Bildgeführtes 3D-Koordinatenmessgerät von Keyence im Einsatz bei Eduard Kronenberg Verblüffend flink - Quality Engineering

Bildgeführtes 3D-Koordinatenmessgerät von Keyence im Einsatz bei Eduard Kronenberg

Verblüffend flink

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Schneller messen, einfacher messen – das will Eduard Kronenberg Mitarbeitern aller Bereiche ermöglichen. Ein bildgeführtes 3D-Koordinatenmessgerät von Keyence ermöglicht dies als erstes im Werkzeugbau.

Bis zu 700 Millionen Stanzteile verlassen jedes Jahr die moderne Fabrik von Eduard Kronenberg in Haan. Gefertigt werden die Teile für die Glas- und Fensterindustrie sowie für den Automotive-Sektor auf insgesamt 17 Hochleistungsstanzautomaten mit Stanzkräften zwischen 150 und 2000 kN. Eine zentrale Rolle spielt dabei der unternehmenseigene Werkzeug- und Formenbau, der alle Werkzeuge fertigt – ganz gleich, ob sie auf Stanz- oder Spritzgießmaschinen zum Einsatz kommen.

Durchschnittlich 60 Werkzeuggrundgestelle, auf denen mehrere Umbausätze zum Einsatz kommen können, baut der Werkzeugbau jährlich. „Wir haben im Werkzeugbau eine hohe Fertigungstiefe, beginnend mit der Entwicklung und Konstruktion. Lediglich das Erodieren und Härten der Teile kaufen wir als Dienstleistung zu – und die Qualität dieser Teile müssen wir im Wareneingang sicherstellen“, erklärt Axel Bonow, Leiter des Qualitätsmanagements bei Eduard Kronenberg. „Wenn die Maße der Werkzeugplatten nicht stimmen, kann es im Extremfall später zum Bruch des Werkzeugs kommen. Oder aber Schnittelemente passen nicht richtig hinein, sodass man die Werkzeugplatte zurück zum Partner schicken muss. Dies alles kostet immens viel Zeit, weshalb wir großen Wert auf Messungen in der Eingangskontrolle legen.“
Die Messungen im Wareneingang kosteten das Team um Bonow in der Vergangenheit allerdings auch viel Zeit: Die Werkzeugplatten mussten im klimatisieren Messraum auf 3D-Koordinatenmessgeräte aufgespannt, die entsprechenden Messprogramme erstellt werden – und dann dauerte es rund 45 Minuten, bis durchschnittlich 60 Merkmale gemessen waren. Insgesamt war ein Kollege aus der Messtechnik mit einer Platte zwei bis drei Stunden beschäftigt. Die extrem hohe Genauigkeit war dabei gar nicht erforderlich – in der Regel reicht es dem Unternehmen in dem Fall, Abweichungen von 0,02 oder 0,03 mm zu detektieren.
„Deshalb waren wir schon lange auf der Suche nach einer schnelleren Messtechnik-Alternative, die zudem auch von den Kollegen im Werkzeugbau genutzt werden kann, und zwar auch für andere Aufgaben. Denn im Prinzip verfolgen wir das Konzept der Werkerselbstkontrolle“, so Bonow. Das Team der Qualitätssicherung besteht aus vier Mitarbeitern – und durch die wachsenden Anforderungen an die Qualität der produzierten Werkzeuge und Bauteile kann es längst nicht alle Aufgaben selbst wahrnehmen.“
Bonow hat deshalb in den vergangenen Jahren schon die verschiedensten Lösungen auf ihre Tauglichkeit für diese Anwendung hin überprüft: Mikroskope schieden aus, weil das Messfeld zu klein ist. Handgeführte Koordinatenmesstechnik mit Tastarmen kam für Bonow nicht infrage, da sie sehr groß, komplex in der Handhabung und nicht bedienerfreundlich war. Messtechnik mit Streifenlichtprojektion für das flächige Messen war zu einseitig, Scanner deutlich zu langsam. „Wir wollen die Messzeiten ja nicht verlängern, sondern reduzieren“, so Bonow.
Der Besuch eines Vertreters von Keyence brachte schließlich die Wende: Er berichtete von einem neuartigen, kompakten und leicht zu bedienenden 3D-Koordinatenmessgerät, das zu dem Zeitpunkt in Japan bereits seit einem Jahr bei Kunden ausgeliefert im Einsatz war und bald auch in Europa verfügbar sein sollte. Die japanischen Kunden waren sehr zufrieden mit den Geräten. „Ein Versuch war mir dies auf alle Fälle wert, zumal ich von der intuitiven Bedienung der Keyence-Geräte überzeugt bin“, sagt Bonow. „Dass wir der erste Anwender in Europa wären, bereitete mir keine Kopfschmerzen.“
Beim japanischen Messtechnikhersteller bezieht Eduard Kronenberg digitale Messprojektoren, die für die stichprobenartige Überprüfung der gestanzten Metallbauteile für die Werkerselbstkontrolle in der Fertigung stehen. Sie funktionieren ganz einfach nach dem Prinzip „Prüfplan aufrufen, Teil auflegen, Knopf drücken, Ergebnis“. Die neuen Geräte der XM-Modellbaureihe sollten die gleiche Bedienphilosophie verfolgen, so hatte man ihm versichert.
Kurze Zeit später kam ein Experte von Keyence mit einem XM-Testgerät in Haan vorbei. „Die kompakte Form und die leichte Bedienbarkeit fielen mir dabei gleich ins Auge“, erinnert sich der Leiter Qualitätsmanagement. Doch stand immer noch die Frage im Raum, ob es die Anforderungen bei der Vermessung der Werkzeugplatten erfüllt. Der Aha-Effekt stellte sich ein, als man das Gerät zur Vorführung in den Werkzeugbau trug: Die Mitarbeiter berichteten dort von einem Werkzeug, das Probleme bereitete. Man wusste aber nicht, warum. Messungen mit einem Höhentaster hatten keine Auffälligkeiten gezeigt.
Das XM brachte schnell die Gewissheit, dass verschiedene Abstände auf der Werkzeugplatte nicht zueinander passten. „Damit war sofort klar, dass wir das XM brauchten“, so Bonow. „Verblüffend war dabei, dass die Messergebnisse bereits nach 15 Minuten vorlagen. Diese Zeit brauchten wir früher alleine für ein Merkmal.“
Dies liegt vor allem am Prinzip, das Keyence als bildgeführte 3D-Koordinatenmesstechnik bezeichnet: Mit einer kleinen Kamera im frei beweglichen Messtaster wird zunächst ein Foto vom Bauteil geschossen. Anhand dieses Fotos generiert das Gerät bei der Abtastung des Messobjekts die gewünschten Geometrien, die dann auch gleichzeitig gemessen werden.
Es handelt sich dabei um eine Form von Augmented Reality, denn der Anwender kann den Messtaster im Bildmenü während der Antastung des Messobjekts im Auge behalten. Aufgrund von vordefinierten Toleranzen kann unmittelbar nach der Messung eine IO/NIO-Bewertung durch das Messgerät vorgenommen werden. „Die geschossenen Bilder nutzen wir als Arbeitsanweisung für den Werker. Anhand von Punkten auf den Bildern weiß er, wohin er den Taster bewegen muss. Das XM ist wirklich bedienerfreundlich, das kann nach einer kurzen Einweisung jeder verstehen“, freut sich Bono.
Mehrere Mitarbeiter aus dem Werkzeugbau nutzen die neue Messtechnik intensiv – zumal sie ihnen eine deutliche Zeitersparnis bringt: Statt zwei Stunden benötigen sie für die Vermessung einer Werkzeugplatte heute nur noch eine knappe halbe Stunde. „Jetzt sind wir im Wareneingang in der Lage, deutlich schneller zu arbeiten als früher. Die Reduktion der Messzeit ist das wertvollste für unser Unternehmen“, betont Bonow. Hinzu kommt, dass die Messergebnisse heute reproduzierbar sind – ganz gleich, wer mit dem Gerät arbeitet.
„Wir können heute definitiv feststellen, ob der Erodierer gute Arbeit geleistet hat oder nicht. Und anhand der Fotos können wir ihm genau sagen, wo beispielsweise Abstände nicht stimmen.“
Keine beweglichen Teile – keine Kalibrierung nötig
Positiv ist für Bonow auch, dass das XM im Gegensatz zu traditionellen 3D-Koordinatenmessgeräten nicht einmal im Jahr gewartet und kalibriert werden muss. Möglich ist das dadurch, dass das XM ohne bewegte mechanische Teile auskommt. Außerdem ist es flexibel einsetzbar – auch ohne Klimatisierung. „Damit könnten wir es direkt im Werkzeugbau einsetzen“, sagt Bonow.
Das allerdings tut Eduard Kronenberg entgegen der ursprünglichen Idee nicht: Das XM hat seinen Platz im zentralen Qualitätswesen. „Es ist damit Teil unseres kleinen Messzentrums, das allen Abteilungen zur Verfügung steht. Dieser Ansatz fördert die interdisziplinäre Zusammenarbeit im Haus sowie die Akzeptanz der Messtechnik“, erläutert Bonow. „Wir schulen gerne alle Mitarbeiter am XM, sodass sie in der Lage sind, schnell eigenständig Messungen damit durchzuführen.“
So haben die Kollegen die für die Herstellung von Dämpfungsscheiben, die zur Verschraubung mit Stoßfängern im Auto zum Einsatz kommen, das XM für sich entdeckt: Sie sind damit nun in der Lage, auch die seitliche Kontur der Scheiben zu erfassen – ohne diese zuvor zerschneiden zu müssen. Auch deren Planität lässt sich damit leicht erfassen. Bonow ist ganz begeistert: „Das waren Messaufgaben, die wir bisher mit der normalen 3D-Koordinatenmesstechnik nicht so einfach erfüllen konnten.“ ■

Die Autorin
Sabine Koll
Redaktion Quality Engineering

James-Bond-Star
Angefangen hat Eduard Kronenberg 1867 mit Taschenmesserfedern aus Stahl. Heute steht das Unternehmen für die Fertigung von Präzisionsteilen aus Stahl und Kunststoff. Seit 1977 beliefert das nunmehr in fünfter Generation befindliche Familienunternehmen die Isolierglasindustrie mit Verbindungselementen aus Stahl. Sogar in einem James-Bond-Film waren bereits Produkte des Unternehmens zu sehen: Längsverbinder aus Stahl sorgen bei der in „Spectre“ zu sehenden Privatklinik, die eigentlich ein Gourmet-Restaurant auf dem Gaislachkogl ist, dafür, dass 900 m2 Dreifach-Isolierglas perfekt zusammengehalten werden. 2004 hat Eduard Kronenberg das Sortiment um Kunststoffteile erweitert, die künftig auch mit eigenen Spritzgießmaschinen gefertigt werden. 2013 erfolgte die Zusammenlegung der beiden Werke in Solingen an den neuen Standort im Technologiepark Haan. Das moderne Gebäude wurde nach höchsten energetischen Standards gebaut: So wird zum Beispiel die Abwärme der Druckluftanlage genutzt, um damit Wasser zu erwärmen, das in den Heizkreislauf fließt.

Webhinweise
Mehr über den Einsatz des XM-Geräts von Keyence bei Eduard Kronenberg sehen Sie in einem Video von Quality Engineering: www.qe-online.de/videos.
Weitere Informationen gibt es auch auf der Seite des Herstellers: www.keyence.de/ekkronenberg
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