Flexible Systeme

Dipl.-Ing. Manfred Thome, Geschäftsfüher Thome Präzision, Messel

Immer mehr klein- und mittelständische Betriebe erreichen durch den Einsatz von Koordinatenmesstechnik ein Höchstmaß an Flexibilität und Qualität und stellen somit Ihre Wettbewerbsfähigkeit langfristig sicher.

Koordinatenmessgeräte sollen nicht nur die Anforderungen der Genauigkeit erfüllen. Sie müssen leicht bedienbar und vor allem auch erschwinglich sein. Bei fertigungsintegriertem Einsatz ist zudem Robustheit und Temperaturstabilität gefordert.

Als Antwort auf diese Forderungen wurden bei dem Portalmessgerät RAPID hochpräzise, luftgelagerte Granit- und Keramikführungen eingebaut. Abb. 1 zeigt einen voll ausgestatteten Messplatz. Damit wird eine Genauigkeit von U1 = 2 + L/350 µm oder besser sichergestellt. Dies entspricht z. B. auf einer Länge von 175 mm einer maximalen Messunsicherheit von 2,5 µm. Genug Reserve also um Toleranzen im 1/100 mm Bereich sicher überprüfen zu können. Temperaturstabile und spannungsfreie Werkstoffe wie Granit und Keramik reduzieren die Verformungen der Maschinengeometrie auf ein Mindestmaß. Besonders die eingebaute Keramiktraverse hat entscheidende Vorteile. Durch das geringe spez. Gewicht von 2,9 kg/ dm3 bei gleichzeitig extrem hoher Festigkeit von 310000 N/mm3 und geringem Temperaturausdehnungskoeffizienten von 6µ/m/Kelvin ist dieses Material geradezu prädestiniert für den Einsatz in der Messtechnik. Wie in Abb. 1 zu sehen, verfügt die Maschine auch über Führungsbahnabdeckungen. Diese bieten guten Schutz vor Verschmutzung und Beschädigung der Luftlagerlaufflächen. Schwingungen werden durch die Standardmäßig eingebaute doppelte passive Dämpfung von der Maschine ferngehalten. In Extremfällen kann auch mit aktiven Luftfederisolatoren gearbeitet werden. Das Messvolumen der RAPID liegt zwischen 400 x 500 x 600 und 400 x 500 x 1200 mm und das Investitionsvolumen des in Abb. 1 dargestellten Arbeitsplatzes beträgt ca. 80000 DM.

Besonders in Zeiten ständig steigender Teile- und Variantenvielfalt und immer kürzeren Produktlebenszyklen ist die schnelle Anpassung an neue Aufgaben existenziell für die meisten klein- und mittelständigen Unternehmen.

An Koordinatenmessmaschinen werden deshalb immer höhere Anforderungen gestellt. Neben den oben bereits genannten Anforderungen sind

– Schneller Tasterwechsel,

– flexibles Spannsystem,

– einfache Softwareanpassung und

– einfache Messprogrammerstellung

besonders wichtig.

Im Hinblick auf diese Erfordernisse hat Thome Präzision ein Höchstmaß an Flexibilität in Ihre Messmaschinen integriert.

Abb. 2 zeigt ein automatisches Tasterwechselmagazin. Dem Kunden wird also die Möglichkeit geboten, ohne Stillstandszeiten und ohne zeitaufwendige Neukalibrierung beliebige Tasterkombinationen einzuwechseln.

Auch der Einsatz von Dreh-/Schwenkgelenken erhöht die Flexibilität der Maschinen. Das zeitaufwendige und zudem Fehleranfällige erstellen komplizierter Tasterkonfigurationen kann dadurch entfallen.

Nachteilig sind aber die hohen Anschaffungskosten dieser nützlichen Zusatzausrüstung. Für den Schwenkvorgang wird außerdem mehr Messvolumen und damit eine größere Maschine benötigt.

„Einfach“ ist heute zum Zauberwort geworden. Jeder leidet ständig unter Zeitmangel und Kostendruck. Keiner möchte sich mehr mit komplizierten Zusammenhängen, aufwendigen Schulungen und komplexen Maschinen beschäftigen. Einfachheit ist heute wichtiger denn je.

Der Messeler Messmaschinenbauer setzt deshalb voll auf die Mess- und Auswertesoftware METROLOGII. Diese Software wurde speziell für Windows entwickelt. Die Philosophie, die dahinter steckt, ist einfach: „Click and Control!“ Die Entwicklung der Software beruht auf mehr als 20 Jahren Erfahrung im Einsatz von Software für Koordinatenmessmaschinen. Das Resultat ist ein ausgereiftes, leichtbedienbares Softwarepaket mit einer modularen Struktur.

Dadurch können Softwarepakete bedarfsgerecht geschnürt werden, entsprechend den Anforderungen der Kunden. Das Visualisierungsmodul führt den Benutzer grafisch interaktiv durch die Messaufgabe oder die bereits erstellten Messprogramme. Eine umfangreiche Makrobibliothek für das automatische Messen aller geometrischen Formen ist integriert. Bevor die Maschine automatisch verfährt, kann der Bediener anhand der grafischen Simulation auf dem Bildschirm erkennen, ob richtig verfahren wird. Eventuelle Korrekturen aufgrund von Gefahrstellen durch Spannmittel oder ähnliches können grafisch interaktiv durchgeführt werden. Die Komplettvermessung komplexer Geometrien innerhalb kürzester Zeit ist ebenso möglich wie die Vermessung von Freiformflächen. In Abb. 3 wird ein Lautsprechergitter für die Automobilindustrie vermessen. Anschließend vergleicht man das Ergebnis der Freiformfläche mit einer vorgegebenen CAD-Datei im IGES-Format. Über eine Best-Fit-Einpassung wird das Werkstück rechnerisch so eingepasst, dass die Abweichungen minimal sind. Abb. 4 zeigt die entsprechende Bildschirmdarstellung der Messsoftware METROLOGII.

Das Stichwort einfach gilt auch für die Kommunikation. Der Datenaustausch mit den gängigsten Systemen muss gewährleistet sein, um Insellösungen zu vermeiden. METROLOGII kann über eine DMIS-Schnittstelle mit anderen Koordinatenmessmaschinen kommunizieren und die bestehenden Messprogramme einlesen. Auch stehen CAD/CAM-Schnittstellen wie VDA, UNISURF, SET, IGES etc. zur Verfügung.

Oft wird eine Messmaschine dringend benötigt, aber die Investitionskosten in Höhe von ca. 80000 DM der bereits vorgestellten CNC-Messmaschine RAPID sprengen den Rahmen des Budgets.

Als Einstiegsmodell zum Aufstieg in die Koordinatenmesstechnik bietet Thome Präzision deshalb das Modell SMART an. Für den „smarten“ Budgetrahmen. Hier liegt das Investitionsvolumen mit ca. 40000 DM deutlich unter dem der RAPID. Abb. 5 zeigt eine SMART im Werkstatteinsatz. Das manuell geführte Messgerät hat eine Genauigkeit von U1 = 3 + L/250µm. Man bekommt also auf eine Länge von 125 mm eine max. Messunsicherheit von 3,5 µm.

Die Konzeption der Maschine ist vergleichbar mit der oben vorgestellten RAPID.Auch die bedienerfreundliche Software ist identisch. Das Messvolumen liegt zwischen 400 x 400 x 300 mm und 1200 x 600 x 300 mm. Die Luftlagerführungen sind durchgehend aus hochwertigem Granit. Alle Achsen sind einzeln klemmbar. Um Verschmutzungen und Beschädigungen der Führungen zu vermeiden, können alle Führungen gekapselt werden. Auch eine Feinverstellung für alle Achsen ist lieferbar.

Die Abnahme der Messmaschinen erfolgt nach VDI 2617. Dabei wird mit zwei zugelassenen Verfahren gearbeitet. Doppelte Sicherheit für uns und unsere Kunden, dass die zugesagte Genauigkeit unabhängig vom Abnahmeverfahren eingehalten wird.

Abb. 6 zeigt die Abnahme der Messmaschine Rapid mit einer Kugelplatte. Der Vorteil bei dieser Methode ist die Einbeziehung des Tastsystems in das Abnahmeverfahren. Zudem ist die gleichmäßige Verteilung der Messpunkte im gesamten Messbereich gewährleistet. Die Methode eignet sich auch ideal zur schnellen Überwachung der Messmaschinen im Rahmen von Serviceeinsätzen.

Die zweite Abnahmemethode ist die Vermessung der Maschine mit Laser-Interferometer. Hierzu gibt es ein Beispiel mit einer großen Doppelständer Messmaschine vom Typ Dimension-Twin. Bei der Lasermethode wird jedoch das Tastsystem nicht in den Messvorgang einbezogen. Deshalb ist diese Methode etwas ungenauer. Nur beim Bestehen beider Abnahmeverfahren werden die Maschinen an den Kunden ausgeliefert.

Gerade wenn man zwar vermessen muss oder will, aber eine eigene Messmaschine nicht auslasten kann, wird die Situation schwierig. Für solche Fälle ist es sinnvoll eine Messdienstleistung in Anspruch zu nehmen. Thome Präzision hat ständig zwei oder mehr Messmaschinen zu Vorführ- und Testzwecken zur Verfügung. Um hier eine höhere Auslastung zu gewährleisten, werden neuerdings auch Messdienstleistungen angeboten und zwar zu besonders günstigen Konditionen.

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