Rundum messen

Klaus Beyerbach, Helios Messtechnik, Niedernhall

Komplett bearbeiten hat zahlreiche Vorteile. Zum einen minimiert es die Durchlaufzeiten und die Kosten, zum anderen erhöht es die Genauigkeiten. Zeit- und arbeitsaufwändiges Umspannen und Zwischenlagern von Werkstücken entfällt.

Besonders ausgereift ist inzwischen das Komplettbearbeiten kleiner und mittlerer, rotationssymmetrischer Werkstücke auf Drehzentren für die Medizin-, die Feinwerk-, die Antriebs- und die Automatisierungstechnik sowie für die Automobilindustrie. Mit einer Vielzahl fester und angetriebener Werkzeuge auf mehreren Revolvern fertigen die Maschinen neben den rotationssymmetrischen Außenkonturen z. B. auch Längs- und Quernuten, Mehrkante, Verzahnungen und dergl. Bei hoher Produktivität entstehen in einem Durchlauf komplett einbaufertige Werkstücke.

Beim anschließenden Messen in der Fertigung bzw. in der Qualitätssicherung waren allerdings die technischen und wirtschaftlichen Vorteile der „Komplettbearbeitung„ bisher nicht zu verwirklichen. Ursache sind unterschiedliche Messverfahren in Abhängigkeit von den zu messenden geometrischen Eigenschaften. Geometrien von Außenkonturen, Einstichen und Fasen an rotationssymmetrischen Werkstücken, wie Durchmesser, Rundheit, Zylindrizität, Konzentrizität, lassen sich vorteilhaft optisch messen. Zum Messen von Innenkonturen, z. B. in Nuten und Verzahnungen, musste man bisher die Werkstücke auf taktile Messgeräte umspannen. Das ist allerdings zeit- und arbeitsaufwändig. Zudem erreicht man nicht oder nur bedingt die erforderliche Genauigkeit beim Messen einerseits optisch, andererseits taktil erfasster Eigenschaften, die einander zugeordnet sind. Dies betrifft beispielsweise die axiale Distanz zwischen einem radialen, gedrehten Einstich und einer axialen,gefrästen Nut. Darüber hinaus benötigten die Mitarbeiter in der Fertigung bzw. in der Qualitätssicherung eine Vielzahl unterschiedlicher, zu überwachender, zu kalibrierender und ggf. zu justierender Messgeräte. Das verursacht unnötige Kosten.

Wesentliche Verbesserungen erreicht die Fertigung bzw. die Qualitätssicherung jetzt mit den kombiniert optisch und taktil messenden Messgeräten HELIO – SCOPE . Die Mesgeräte sind für rotationssymmetrische Werkstücke bis 350 bzw. 750 mm Länge und 80 bzw. 120 mm Durchmesser ausgelegt. Durch drei Achsen beim optischen und insgesamt fünf Achsen beim taktilen Messen erfassen sie sämtliche mathematisch erfassbaren, geometrischen Eigenschaften an komplett bearbeiteten, rotationssymmetrischen Werkstücken. Tastendes und optisches Messen können in einem automatischen Messablauf in beliebigem Wechsel folgen. Das minimiert zum einen die Mess- und die Durchlaufzeiten. Zum anderen sorgt es für höchste Genauigkeiten auch bei einander zugeordneten geometrischen Eigenschaften, die jeweils nur mit dem einen oder dem anderen Messverfahren erfasst werden können. Wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil ist, dass die Mitarbeiter in der Fertigung bzw. in der Qualitätssicherung anstelle einer Vielzahl nur noch ein Messgerät für sämtliche geometrischen Eigenschaften benötigen. Dadurch entfällt das aufwändige bevorraten und bewirtschaften der zahlreichen Messgeräte.

Beim optischen Messen profitiert der Anwender vor allem von der fest fokussierten Matrixkamera. Sie minimiert die Messzeiten, da das Fokussieren entfällt. Zudem erfasst sie „auf einen Blick„ umfassende Bereiche des zu messenden Werkstücks. Das ermöglicht gegenüber dem sonst üblichen Messen mit einer Zeilenkamera, geometrische Eigenschaften des Werkstücks auch zwei- bzw. dreidimensional zu erfassen und zu bewerten. So kann der Gerätebediener beispielsweise Radien und Fasen visuell deutlich voneinander unterscheiden und damit die Qualität der Bearbeitung, z. B. den Verschleiß des benutzten Drehwerkzeugs sicher beurteilen. Darüber hinaus lassen sich z. B. die Lage oder die Abmessungen von Fasen, Radien und Einstichen wahlweise in Abhängigkeit von einer axialen oder einer radialen Geometrie bestimmen. Zudem kann das Messgerät auch „virtuelle„ Schnittpunkte einzelner Geometrien messen.

Insbesondere durch die ausgereifte Software zum Steuern und Auswerten der Messabläufe hat das Messgerät weitere Vorteile. Sie sorgt zum einen für einfachste Bedienung, zum anderen für höchste Flexibilität. Das ermöglicht den Einsatz der Messgeräte in der Fertigung. Beliebige rotationssymmetrische Werkstücke lassen sich innerhalb von wenigen Minuten ohne spezielle Kenntnisse programmieren. Dazu spannt der Bediener lediglich die Werkstücke zwischen die Spitzen in das Messgerät. Er fährt den Schlitten mit der Matrixkamera auf einen Start- und einen Endpunkt und startet dann den automatischen Ablauf zum Erfassen des Werkstücks. Innerhalb von wenigen Sekunden nimmt die Matrixkamera die vollständige Geometrie des zu messenden Werkstücks auf. Anschließend legt der Bediener durch Antasten mit der Maus der Werkstückdarstellung am Bildschirm und so genannter Icons die zu messenden Eigenschaften und Geometriedetails fest. Auf Tastendruck zeigt das Messgerät die gewählte Eigenschaft, z. B. die Form, die Lage oder die Abmessungen. Einmal angewählte Messpunkte lassen sich auf Tastendruck als Programm speichern. Beim Messen gleicher Werkstücke in Serien arbeitet das Messgerät diese Programme automatisch ab. Die Messergebnisse werden gespeichert und dokumentiert. Zum raschen Auswerten zeigt der Messgeräterechner eine Tabelle mit Nenn- und Istdaten sowie mit farbigen Balkendiagrammen. Daran kann der Bediener rasch unzulässige Abweichungen und Tendenzen erkennen. Darüber hinaus protokolliert der Messgeräterechner die Messdaten. Das dazu verwendete, auf dem Bildschirm gezeigte oder gedruckte, Formular kann der Bediener nahezu frei gestalten. So kann er es den unternehmensspezifischen Darstellungen in der Qualitätssicherung problemlos anpassen.

Mit diesem kombinierten Messgerät zum optischen und taktilen Messen beliebiger geometrischer Eigenschaften an rotationssymmetrischen Werkstücken in einem automatischen Ablauf erhalten Fertigungsbetriebe ein zuverlässiges, wirtschaftliches und genaues Verfahren zum Einsatz in der Fertigung und in der Qualitätssicherung. Da der Bediener keine speziellen Programmier- und Messtechnik-Kenntnissse benötigt, eignet sich das Messgerät vorteilhaft zum Messen direkt in der Fertigungshalle. Insbesondere in der Serienproduktion kann damit angelerntes Fertigungspersonal die Qualitätssicherung für rotationssymmetrische Werkstücke selbst übernehmen. Durch die übersichtliche, tabellarische Anzeige von Soll- und Messdaten sowie die farbige, grafische Anzeige der Messdaten in Toleranzbändern erkennt das Personal rasch Tendenzen und kann unverzüglich mit geeigneten Maßnahmen in der Fertigung gegensteuern. Damit trägt das kombinierte, optisch und taktil arbeitende Messgerät HELIO – SCOPE zum Verwirklichen einer „Null-Fehler„-Strategie bei.

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