Im Zeitalter der Zulieferer und Just-in-Time-Produktion werden immer häufiger Einzelteile und Produktgruppen von unterschiedlichen Herstellern zugeliefert. Moderne Messtechnik ist hier der Schlüssel zu einer nahtlosen Qualitätskontrolle der produzierten Bauteile. Für eine exakte Vermessung mussten die Werkstücke bisher jedoch in individuell gefertigte Aufnahmen eingelegt werden, um sie für den Messvorgang sicher und einheitlich zu fixieren. Die dafür nötigen Vorrichtungen werden für jedes Bauteildesign komplett neu aufgebaut und für die nächste Benutzung eingelagert. Das kostet Zeit, Geld, unproduktiven Lagerraum und bindet „totes“ Kapital. Einen neuen kostengünstigen Weg bietet die CNC-gesteuerte Werkstückpositionierung über Planarmotoren von L-A-T. Über ein Softwareprogramm (Alufix Experte CNC) bilden hier bis zu sechs luftgelagerte Läufer auf einer Statorplatte die gewünschte Werkstückaufnahme. Lagerkosten entfallen fast vollständig und die Umrüstung benötigt nur einen Bruchteil der bisherigen Zeit.
Dirk Schmidt,Vorstand der L-A-T Suhl AG und Dipl.-Chem. Andreas Zeiff, Redaktionsbüro Stutensee
Werkstückaufnahmen für Vermessungen mit Koordinaten Messgeräten basieren bisher fast durchweg auf massiven Grundplatten mit Lochraster, auf denen dann die individuellen Aufbauten für die Werkstückauflage montiert werden. Der nötige Arbeitsaufwand für den Aufbau ist erheblich, die fertige Vorrichtung ist sperrig, schwer und schlecht zu handhaben. Bei Werkstückwechsel muss die gesamte Einheit abgebaut und eine neue montiert werden.
Reduziert auf das Wichtigste
Für die Vermessung der Form eines beliebigen Werkstücks (zum Beispiel geprägtes Blech für Karrosserie- oder Gummiteile) sind nur wenige sichere Auflagepunkte wirklich erforderlich. Ein neues Konzept reduziert die bisherige „Materialschlacht“ drastisch, um diese Fixpunkte im Raum zu schaffen. Statt eines individuellen massiven Aufbaus übernimmt ein Planarmotor mit bis zu sechs Läufern die Funktion. Eine intelligente Software ordnet diese Läufer je nach Werkstück so an, dass die Auflagepunkte sicher positioniert sind. Individuelle Aufbauten entfallen, statt großer und schwergewichtiger Aufnahmevorrichtungen müssen nur Daten „eingelagert“ werden, beispielsweise auf CD-ROM.
Jede Messung kann nur so exakt sein wie die Ausgangsbedingungen es erlauben. Daher müssen die zu vermessenden Werkstücke definiert und fest im Raum positioniert sein, um optimale Messergebnisse sicherzustellen. Massiv aufgebaute schwere Vorrichtungen stellen dies naturgemäß sicher. Geht man aber zu flexibel angesteuerten Vorrichtungen über, so summieren sich geringste Toleranzen der beweglichen Teile recht schnell zu untragbaren Größen. Ein Ausweg aus diesem Dilemma ist der weitgehende Verzicht auf toleranzbehaftete Antriebselemente. Prädestiniert dafür ist der Direktantrieb über Linearmotoren. Als Flächenmotor ausgebildet kann ein einziges bewegtes Teil, der Läufer, alle Koordinaten einer x-y-Messebene anfahren. Rüstet man den Läufer mit einem weiteren Linearmotor für die z-Achse aus, so sind auch Raumkoordinaten mit feinster Auflösung reproduzierbar darzustellen. Noch einen Schritt weiter geht die Positionierlösung der L-A-T SUHL AG, hier wird durch die Luftlagerung der Läufer die Reibung und damit der Stip-slick-Effekt fast auf null reduziert. Fehlende Reibung bedeutet aber auch fehlenden Verschleiß, die Abmessungen der Aufnahmevorichtung bleiben über die Lebensdauer konstant und damit auch die Messpräzision. Auch im Dauerbetrieb ist so eine hohe Wirtschaftlichkeit garantiert.
Kompakt gebaut
Das CNC-gesteuerte System zur Werkstückaufnahme setzt sich aus einer ebenen Grundplatte und beliebig vielen in drei Achsen beweglichen Läufer-Modulen (Säulen) zusammen. Die Maße der Statorplatte betragen 1200 u 900 u 100 mm, die absolute Größe des Stators richtet sich nach den Maßen der Werkstücke bzw. der Messmaschine. Bei Bedarf können mehrere Statoren zu einer größeren Grundplatte zusammengefasst werden. Wahlweise können 2D- oder 3D-Module zum Einsatz kommen. Die Läufer belegen eine Grundfläche von je 154 u 154 mm. Die Höhe des 2D-Moduls beträgt 75 mm gemessen von der Statoroberfläche zur Oberkante des Moduls. Das 3D-Modul hat in z-Richtung bei eingefahrenem Hubmodul eine Höhe von 340 mm und einen Verfahrensbereich in z-Richtung von 100 mm. Beide Module können in z-Richtung mit 300 N belastet werden. Die Verfahrgeschwindigkeit beträgt für die Ebene 0,4 und für die z-Achse 0,15 m/s. Die Wiederholgenauigkeit aller drei Koordinaten liegt mit den aufgesteckten spezifischen Auflagepunkten unter 30µm. Auf der Messmaschine wird die Messaufnahme nach Anfahren der Position mit aufgestecktem Auflagepunkt vermessen und fein eingestellt. Unterstützt und visualisiert wird die Übernahme der Koordinaten vom CAD-System, die Kommunikation mit der Messmaschine übernimmt das Programm Alufix-Experte CNC (Fa. Horst Witte Gerätebau in Bleckede).
Auf den Säulen befinden sich spezielle Aufnahmen, auf denen werkstückspezifische Konturpassstücke (Auflagepunkte) für die Werkstückaufnahme befestigt sind. Bei einem Werkstückwechsel fahren die Säulen rechnergesteuert automatisch in die jeweilige Position. 3D-Läufer passen dabei automatisch auch die Säulenhöhe (z-Achse) mit an. Die Bedienung der Werkstückaufnahme läuft weitgehend über den PC, lediglich die kleinen Werkstückadapter müssen noch manuell ausgetauscht werden.
Schneller Teilewechsel
Die Vorteile des neuen Systems liegen vor allem in der Material und Zeitersparnis gegenüber herkömmlichen Systemen. Es werden nur noch relativ wenige Teileadapter benötigt, die Lagerhaltung reduziert sich erheblich. Die geringen Abmaße der Adapter stehen auch für geringste Prototypenkosten. In nur wenigen Stunden wird über einen CNC-Datensatz und universellen Spannteilen eine Messvorrichtung erstellt. Die Rüstzeiten sind ebenfalls enorm reduziert, ein Wechsel von einem Teil zum anderen benötigt nur etwa zehn Minuten.
www.lat-suhl.de
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