Controllo di qualità delle pale di turbina in una cella di produzione automatizzata

Le macchine di misura ottiche offrono vantaggi nell'ispezione della qualità delle pale delle turbine. Pertanto i CORE Sistemi di scansione ad alta velocità della svizzera Starrag AG sono utilizzati in una cella di produzione automatizzata per il controllo finale della qualità delle pale delle turbine. I requisiti fondamentali delle macchine di misura sono: elevata precisione, tempi di misura minimi e stabilità alle alte temperature.

Da oltre 50 anni il Gruppo Starrag è il partner tecnologico leader nella produzione di pale per turbine a gas e a vapore. Le pale delle turbine, le pale dei compressori, le giranti, i blisks e le parti strutturali complesse di altissima precisione sono prodotte dalle macchine Starrag. Inoltre, Starragkomplette sviluppa sistemi di produzione flessibili, i cosiddetti FMS (Flexible Manufacturing Systems), che consentono la produzione di un'ampia varietà di pezzi in modalità automatizzata.

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Due sistemi CORE sono stati integrati con successo in un FMS per il controllo qualità finale. La cella di produzione produce un'ampia varietà di tipi di pale complesse a partire da pezzi grezzi forgiati ad alta precisione ed è composta da quattro fresatrici, che producono le pale delle turbine con uno speciale sistema di bloccaggio, nonché da due sistemi di pulizia e da due macchine di misura. Le singole stazioni sono gestite da un robot. La comunicazione con le macchine di misura di CORE è controllata dal controller della cella.

Il sito CORE è una macchina di misura a coordinate con un sensore ottico di punti a luce bianca. La misurazione del punto ottico a luce bianca viene eseguita con un sensore a doppio occhio. Il principio di misurazione è simile a quello di una sonda tattile, ma con un minuscolo punto di luce bianca del diametro di circa 40 µm. Ciò consente di rilevare con precisione le superfici a forma libera o di misurare le caratteristiche più piccole, come i piccoli raggi dei bordi di attacco e di uscita delle pale delle turbine. Utilizzando il sensore a doppio occhio e una routine di misura stabile di triangolazione dei punti, è possibile misurare anche superfici altamente riflettenti senza spruzzare la superficie.

Risparmio di tempo per cicli di misura più brevi

CORE è una macchina di misura a 5 assi con tre assi lineari e due assi rotativi. Gli assi rotativi sono formati dalla tavola rotante e dal giunto girevole della testa del sensore. Questa combinazione e il controllo simultaneo degli assi lineari e rotativi consentono la migliore accessibilità, l'ottimizzazione dei percorsi di spostamento e quindi un risparmio di tempo per cicli di misura più brevi. Soprattutto quando si misurano i piccoli bordi di entrata e di uscita delle pale delle turbine, la tecnologia di misura ottica elimina la necessità di compensare il raggio della sonda.

"La decisione a favore di CORE è stata presa dopo un rigoroso processo di selezione", spiega Stefan Mahr, Sales Manager per i sistemi di scansione ottici ad alta velocità di WENZEL. Roland Ziltener, responsabile della gestione della qualità di Starrag AG, conferma: "Abbiamo optato per una soluzione ottica perché nessun sistema tattile era in grado di misurare il numero di caratteristiche richieste dal cliente finale nel tempo necessario. Il sistema CORE ci permette di misurare le caratteristiche più piccole, laddove con un sistema tattile avremmo raggiunto il limite".

"Una ragione importante per la nostra soluzione di misura è stata la possibilità di soddisfare gli esigenti tempi di ciclo", aggiunge Mahr "Inoltre, il design di CORE è estremamente stabile. Le grandi guide lineari con ampie distanze tra i cuscinetti garantiscono una lunga durata e un funzionamento stabile, anche in condizioni di produzione difficili. Inoltre, CORE ha un ingombro ridotto e non richiede aria compressa. Il sistema di misura è quindi estremamente mobile".

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La macchina di misura CORE è gestita in modo completamente automatico da Starrag ed è ideale per l'integrazione diretta nel processo produttivo. Da un lato, grazie all'ampio intervallo di temperatura, dall'altro, il design aperto di CORE con l'ampia area di accesso da tre lati consente un facile carico e scarico automatico con un robot industriale. Questo comunica con la macchina di misura a coordinate tramite un'interfaccia I/O o una connessione Ethernet.

La tavola rotante di CORE è stata personalizzata in modo che il mandrino pneumatico utilizzato fosse integrato direttamente nella tavola rotante della macchina di misura. Il sistema interagisce anche con il complesso controllo della cella. Questo si occupa del controllo remoto automatizzato di CORE. Il dispositivo di misura fornisce un feedback automatico sul controllo della cella, avvia e arresta le misure a comando, trasmette i protocolli di misura e segnala i cambiamenti di stato della macchina.

"La nostra esperienza di collaborazione con Wenzel in questo progetto è estremamente positiva", afferma Ivo Ritter, project manager di Starrag. È responsabile della gestione complessiva del progetto FMS. "Secondo la nostra esperienza, i canali di comunicazione di Wenzel sono brevi e la struttura gerarchica è molto piatta. Questo ci permette di reagire molto rapidamente ai cambiamenti delle condizioni, soprattutto nel lavoro di progetto, il che aiuta enormemente l'avanzamento del progetto. Ci piace molto lavorare con Wenzel e non vediamo l'ora di affrontare le sfide future insieme", afferma Ritter.

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