vnímáme velmi pozitivně," říká Ivo Ritter, projektový manažer společnosti Starrag. Je generálním ředitelem projektu FMS. "Podle našich zkušeností jsou komunikační kanály ve společnosti Wenzel krátké a hierarchická struktura je velmi plochá. To nám umožňuje velmi rychle reagovat na měnící se podmínky, což je nesmírně vstřícné k pokroku projektu. Baví nás spolupracovat s Wenzelem a už teď se těšíme na budoucí společné výzvy," chválí Ritter.

‍