Lohnmesstechnik – eine „spannende“ Sache!

Denn bei einem gängigen Tastsystem wirken Kräfte zwischen 2 und 15 Gramm auf das Werkstück. Daher spricht man lieber von „in Position halten“ und „gegen Maschinen- und Verfahrbewegungen sichern“. Des Weiteren ist es wichtig, dass Vorrichtungs- und Spannsysteme möglichst wenig Merkmale des zu messenden Bauteils be- oder überdecken. Anhand mehrerer Praxisbeispiele werden die einzelnen Systeme vorgestellt und aus Sicht der Remscheider Messprofis beurteilt.

Das modulare Spannsystem Alufix zählt zu einem absoluten Standard für Koordinaten-Messgeräte. Mit Hilfe der präzisen Aluminium-Elemente können in kurzer Zeit auch komplexe Vorrichtungen erstellt werden. Dies ist insbesondere für die Serien- und Wiederholmessungen nach Wochen und Monaten wichtig. Kurze Rüstzeiten haben nicht nur den Kostenvorteil für den Kunden, sondern verringern auch die Stillstandzeiten der Messmaschinen des Messdienstleisters.

Alufix wird immer dann eingesetzt, wenn große und schwere Bauteile stabil auf den taktilen Messmaschinen positioniert werden müssen. Bauteile mit Gewichten mehrerer 100 Kg können problemlos gerüstet werden (Bild 1).

Aber nicht nur für die taktilen Messmaschinen eignet sich Alufix. Auch im Bereich der optischen Digitalisiersysteme (z.B. Streifenprojektion) wird es verwendet, um Hilfskonstruktionen zu erstellen. Vor Kurzem wurde eine Vorrichtung in der Größe einer halben automobilen Seitenwand erstellt. Ziel war es, eine Zierleiste, welche die rahmenlosen Seitenscheiben eines Luxusklasse-Coupés umrandet, zu fixieren. Beim optischen Digitalisieren muss eine möglichst geringe Berührung eines Spannsystems zum Messobjekt gewährt sein, um so viele Daten wie möglich zu erhalten. Dabei eignen sich die kleinen runden Säulenmodule von Witte hervorragend, die stufenlos im Winkel einstellbar sind.

Die Dokumentation der einzelnen Vorrichtungen ist extrem wichtig, um die selbe Vorrichtung zu einem späteren Zeitpunkt schnell wieder aufbauen zu können. Dabei reichen wenige Digitalfotos, um die einzelnen Elemente und deren Zusammenbauweise eindeutig identifizieren zu können.

Eine Vielzahl der Kunden von Klostermann vertraut auf dasselbe Spannsystem. So können die Messprogramme direkt auf den Kundenmaschinen gestartet werden, wenn die Teile mit den selben Vorrichtungen hergestellt werden.

Je komplexer eine Kontur, je mehr Freiformflächen, desto aufwändiger ist die Erstellung einer Vorrichtung für die Koordinatenmesstechnik. Nicht so mit dem PinTec-Formspannsystem. Hier eignen sich gerade Freiformkonturen ganz besonders als geeignete Flächen zum „Spannen“. Das modulare Formspannsystem besteht im Wesentlichen aus einem 32 x 32 mm großen Stößelfeld. Die Stößel haben einen Durchmesser von nur 3,5 mm und einen sehr großen Hub. Ganze 20 mm können stufenlos auf die jeweilige Kontur eingestellt werden. Die Stößel schmiegen sich so an die Werkstückkonturen heran (Bild 2). Schon mit dem Einsatz von drei Modulen lassen sich auch komplexe Teile sehr einfach in Position bringen. Wichtig ist auch die Zugänglichkeit zu der eigentlichen Bauteilkontur. Mit einem Außendurchmesser von 45 x 50 mm bauen die Basismodule sehr schlank. Durch die präzise Abformung der Werkstück-Geometrie entfällt oftmals der Einsatz von Spannpratzen komplett – ein deutlicher Nutzen. Gerade bei dem Einsatz von taktilen Messgeräten entfällt das Programmieren von Eckpunkten zum Umfahren der Spannpratzen. Ein weiterer Zeitvorteil.

Ein perfektes Beispiel für das sehr schnelle Erstellen einer Messvorrichtung war eine bikonvexe Glasscheibe eines Schienenfahrzeuges. Die Scheibe mit Abmessungen von circa 400 x 600 mm und einem Gewicht von knapp 20 kg musste in einer Kleinserie von 25 Stück erstbemustert werden. Durch die Krümmung in zwei Hauptachsen war es fast unmöglich, diese mit einem starren Baukasten-Spannsystem zu fixieren. Mit nur vier Modulen des PinTec-Spannsystems, die an den Ecken der Scheibe umgreifend positioniert wurden, war die Messvorrichtung in weniger als 5 Minuten erstellt. So konnten in Abständen von 50 mm Schnitte über die gesamte Scheibe gescannt werden.

Der gesamte Bereich der optischen Videomesstechnik hat zwei Hauptanforderungen. Erstens muss das Bauteil gegen Verrutschen (bei schnellen Tischbewegungen) gesichert werden. Zweitens ist es wichtig, dass das Bauteil nicht durch Spannpratzen verdeckt wird. Zusätzlich kann es noch von Bedeutung sein, dass das Bauteil auch im Durchlicht zu erfassen ist. Mit den transparenten Elementen werden alle Anforderungen erfüllt.

Drehteile, zylindrische und rotationssymmetrische Teile sind besonders einfach zu positionieren. Mittels Prismen verschiedener Winkel werden Bauteile sicher in Position gehalten. Das präzise Raster von 8 x 8 mm ermöglicht einfachste Palettensysteme. Gerade bei mehrnestrigen Kunststoffteilen kann man die Vorteile optischer CNC-Messmaschinen perfekt nutzen. Ein geschriebenes Messprogramm wird mehrfach kopiert, das Bauteil wird entsprechend mehrfach gerüstet- mit einem konstanten Offset. So ist eine effiziente Messung auch von mehreren Teilen in kurzen Durchlaufzeiten realisierbar (Bild 3). Klostermann bietet Basis-Kits von diesem Spannsystem an.

Bei der Datenaufnahme in einem Computertomographen ist es wichtig, das Bauteil in vollen 360° zu erfassen. Natürlich darf sich dieses während der Datenaufnahme nicht bewegen. Viele Teile aus dem klassischen Maschinenbau können einfach auf den Drehtisch des CT-Scanners gestellt werden.

Hat man jedoch komplex geformte (Freiform-)Teile, so ist eine Aufspannung nicht einfach realisierbar. Abhilfe kann hier der Steckschaum schaffen. Das Bauteil wird in einer Sandwich-Form aufgenommen, indem es zwischen Ober- und Unterteil geklemmt wird. Dieser Schaum ist formstabil, lässt sich jedoch im Bereich von mehreren Millimetern gut „eindrücken“. Zudem ist er sehr leicht mit scharfen Messern zu bearbeiten. Bei vorsichtigem Abformen und nicht zu großen Umformungen eignet sich der Steckschaum sogar als Vorrichtung für mehrere Bauteile, die nacheinander in sehr ähnlicher Lage gescannt werden müssen. Der Steckschaum hat einen sehr geringen Kontrast; d.h. er wird leicht durchstrahlt- und ist damit in der Voxelwolke nicht sichtbar (Bild 4).

Sämtliche Lösungen mit konventionellen Spannsystemen haben immer den Nachteil, dass sie im gesamten Scan zum Teil mit erfasst werden. Dieses Problem entfällt bei Anwendung des Schaums. Zudem ist Steckschaum ein sehr kostengünstiges Spannmittel: ein etwa schuhkartongroßer Block kostet je nach Qualität-zwischen fünf und zehn Euro.

Auch als „Spannsystem“ kann die Eigenentwicklung von Klostermann bezeichnet werden. Eine transparente Silikon-Matte mit ca.85 % Lichtdurchlässigkeit wird auf die Glasplatten der optischen Multisensor-Messmaschinen gelegt. So ist sicher gestellt, dass sich auch bei schnellen Verfahrbewegungen im CNC-Betrieb die Bauteile nicht bewegen. Sogar Palettensysteme können „zweidimensional“ erstellt werden: Man skizziert mit Lineal und Kugelschreiber eine „Anschlagslinie“ auf der Matte: Je nach Strategie der Grobausrichtung bei dem CNC-Messprogramm, können Bauteile so sehr leicht positioniert werden. Schwankungen von mehreren Millimetern in beiden Achsen sind kein Problem. Diese Rutschmatte wurde schon hundertfach verkauft und findet nicht nur auf den OGP-Messgeräten, sondern auch auf Fremdfabrikaten Anwendung (Bild 5).

Trotz der vielfältigen, standardisierten Möglichkeiten mit den Spannsystemen kommt man damit manchmal an Grenzen. So ist bei einigen Messobjekten Kreativität beim Einsatz einer Spannmöglichkeit gefragt: Von Knetmasse, doppelseitigem Klebeband bis zu Sekundenkleber und Heißklebepistole. Lohnmesstechnik ist eine im wahrsten Sinne des Wortes „spannende Sache“.

Klostermann Ingenieurbüro und Vertriebsgesellschaft, Remscheid www.Klostermann.com www.Lohnmesstechnik.de

Mit derzeit 19 Mitarbeitern befasst man sich – exclusiv in NRW – mit dem Vertrieb von Messmaschinen (Taktile und optische Messgeräte, Digitalisiersysteme, Zahnrad- Messgeräte, Computertomographen) und bietet umfassende Dienstleistungen an: Aufstellen und Inbetriebnahmen von Messgeräten, Individualschulungen, Auftragsprogrammierungen. Im Bereich Messtechnischer Dienstleistung ist Klostermann mit derzeit 13 Messmaschinen, die maximal zwei Jahre alt sind, einer der führenden Anbieter in Deutschland.