Optimierung der Nivellierung von Industrieanlagen
Viele Arten von Industrieanlagen, wie Werkzeugmaschinen, Lebensmittelverarbeitungsmaschinen und Geräte zur Halbleiterherstellung, werden horizontal installiert. Der Grund dafür ist, dass Industrieanlagen so konzipiert sind, dass sie bei horizontaler Installation wie erwartet funktionieren. Horizontale Bezugsebenen werden auch dann verwendet, wenn Industrieanlagen schräg installiert werden. Die Nivellierung ist ein wichtiger Bestandteil der horizontalen Installation von Geräten. Selbst kleine Fehler beim Nivellieren können zu fehlerhaften Produkten führen oder die Lebensdauer von Geräten und Werkzeugen verkürzen, insbesondere bei großen Industrieanlagen.
Anhand der Nivellierung von Industrieanlagen werden in diesem Abschnitt grundlegende Kenntnisse erläutert, wie z. B. die für die Nivellierung verwendeten Messgeräte und die Notwendigkeit der Nivelliermessung, die Punkte und Probleme der Maßhaltigkeitsprüfung, die die wichtigste Arbeit bei der Nivellierung darstellt, sowie Lösungen für diese Probleme.
- Was bedeutet Ebene?
- Messgeräte für die Nivellierung
- Notwendigkeit der Nivellierung
- Messung für die Nivellierung
- Probleme der Nivellierung und ihre Lösungen
- Optimierung der Nivellierung von Industrieanlagen
Was bedeutet Ebene?
Die Ebene ist ein Maß dafür, wie horizontal etwas ist. Bei Industrieanlagen ist eine genaue Nivellierung von grundlegender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Betriebsgenauigkeit. Viele Arten von Industrieausrüstungen werden während der Nutzung mit Schrauben an den Böden der Einrichtungen befestigt. Sie werden horizontal installiert, indem die Höhe und der Winkel beim Anziehen und Lösen dieser Schrauben überprüft werden. Diese Arbeit wird als Nivellierung bezeichnet. Während des Einsatzes von Industrieanlagen verändern sich ihre Werte aufgrund verschiedener Faktoren wie Eigengewicht, Vibration und Wärme. Die Nivellierung muss auch nach der Installation regelmäßig durchgeführt werden.
Messgeräte für die Nivellierung
In diesem Abschnitt werden typische Messgeräte vorgestellt, die für die Nivellierung verwendet werden. Für die Nivellierung werden je nach den zu messenden Elementen, der erforderlichen Messgenauigkeit, den Messobjekten und anderen Bedingungen verschiedene Messgeräte verwendet. Ebenen werden in der Regel mit mehreren Arten von Messinstrumenten gemessen, was ein hohes Maß an Messtechnik und viel Arbeit erfordert.
Nivelliergerät
Nivelliergeräte sind Instrumente, die messen, ob Ebenen und Linien horizontal, vertikal oder im 45-Grad-Winkel liegen. Es sind verschiedene Arten von Wasserwaagen erhältlich, wie z. B. Wasserwaagen, digitale Wasserwaagen und Libellen.
- A
- Horizontale Libelle
- B
- Vertikale Libelle
- C
- 45-Grad-Libelle
- Wasserwaage
- Ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Glasfläschchen, eine sogenannte Libelle, wird in einen Teil eines Rahmens eingebaut. Der Rahmen wird auf ein Messobjekt gesetzt, um festzustellen, ob die Oberfläche entsprechend der Blasenposition in der Libelle horizontal ist. Einige Wasserwaagen können vertikale Ebenen und Linien sowie Winkel wie 45 Grad messen.
- Digitale Wasserwaage
- Digitale Wasserwaagen verfügen zusätzlich zu Libellen über einen Monitor, der den Messwert digital anzeigt. Zusätzlich zu den vertikalen und horizontalen Ebenen und Linien können auch die genauen Werte verschiedener Winkel abgelesen werden.
- Libelle
-
Dieses Messgerät wird zur Überprüfung großer horizontaler Ebenen verwendet. Eine Neigung in eine beliebige Richtung kann gemessen werden, aber die Messung ist nicht sehr genau.
Neben den oben vorgestellten Nivelliergeräten gibt es noch viele andere Arten von Nivelliergeräten, wie beispielsweise Winkelmessgeräte zur genauen Messung von Neigungswinkeln und Gefällen, Nivelliergeräten mit eingebautem Laserpointer und Nivelliergeräte mit eingebautem Maßband.
Messuhr
Messuhren sind Messinstrumente, die auf einer Messvorrichtung, einem Stativ oder einem Präzisionsgerät, installiert werden. Es gibt zwei Arten von Messuhren: Spindel- und Hebeltyp.
Spindeltypen eignen sich für die Messung von Messobjekten mit großen Maßabweichungen, während Hebeltypen in der Lage sind, enge Räume zu messen, die mit spindelförmigen Messuhren nicht gemessen werden können.
Bei der Nivellierung werden Messuhren auf einer Bezugsebene installiert und bewegt, um die Parallelität zu einem Messobjekt zu messen. Messuhren werden in vielen Produktionsstätten eingesetzt, weil sie sehr vielseitig sind und ihre Messungen sehr zuverlässig sind.
Laser-Nivelliergerät
Laser-Nivelliergeräte sind Messgeräte, die Laserstrahlen auf ein Messobjekt aussenden, um eine horizontale Referenzlinie, eine vertikale Referenzlinie und andere Referenzlinien zu projizieren. In der Architektur werden Referenzlinien als schwarze Tuschelinien bezeichnet und Arbeiten, bei denen schwarze Tuschelinien gezeichnet werden, als schwarze Beschriftung. Dieses Instrument wird als Beschriftungslaser bezeichnet, weil es Referenzlinien mit Hilfe von Laserstrahlen zeichnet.
Laser-Nivelliergeräte werden für die Installation von Industrieanlagen verwendet, da sie Referenzlinien projizieren und genaue Positionen festlegen können, ohne dass Wasserwaagen oder Messuhren verwendet werden müssen.
Notwendigkeit der Nivellierung
Die Nivellierung ist für die Installation jeder Art von Industrieanlagen von grundlegender Bedeutung und muss als Teil jedes Installationsprozesses durchgeführt werden.
Wenn zum Beispiel Metallgussformen gekippt werden, kann sich dies negativ auf die in die Formen gegossenen Materialien auswirken und Defekte wie Verformung und Verzug verursachen. Gekippte Schneide- und Pressmaschinen können unerwartete Bereiche belasten, sodass die Bearbeitung nicht ordnungsgemäß durchgeführt werden kann oder die Maschinen ausfallen.
Gekippte Materialtransportgeräte, wie z. B. Förderer und Transferroboter, können zu einer unsachgemäßen Förderung führen, wie das Blockieren von Fördergut oder anderen Problemen, wie z. B. der Beschädigung von Fördergut.
Wenn Teile auf einem Grundrahmen montiert werden, der nicht nivelliert wurde, kann ihre Montageposition nicht genau gemessen werden. Wenn Industrieanlagen an einem anderen Ort wieder installiert werden müssen, wird ihr ursprünglicher Zustand anhand von Ebenen wiederhergestellt.
Wie oben erläutert, kann eine ungenaue Nivellierung verschiedene nachteilige Auswirkungen haben. Bei der Herstellung und Installation von industriellen Geräten, Ständen und Untergestellen ist eine strenge Messung der Ebenen erforderlich.
Messung für die Nivellierung
Die Maßgenauigkeit beim Nivellieren hat großen Einfluss auf die Leistung und Haltbarkeit von Industrieanlagen. Eine niedrige Maßgenauigkeit kann zu einer fehlerhaften Bearbeitung durch Werkzeugmaschinen, einer ungeeigneten Beförderung von Materialtransportgeräten und einer geringen Montagegenauigkeit von Teilen auf Ständen und Grundrahmen führen. Um diese Probleme bei der Installation von Industrieanlagen zu vermeiden, müssen die Ebenen gemessen und bestätigt werden, dass sie innerhalb der erforderlichen Toleranzen liegen.
Messpunkte
Für die Nivellierung werden verschiedene Messungen verwendet. In diesem Abschnitt werden drei von diesen erläutert: Ausrichtungsanpassung, Ebenenregulierung und Belastungsmessung.
Anpassung der Ausrichtung
Die Ausrichtungseinstellung einschließlich der Wellenzentrierung und der Positionierung von Messobjekten ist ein wesentlicher Bestandteil der Fabrikautomation.
Die Ausrichtung muss angepasst werden, während das Gerät auf einer Montageplatte montiert ist. Die Ausrichtung wird bei Raumtemperatur eingestellt. Während des Betriebs treten jedoch mechanische Drehmomente, Belastungen durch Vibrationen und Wärmeausdehnung auf. Vor der Einstellung der Ausrichtung müssen diese Elemente berücksichtigt werden, um die Unterschiede zwischen der Ausrichtung bei Raumtemperatur und bei laufendem Betrieb zu verstehen.
Für die Durchführung der Ausrichtungsanpassung sind Nivellierungen von grundlegender Bedeutung. Eine geringe Nivelliergenauigkeit kann die Vibrationen während des Betriebs erhöhen, die Lebensdauer der Lager verkürzen und im schlimmsten Fall Teile wie Kupplungen beschädigen.
Ebenenregulierung
Die Ebenenregulierung ist ein wichtiger Bestandteil der Installation von Geräteständen und Grundrahmen. Die Messung des Bodenniveaus und die Anpassung der Bahnlinie sind besonders wichtig für Transportgeräte, die Gegenstände zwischen verschiedenen Geräten transportieren.
Die Messung des Bodenniveaus erfasst die Höhenunterschiede der Böden, auf denen die Geräte installiert sind. Die Bahnlinien sind die Höhen, auf denen die Gegenstände transportiert werden. Typische Geräte werden unter Berücksichtigung des Bodenniveaus entworfen. Bei der Installation werden die Niveaus genau ausgemessen, und es werden Nivellierplatten hinzugefügt oder Stellschrauben gedreht, um sie waagerecht zu machen. Dann werden die Ebenen der Fördergeräte an die Bahnlinien angepasst.
Auf diese Weise wird die Ebenenregulierung durchgeführt, während die Ebenen der Installationsböden und der installierten Geräte gemessen und angepasst werden, was in vielen Fällen sehr viel Zeit in Anspruch nimmt.
Messung der Dehnung
Nach der Installation von Industrieanlagen können sich deren Ebenen ändern. Die Stände oder Grundrahmen der Anlagen können durch verschiedene Faktoren wie Wärme, Vibrationen und das Gewicht der Messobjekte belastet werden. Industrielle Geräte, die auf einem belasteten Gerätestand oder Grundrahmen stehen, können nicht wie vorgesehen funktionieren, was die Zahl der defekten Produkte erhöht oder ihre Lebensdauer verkürzt. In vielen Fällen werden verschiedene Geräte und Einheiten parallel oder rechtwinklig zu ihren Grundrahmen installiert und können daher nicht in genauen Höhen und Winkeln installiert werden, wenn die Installationsflächen der Grundrahmen belastet werden. Die Messung der Abmessungen ist unerlässlich, um die Belastung von Geräteständen und Grundrahmen, die Ebenheit von Teilen und der Installationsflächen der Geräte und andere damit zusammenhängende Elemente während der Wartung nach der Installation zu bestimmen.
Probleme der Nivellierung und ihre Lösungen
Die Nivellierung muss sowohl bei der Herstellung als auch bei der Installation von Industriegeräten, Geräteständen und Grundrahmen durchgeführt werden. Diese Messungen werden in der Regel mit Wasserwaagen, Messuhren, Laser-Nivelliergeräten und Maßbändern durchgeführt. Viele Gerätestände und Untergestelle sind groß, so dass zwangsläufig zwei bis drei Personen zur Messung benötigt werden. Es gibt auch Probleme mit Schwankungen der Messwerte durch die verschiedenen Anwender, Schwierigkeiten beim Verständnis von Belastungstendenzen und langen Messzeiten.
Um diese Probleme zu lösen, werden in immer mehr Fällen die neuesten 3D-Koordinatenmessgeräte (KMG) eingesetzt. Das Mobile 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe WM von KEYENCE ermöglicht die hochpräzise Maßhaltigkeitsprüfung von installierter Ausrüstung mit dem kabellosen Messtaster. Selbst vertiefte Bereiche von Prüfobjekten können ohne Bewegungseinschränkungen innerhalb des Messbereichs erreicht werden, was eine einfache Messung durch eine einzelne Person ermöglicht, indem das Messobjekt einfach mit dem Messtaster angetastet wird. Im Gegensatz zu Messungen mit Messinstrumenten wie Wasserwaagen, Messuhren und Laser-Nivelliergeräten variieren die Ergebnisse nicht, was eine quantitative Messung ermöglicht.
Ausrichthilfe für Fertigungs- und Verarbeitungsmaschinen
Bei der Ausrichtung von Fertigungs- oder Verarbeitungsanlagen werden die linke, rechte, obere und untere Position der Baugruppe auf einer Montageplatte ausgerichtet, während die Abweichungen mit Messinstrumenten wie Messuhren und Laser-Nivelliergeräten gemessen werden.
Für die Messung mit Messuhren oder Laser-Nivelliergeräten sind mindestens zwei Personen erforderlich. Es ist schwierig, eine genaue Messung durchzuführen, da die gemessenen Werte bei jeder Messung variieren können. Bei der Verwendung einer Messuhr variieren die Messwerte je nach Winkel und Stärke, mit der sie auf das Messobjekt aufgesetzt wird, was zu Abweichungen der Messwerte der verschiedenen Bediener führt. Um eine ausreichende Messgenauigkeit zu erreichen, ist es außerdem erforderlich, Messungen auf einer bestimmten axialen Linie zu wiederholen, was einem Arbeitsaufwand von mehreren Tagen entsprechen kann.
Die Modellreihe WM ermöglicht Messungen durch einfaches Antasten der Messpunkte mit dem Messtaster. Parallelität, Höhe und Abstände zwischen Teilen können auch durch einfaches Antasten des Referenzelements und eines Messobjekts mit dem Messtaster gemessen werden. Dies ermöglicht eine schnelle Messung durch eine einzige Person, ohne dass die Messwerte der jeweiligen Anwender unterschiedlich ausfallen.
Darüber hinaus ist die Modellreihe WM tragbar und erfüllt damit die Anforderung, die 3D-Montagegenauigkeit vor Ort zu messen, was mit üblichen 3D-Koordinatenmessgeräten nicht möglich ist.
Niveauregulierung von Ständen und Untergestellen für Fertigungs- und Verarbeitungsmaschinen
Typische Gerätestände werden aus Vierkantrohren mit dicken Wänden hergestellt. Die Installationsbereiche des Grundrahmens werden mit einem Drehzentrum bearbeitet, um flach zu sein, in der Regel mit einer Toleranz von 0,1 mm oder weniger, um die notwendige Genauigkeit zu erreichen.
Um Ebenheit zu erzielen, werden mindestens drei Punkte auf einem Messobjekt mit Wasserwaagen oder Messuhren gemessen und die maximale Abweichung als Ebenheit berechnet. Oder es werden Lücken, die entstehen, wenn ein Messobjekt zwischen zwei parallelen Ebenen platziert wird, mit Messinstrumenten wie Fühlerlehren gemessen und eine OK/NG-Beurteilung durchgeführt. Es ist jedoch unmöglich, die Ebenheit von 3D-Formen, wie z. B. Verzug und Formunterschiede, genau zu messen und zu quantifizieren.
Das Mobile 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe WM von KEYENCE ermöglicht eine genaue Messung der Ebenheit durch einfaches Antasten einer Messobjekt-Ebene mit dem kabellosen Messtaster. Sie kann auch die Wölbung und Formunterschiede einer gesamten Oberfläche in einer Farbkarte visualisieren, was die Effizienz der Arbeit, die Messobjekte in die vorgesehenen Formen für die Fertigstellung verarbeitet, erheblich verbessert. Verschiedene andere Elemente, wie Rechtwinkligkeit, Position und Parallelität, können ebenfalls gemessen werden. Die Modellreihe WM trägt wesentlich zu einer höheren Qualität bei der Herstellung und Installation von Geräteständen und Grundrahmen bei.
Dehnungsmessung und Zeichnungserstellung für Fertigungs- und Verarbeitungsanlagen
Im Rahmen der Wartung der installierten Produktions- und Verarbeitungsanlagen werden die durch den Betrieb verursachten Veränderungen der Niveaus und der Belastung der Stände und Grundrahmen der Anlagen gemessen.
Ebenen werden in der Regel durch Messen von Abständen vom Boden zu Referenzpositionen an Geräten mit Hilfe von Maßbändern oder Nivelliergeräten überprüft. Die Dehnung wird häufig durch das Abtasten von Messobjekten mit Messuhren gemessen. Viele Komponenten sind jedoch groß und erfordern zur Bemessung zwangsläufig zwei bis drei Personen. Es gibt auch Probleme mit Schwankungen der Messwerte durch die verschiedenen Anwender, Schwierigkeiten beim Verständnis von Belastungstendenzen und langen Messzeiten. Ein weiteres Problem besteht darin, dass analoge Messwerkzeuge wie Handmessmittel keine direkten Messungen vornehmen können, wenn diese in Zeichnungen von der Ausrüstungsmitte aus angegeben werden.
Das Mobile 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe WM von KEYENCE ermöglicht hochpräzise Messungen von Ebenen und Dehnungen mit dem kabellosen Messtaster. Im Gegensatz zu Messungen mit Messinstrumenten wie Maßbändern, Nivelliergeräten und Messuhren variieren die Ergebnisse nicht, was eine quantitative Messung ermöglicht.
Messungen können auch in drei Dimensionen ohne Berücksichtigung der Bodenebene durchgeführt werden. Die gemessenen Elemente können als STEP/IGES-Datei exportiert werden. Damit ist es möglich, 3D-CAD-Daten aus den Messergebnissen eines tatsächlichen Produkts zu erstellen. 3D-CAD-Daten können verwendet werden, um Zeichnungen von vorhandener Ausrüstung zu erstellen. Außerdem ist die Modellreihe WM tragbar, sodass sie zur Messung an den Wartungsort mitgenommen werden kann.
Optimierung der Nivellierung von Industrieanlagen
Die Modellreihe WM ermöglicht die Messung der Ebenen von Industrieanlagen durch eine einzelne Person, indem die Messobjekte mit dem kabellosen Messtaster einfach angetastet werden. Zusätzlich zu den oben vorgestellten Leistungsmerkmalen bietet die Modellreihe WM folgende Vorteile:
- Hochpräzise Messung über einen großen Bereich
- Ein großer Messbereich bis zu 15 m kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Die Modellreihe WM ist mit einem Navigationsmessmodus ausgestattet, der die Messung am selben Punkt nach einem gespeicherten Messverfahren ermöglicht, sodass jeder die gleichen Messdaten erhalten kann.
- Prüfung mit 3D-CAD-Daten
- Es sind Vergleichsmessungen zwischen einem zu messenden Teil und einer aus einer 3D-CAD-Datei importierten Form möglich. Die Abweichungen vom Bauteil zur 3D-CAD-Zeichnung können als Fehlfarbenvergleich dargestellt werden. Dies ist hilfreich bei Messungen von Freiformflächen und Profiltoleranzen.
- Prüfberichte können mit Fotos erstellt werden
- Prüfberichte können automatisch mit Fotos erstellt werden, die die Erfassung der Messpunkte auf einen Blick ermöglichen. Mit diesen Prüfberichten können Sie nicht nur das Vertrauen Ihrer Geschäftspartner gewinnen, sondern auch Messergebnisse als digitale Daten speichern, was zu einer höheren Effizienz der internen Datenverwaltung führt.
- Leicht verständliche Schnittstelle
- 3D-Koordinatenmessgeräte arbeiten oft mit komplizierten und ungewohnten Befehlen. Die Modellreihe WM bietet eine intuitive Bedienung mit Bildern und Symbolen, wodurch das System leicht bedient werden kann.
Die Modellreihe WM unterstützt in hohem Maße die Analyse, z. B. den Vergleich mit 3D-CAD-Daten, sowie die Messung von Industrieanlagen. Sie verbessert die Effizienz der Herstellung von Industrieanlagen und der für ihre Installation und das Qualitätsmanagement erforderlichen Arbeiten erheblich.
