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WAS IST EIN KMG? ALLES, WAS SIE ÜBER KOORDINATENMESSGERÄTE UND IHRE TYPEN WISSEN MÜSSEN.

Was hat man sich unter einem KMG vorzustellen?

Sicht auf einen Mann beim Vermessen eines kleinen Metallteils mit einem herkömmlichen Kontakt-KMG neben einem Computer

Ein Koordinatenmessgerät, abgekürzt auch KMG oder CMM (nach der englischen Bezeichnung „coordinate measuring machine“), ist ein Gerät zur Messung der Geometrien physischer Objekte. KMG verwenden ein Abtastsystem, um einzelne Punkte auf den Oberflächen von Objekten zu erkennen.

Das allererste KMG kam Anfang der 60er Jahr auf den Markt. Ursprünglich von der Firma Ferranti in Schottland in den 50er Jahren entwickelt, verwendete dieses 2-Achsen-KMG ein 3D-Tracking-Gerät mit einer einfachen Digitalanzeige, die XYZ-Positionen anzeigte. Ferranti nutzte ihr KMG zur Vermessung von Präzisionskomponenten für ihre militärtechnischen Produkte. Ende der 60er Jahre wurden 3-achsige Modelle entwickelt.

Am häufigsten werden KMG verwendet, um Teile oder Baugruppen zu prüfen und festzustellen, ob sie den ursprünglichen Konstruktionsvorgaben entsprechen oder nicht. KMG werden in die Arbeitsabläufe der Qualitätssicherung oder Qualitätskontrolle integriert, um die Abmessungen der gefertigten Komponenten zu überprüfen und so Qualitätsprobleme zu vermeiden oder zu beheben.

Die Vorteile des Einsatzes von KMG gegenüber manuellen Prüfungen oder Kontrollen, die mit herkömmlichen Messinstrumenten wie Mikrometern und Höhenreißern durchgeführt werden, sind: Genauigkeit, Geschwindigkeit und die Reduzierung menschlicher Fehler.

Es gibt mehrere verschiedene Typen von KMG. In der Regel werden KMG auf der Grundlage ihrer Bauform klassifiziert. Jede Bauform hat ihre Vor- und Nachteile. Lassen Sie uns einen Blick auf die verschiedenen KMG-Typen werfen.

 

Welche verschiedenen KMG-Typen gibt es?

Montage aus 3 Bildern mit einem tragbaren Gelenkarm-KMG, einem KMG mit beweglicher Brücke und einem robotergeführten optischen KMG MetraSCAN 3D der R-Serie

Brücken-KMG

Brücken-KMG verfügen über ein Abtastsystem, das sich entlang von drei Achsen bewegt: X, Y und Z, die in einem kartesischen Koordinatensystem rechtwinklig zueinander stehen. Jede Achse verfügt über einen Sensor, der die Position der Sonde (in Mikrometern) überwacht, während sie sich an einem Objekt entlang bewegt und Punkte auf der Oberfläche des Objekts erkennt. Diese Punkte bilden eine so genannte Punktwolke, die den Oberflächenbereich „abbildet“, den die Nutzer prüfen möchten. Brücken-KMG lassen sich in zwei KMG-Untertypen unterteilt werden: KMG mit beweglichem Tisch und KMG mit beweglicher Brücke.

Die Vorteile von Brücken-KMG

  • einer der genauesten KMG-Typen
  • ideal zum Vermessen bearbeiteter Teile mit hohen Toleranzen
  • perfekt für kleine bis mittelgroße Komponenten
  • Möglichkeit von Multisensor-Messungen wie Abtasten und Scannen

Die Nachteile von Brücken-KMG

  • können teuer sein
  • haben ein festes Messvolumen
  • sind nicht tragbar – Sie müssen das Messobjekt zum KMG bringen oder Maschinen einsetzen, um das KMG zu bewegen
  • vibrationsempfindlich, müssen in einem Messlabor eingesetzt werden
  • erfordern starre Setups für jedes zu prüfende Teil
  • komplex in der Bedienung, zur Programmierung des Geräts wird Fachpersonal benötigt

Portal-KMG

Portal-KMG ähneln Brücken-KMG, sind in der Regel jedoch wesentlich größer. Da sie so konstruiert sind, dass Teile nicht auf einen Tisch gehoben werden müssen und sie eine mit Brücken-KMG vergleichbare Messgenauigkeit bieten, werden Portal-KMG häufig für sehr schwere oder große Teile eingesetzt. Portal-KMG müssen auf einem festen Fundament direkt auf dem Boden montiert werden.

Die Vorteile von Portal-KMG

  • hohe Genauigkeit
  • großes Messvolumen, das die Prüfung großer/schwerer Teile erleichtert
  • leichteres Auf- und Abladen von Komponenten als bei einem Brücken-KMG

Die Nachteile von Portal-KMG

  • können teuer sein
  • haben ein festes Messvolumen
  • sind nicht tragbar – Sie müssen das Messobjekt zum KMG bringen oder umfangreiche Montage-/Demontagearbeiten durchführen, um das KMG zu bewegen
  • hoher Flächenverbrauch
  • vibrationsempfindlich, müssen in einem Messlabor eingesetzt werden
  • erfordern starre Setups für jedes zu prüfende Teil
  • komplex in der Bedienung, zur Programmierung des Geräts wird Fachpersonal benötigt

Ausleger-KMG

Ein Ausleger-KMG unterscheidet sich von einem Brücken-KMG dadurch, dass der Messkopf nur an einer Seite eines starren Sockels befestigt ist. Ausleger-KMG bieten einen freien Zugang für Prüftechniker auf allen drei Seiten und damit eine einfache Bedienung

Die Vorteile von Ausleger-KMG

  • hohe Genauigkeit
  • geeignet für kleinere Teile
  • Der Zugang von drei Seiten erleichtert das manuelle oder automatische Auf- und Abladen von Komponenten

Die Nachteile von Ausleger-KMG

  • können teuer sein
  • haben ein festes Messvolumen
  • sind nicht tragbar – Sie müssen das Messobjekt zum KMG bringen
  • vibrationsempfindlich, müssen in einem Messlabor eingesetzt werden
  • erfordern starre Setups für jedes zu prüfende Teil
  • komplex in der Bedienung, zur Programmierung des Geräts wird Fachpersonal benötigt

Horizontalarm-KMG

Horizontalarm-KMG haben, wie der Name schon sagt, horizontal montierte Sonden im Gegensatz zu vertikal montierten Sonden bei anderen KMG. Sie sind für die Vermessung von langen und dünnen Werkstücken ausgelegt, die mit vertikalen KMG nicht geprüft werden können, wie z. B. Bleche. Horizontalarm-KMG werden häufig auch zur Prüfung von schwer zugänglichen Geometrien eingesetzt. Es gibt zwei Arten von Horizontalarm-KMG: mit Plattenmontage und mit Laufbahnmontage.

Die Vorteile von Horizontalarm-KMG

  • langes Messvolumen (lange und dünne Teile)
  • gut geeignet für Teile, bei denen geringe Toleranzen erforderlich sind
  • erfordern kein umfangreiches Fundamentsystem
  • schnelle und einfache Installation
  • geringerer Platzbedarf
  • benötigen weniger lichte Höhe als andere KMG-Typen
  • kostengünstig

Die Nachteile von Horizontalarm-KMG

  • weniger genau als andere KMG
  • haben ein festes Messvolumen
  • sind nicht tragbar – Sie müssen das Messobjekt zum KMG bringen
  • vibrationsempfindlich, müssen in einem Messlabor eingesetzt werden
  • erfordern starre Setups für jedes zu prüfende Teil
  • komplex in der Bedienung, zur Programmierung des Geräts wird Fachpersonal benötigt

Gelenkarm-KMG

Gelenkarm-KMG sind Koordinatenmessgeräte, die direkt in der Halle Messungen an Teilen vornehmen können und so schnelle Ergebnisse und Echtzeitanalysen ermöglichen. Hier müssen die Prüfer die Komponenten nicht zur Vermessung ins Labor bringen, sondern die Techniker verwenden einen beweglichen Arm mit einem Sechs- oder Sieben-Achsen-System, um die Komponenten dort zu vermessen, wo es nötig ist. Dies ist besonders praktisch, um Teile zu analysieren, während sie noch in ihre Befestigungen oder Baugruppen eingebaut sind. tragbare Messarme.

Die Vorteile von Gelenkarm-KMG

  • tragbar und leicht: Sie können das KMG zum Messobjekt bringen
  • erweitertes Messvolumen (Leapfrog)
  • Möglichkeit von Multisensor-Messungen wie Abtasten und Scannen
  • relativ preiswert
  • einfach zu bedienen (ohne Programmierung)

Die Nachteile von Gelenkarm-KMG

  • weniger genau als andere KMG-Typen
  • empfindlich gegenüber Umgebungsvibrationen
  • erfordern starre Setups

Optische KMG

Optische KMG bzw. CMM sind tragbare, berührungslose Geräte. Diese KMG verwenden ein armloses System mit optischen Triangulationsmethoden zum Scannen und Erfassen von 3D-Maßen von Werkstücken. Dank anspruchsvoller Bildverarbeitungstechnik sind optische KMG ultraschnell und garantieren messtechniktaugliche Genauigkeit. Optische CMM-Scanner bieten sich besonders für die Industrie 4.0-Fertigung an.

Obwohl optische KMG eine etwas geringere Messgenauigkeit aufweisen, sind sie dennoch für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. In der Praxis werden optische KMG oft in Verbindung mit traditionellen KMG eingesetzt, um Engpässe in der Produktion zu beseitigen. Daher werden Teile, bei denen Genauigkeit entscheidend ist, mit einem konventionellen KMG geprüft. Alle anderen Komponenten können mit einem kostengünstigeren optischen KMG bewertet werden, das eine zufriedenstellende Genauigkeit, aber auch Tragbarkeit, Flexibilität und Tempo bietet.

Die Vorteile von optischen KMG

  • tragbar und leicht: Sie können das KMG zum Messobjekt bringen
  • erweitertes Messvolumen (Leapfrog)
  • Möglichkeit von Multisensor-Messungen wie Abtasten und Scannen
  • sehr schnelle Erfassung
  • relativ preiswert
  • einfach zu bedienen (ohne Programmierung)
  • Keine starren Setups erforderlich

Die Nachteile von optischen KMG

  • je nach Anwendung etwas geringere Genauigkeit als herkömmliche KMG

 

Warum reden wir ständig über die Geschwindigkeit von KMG?

Robotergeführtes optisches KMG MetraSCAN 3D der R-Serie scannt glänzenden Stoßfänger und Motorhaube eines weißen Lkw der Marke International

Die Hersteller stehen heute unter erhöhtem Druck, den Durchsatz zu erhöhen, Just-in-Time-Lieferungen anzubieten und die Marktvorlaufzeiten zu verkürzen – und das alles bei Reduzierung der Kosten auf ein Minimum. Kommt es zu Engpässen am KMG, verlängern die Prüfverfahren die Zyklusdauer und erhöhen letztlich die Qualitätskosten ohne Wertschöpfung. Die Geschwindigkeit und Effizienz des KMG sind daher entscheidend.

Wie bereits erwähnt, werden Staus am KMG oft durch die schiere Menge an Arbeit verursacht, die von einer begrenzten Anzahl qualifizierter Messtechniker erledigt werden muss. Auch die KMG-Programmierzeiten verlängern die Prüfungen erheblich, da das KMG für jeden Typ von zu beurteilenden Komponenten oder Unterbaugruppen neu konfiguriert werden muss.

Herkömmliche KMG, die mit KMG-Sonden ausgestattet sind, sind langsam und nicht für die effiziente Messung komplexer Formen geeignet. Andere KMG, die mit KMG-Sensoren ausgestattet sind, beschleunigen tendenziell die Prüfprozesse, müssen aber noch immer von Spezialisten bedient werden.

Hersteller suchen daher zunehmend nach Prüftechnologien wie innovativen optischen KMG, die mit dem halsbrecherischen Tempo Schritt halten können, das in anspruchsvollen Produktionsumgebungen mit strengen Qualitätssicherungs- und Qualitätskontrollstandards erforderlich ist.

 

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