Das Messen im Prozess ist in der Metallbearbeitung bereits weit verbreitet. Viele Maschinen sind entsprechend ausgerüstet. Die Messtechnologien werden robuster, um mit den zum Teil rauen Bedingungen im Produktionsprozess fertig zu werden. Und die Preise der integrierten Messtechnik fallen. Auf der anderen Seite steigen die Anforderungen an die Genauigkeit. Dies alles trägt dazu bei, dass Messtechnik zunehmend in die Fertigung eingebunden wird. Diese deckt dabei ein großes Spektrum an Messungen ab: von der Einrichtung von Werkzeugen und Werkstücken in der Werkzeugmaschine über das Erkennen von Verschleiß und Bruch von Werkzeugen bis hin zur finalen Kontrolle des Werkstücks vor dem Abspannen.
So hat Blum-Novotest vor Kurzem das neue Lasermesssystem LC52-Digilog zur Werkzeugmessung und -überwachung in Dreh-Fräszentren vorgestellt, das die Vorteile der berührungslosen Messung mit denen der taktilen per Messtaster in einem kompakten Gerät vereint. „Seit Jahren geht der Trend in vielen Unternehmen in Richtung Kombinationsmaschinen Drehen/Fräsen. Dem tragen wir mit der Messtechnik Rechnung“, sagt Marketingleiter Winfried Weiland. Maschinenkonzepte, in denen mehrere Fertigungsverfahren vereint sind, erfordern für die Werkzeugeinstellung und -überwachung eine andere Konfiguration als reine Fräszentren. Während rotierende Werkzeuge hier immer schnell und sicher per Laser gemessen werden, empfiehlt es sich, nicht-rotierende Werkzeuge taktil zu überwachen.
Der Grund hierfür liegt darin, dass bei stehenden Werkzeugen wie etwa Ausdrehwerkzeugen für eine hochpräzise Messung eine zeitaufwändige Hochpunktsuche an der Werkzeugschneide erforderlich ist. Außerdem beeinflusst Kühlmittel die Prozessfähigkeit in diesem Fall stärker als es bei der Messung von rotierenden Werkzeugen der Fall ist. Eine schnelle berührende Messung von Drehwerkzeugen ist daher von Vorteil. Die taktile Messung wird mit dem adaptierten Blum-Messtaster mit planverzahntem Shark360-Messwerk durchgeführt. Der TC76 verfügt über ein präzises, richtungsunabhängige Antastverhalten und die verschleißfreie, optoelektronische Signalgenerierung. Die Shark360-Technologie ergänzt dabei das multidirektionale Messwerk um eine Planverzahnung mit 72 Zähnen, wodurch eine sehr hohe Genauigkeit auch bei außermittiger Antastung, wie sie bei der Vermessung von Drehwerkzeugen vorkommen kann, garantiert ist. Bei Auslenkung des Tasteinsatzes bewegt sich ein Präzisionsstift in eine Lichtschranke, wodurch das Schaltsignal zur Messwerterfassung erzeugt wird.
Optimierte Messzyklen in der Werkzeugmaschine
Renishaw hat eine neue Technologie auf den Markt gebracht, mit der sich Messzyklen in der Werkzeugmaschine ohne Genauigkeitsverlust optimieren und damit die Zykluszeiten auf CNC-Maschinen um bis zu 60 % reduzieren lassen. Die Messzykluszeit an einer Werkzeugmaschine zu verkürzen, ist keine triviale Aufgabe: Wird einfach nur der Vorschub erhöht, ist die geforderte Wiederholgenauigkeit nicht mehr gegeben. Supatouch ist eine eingebettete Optimierungsroutine innerhalb der Makrosoftware Inspection Plus von Renishaw nach Industriestandard, die genau für diesen Zweck nun verbessert wurde. Die Supatouch-Technologie erkennt automatisch die schnellstmöglichen Vorschübe, die eine Werkzeugmaschine bei gleichzeitiger Wahrung der Wiederholgenauigkeit beim Messen erzielen kann. Ein intelligenter Entscheidungsprozess sorgt dafür, dass für jede Messroutine automatisch die schnellstmögliche Messstrategie (entweder mit Einfach- oder Zweifachantastung) angewendet wird.
Dieser Entscheidungsprozess wird auch während der Werkstückmessung fortgeführt. Der Messtaster kann während einer Maschinenbeschleunigung oder -verzögerung ausgelenkt werden. Dies kann aufgrund von Lageänderungen eines Werkstücks ausgelöst werden und machen Messergebnisse ungenau. Nachdem die Supatouch-Technologie diese Ungenauigkeit festgestellt hat, gibt sie dem Messtaster automatisch den Befehl, die Oberfläche in einer Geschwindigkeit zu messen, die geeigneter ist, die Genauigkeit beizubehalten, ohne dass die Werkzeugmaschine einen Alarm ausgibt.
Die Messtechnik in oder sehr nahe an der Werkzeugmaschine sorgt für kurze, schnelle Regelkreise. Damit legt sie auch die Basis für eine smarte Produktion. Denn die Digitalisierung ist auch in der Zerpanung und der dabei verwendeten Messtechnik angekommen. Der Grundgedanke ist dabei, dass alle Systeme miteinander vernetzt sind und Daten austauschen – von der Produktion über die Konstruktion bis zur ERP-Software. Die Messtechnik ist dabei ein integraler Bestandteil der Fertigung. Sie soll proaktiv schon während der Fertigung eingreifen und die Produktion korrigieren , wenn ein Bauteil nicht den richtigen Toleranzen entspricht.
Das ist der sogenannte Closed-Loop-Ansatz. Produktionssysteme, Maschinen und Messtechnik bilden einen geschlossenen und miteinander kommunizierenden Kreislauf, der es ermöglicht, das Erstteil bereits als Gutteil zu produzieren. Die eingebundene Messtechnik verifiziert bereits in einem sehr frühen Fertigungsstadium Dimensionen, Toleranzen und Oberflächengüte. Erkennt der Messsensor, dass ein Bauteil fehlerhaft ist, wird diese Information im Produktionskreislauf eingespeist.
Closed-Loop-Ansatz für Gutteile vom ersten Teil an
Alicona verfolgt den Closed-Loop-Ansatz : Geräte wie etwa das Infinitefocus, das optische 3D-Mikrokoordinatenmesstechnik und Rauheitsmessung in einem System bietet, fügen sich in dieses Konzept ein. „Wir stellen die Schnittstellen und das Know-how für die Einbindung in die Unternehmensarchitektur bereit“, erklärt Geschäftsführer Stefan Scherer. Seiner Meinung nach ist Closed Loop vor allem dann sinnvoll, wenn bei einem Fertigungsschritt viele Parameter einzustellen sind. Die Voraussetzung zur Umsetzung des Konzepts seien vollständig automatisierte Messsysteme, die jeder Werker ohne Vorkenntnisse bedienen kann.
Inline, atline und offline einsetzten lässt sich der neue 3D-Sensor X-Gage3D von Isra Vision für die exakte 3D-Formerfassung sämtlicher Merkmale eines Objekts wie Bohrlöcher oder Spaltmaße in nur einem Messdurchlauf. Die ermittelten Ergebnisse stehen per CAD-Abgleich sofort zur Verfügung. Ausgestattet mit vier hochauflösenden Kameras und einer Hochleistungs-LED erfasst der Quad-Kamera-Sensor alle Objektformen innerhalb kürzester Zeit und auch unter herausfordernden Bedingungen. Seine Multi-Stereo-Technologie gestattet eine besonders vollständige, ultrafeine Punktewolke, da stereometrische Aufnahmen mit sechs verschiedenen Kamerapaaren möglich werden. Durch die verschiedenen Kameraperspektiven werden zum Beispiel reflektierende Bereiche nicht unscharf, da sie aus einem anderen Blickwinkel optimal bestimmt werden können.
Produktion und Messtechnik ohne Bruch automatisiert
Der Bruch in der Prozesskette der Automatisierung zwischen Produktion und Messtechnik hat Jenoptik mit zwei Partnerunternehmen veranlasst, eine automatisierte Lösung zu entwickeln: Ein optisches Wellenmessgerät der Opticline C305 wurde mit einem neuen Handlingsroboter mit Werkstückspeicher kombiniert. Diese kompakte Einheit wurde von Jenoptik in Zusammenarbeit mit den Firmen Erler, Dormettingen, und Viktor Hegedüs, Wehingen, geplant und realisiert. Die Kombination optischer Wellenmesstechnik und automatisierter Roboterbeladung ermöglicht eine sekundenschnelle Inspektion zahlreicher Prüfmerkmale. Das Spannmittel Fixator von Hegedüs lieferte die Grundlage für eine zuverlässige Aufnahme von Teilen aller Geometrien.
Wenn Wälzlager, Prüfstifte und Grenzlehrdorne mit hoher Genauigkeit gemessen werden müssen, bieten sich Laser Scan Mikrometer von Mitutoyo an. Das neue Modell LSM-6902H bietet einen Messbereich von 0,1 bis 25 mm. Im Verbund mit den optionalen verstellbaren Haltersätzen ermöglicht es das hochgenaue Messen der Außendurchmesser von Prüfstiften und Grenzlehrdornen. Es bietet eine Linearität über den gesamten Messbereich von ±0,5 μm sowie ±(0,3+0,1∆) μm in der Teilmessstrecke. Die Wiederholpräzision beträgt 0,045 μm über den vollen Messbereich (25 mm Durchmesser) und 0,03 μm für die Teilmessstrecke (10 mm Durchmesser). Mit 1.600/s wurde die Scanrate des neuen Geräts gegenüber der des Vorgängers verdoppelt.
Werth hat die 3D-Mess-Software Winwerth um eine Funktion zur Integration von Produktfertigungsinformationen (PMI) ergänzt: Mit 3D-PMI lassen sich nun Messablaufpläne erstellen. Viele CAD-Systeme bieten mittlerweile die Möglichkeit, PMI-Daten zu integrieren. Die hieraus resultierenden CAD-Datensätze enthalten dann zusätzlich zur Geometriebeschreibung der CAD-Elemente auch die vom Konstrukteur festgelegten Bemaßungen inklusive Toleranzen und Bezugselementen. Diese Informationen bilden nun das Grundgerüst zur Erstellung des Messablaufplans mit der neuen Funktion 3D-PMI der Mess-Software Winwerth. ■
Die Autorin
Sabine Koll
Redaktion
Quality Engineering
Das 8-Achsen-System von Faro kombiniert einen por-tablen Messarm mit einer funktional integrierten, aber physisch getrennten achten Achse Bild: FaroFlexibel durch mobile Messarme
Mobile Messarme sind ein bewährtes Mittel, um in der Produktion flexibel zu messen. So hat Hexagon seine Romer Absoule Arm Produktreihe modernisiert. Dabei fällt das modulare Handgelenk-Design auf: Sowohl der RS5–Laserscanner als auch der Pistolengriff sind nun vollständig abnehmbar und erleichtern dadurch das Tasten auf engstem Raum. Bei Laserscanner-Anwendungen mit Pistolengriff gewährleisten die drei verschiedenen Griffgrößen eine optimale Handhabung für jeden Nutzer. Das Display am neuen Armgelenk bietet Übersicht über die Messergebnisse. Durch das Umschalten zwischen Profilen wie auch die Kalibrierung im laufenden Messbetrieb kann sich der der Anwender völlig auf die Messung konzentrieren. Die neuen Modelle des Absolute Arm sind auch als Ausführung mit sechs Achsen erhältlich, die für spezielle Tastanwendungen entwickelt wurde.
Neu bei Faro ist ein 8-Achsen-System. Die achte Achse ermöglicht dabei die Drehung des Messobjekts in Echtzeit. Das System kombiniert den portablen Quantum Faroarm oder den Quantum Scanarm mit einer funktional integrierten, aber physisch getrennten achten Achse. Bei der achten Achse handelt es sich um eine vollständige Drehachse. Sie lässt sich direkt mit dem Faroarm verbinden und wird so zu einer nahtlos integrierten, hochgenauen Zusatzachse, die keinerlei weitere Einrichtungszeit oder Installationsarbeiten bedarf.
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