Die Firma iiM hat sich auf dem Gebiet der Modernisierung bzw. Nachrüstung von Koordinatenmessgeräten sowohl im 2D- Bereich (Messmikroskope, Profilprojektoren), als auch im 3D- Bereich (3D- Koordinatenmessmaschinen ) mit den Messsoftwareprodukten FlexiMess spezialisiert. Am folgenden Applikationsbeispiel wird die Modernisierung einer 3D- Koordinatenmessmaschine bei der Siemens AG in Nürnberg aus diesem Jahr beschrieben.
Peter Anacker^, Techn. Leiter Koordinatenmesstechnik,iim, Dillstädt
Für qualitätssichernde Messungen bei der Siemens AG ist seit vielen Jahren eine handgeführte 3D-Koordinatenmessmaschine von Ferranti (Schottland) im Einsatz. Die Maschine besteht aus einem soliden Granitgestell mit präzise geführten Messachsen. Als Sensoren kommen taktile, schaltende Sensoren von Renishaw zum Einsatz. Das Gerät befindet sich in einem mechanisch einwandfreien Zustand.
Die Spannungsversorgung der Maschine, das Auslesen der linearen, inkrementalen Messsysteme, Zählerwertermittlung, Interpolation und die Berechnung von geometrischen Elementen wird von einer spezifischen, modularen Steuerungseinheit realisiert. Die Bedienung der Messrechnermodule in dieser Steuerung erfolgt zum einen über ein einfaches Handbedienteil und zum anderen über ein Terminalgerät mit 10MB Festplatteneinheit. Diese Terminalvariante stellt einen vergrößerten Funktionsumfang zur Verfügung und erlaubt beispielsweise einen Ergebnisdruck. Das Rechnersystem arbeitet „Stand alone“, das heißt ein Datenaustausch mit lokalen Netzwerk auf Windows NT- Basis ist nicht möglich. Zum betrachteten Zeitpunkt ist ein technisches Problem im System „Terminalbedienung – Messergebnisberechnung“ aufgetreten. Damit ist die Arbeit mit dem Koordinatenmessgerät nur noch sehr eingeschränkt möglich. Es wurde quasi nicht mehr damit gearbeitet. Der Versuch einer Reparatur oder Ersatzteilbeschaffung verlief ergebnislos.
Es ergab sich damit folgende Aufgabenstellung:
Die Möglichkeiten einer Reparatur bzw. eines sinnvollen Ersatzes der fehlerhaften Komponenten waren zu prüfen. Resultierend daraus sollten Vorschläge erarbeitet und die Konsequenzen erläutert werden. Der favorisierte Weg sollte dann in möglichst kurzer Zeit realisiert werden, um die Arbeitsbereitschaft der Messmaschine wieder herzustellen.
Problemanalyse:
Zunächst wurde vor Ort unter Zuhilfenahme der vorhandenen Maschinendokumentation die Fehlerquelle eingegrenzt bzw. festgestellt, ob beispielsweise so wichtige Maschinenkomponenten wie Achsen, Wegmesssysteme oder Taster funktionsfähig sind.
Durch verschiedene Testmessungen mit dem Handbedienteil konnte, wenn auch etwas unkomfortabel, festgestellt werden, dass Messsysteme und Messtaster uneingeschränkt funktionierten. Das weitere Studium der Blockschaltpläne und der technischen Dokumentation hatten zum Ergebnis, dass das Steuerungsmodul, welches für die Messdatenanalyse, Ergebnisberechnung und Terminalunterstützung verantwortlich ist, den Fehler verursacht. Damit ergab sich der Lösungsvorschlag, an einer geeigneten Stelle in der Steuerung die Signale der Wegmesssysteme abzugreifen und in einem PC mit geeigneter Zählerkarte und der Messsoftware FlexiMess 3D auszuwerten. Bei diesem Lösungsweg wird lediglich das Berechnungsmodul und das stark veraltete Terminal incl. Speichereinheit und Drucker ersetzt. Die Komponenten für die Energieversorgung und die Servicemodule zur Justage der Wegmesssysteme bleiben unverändert.
Lösung / Modernisierung
Nach der Festlegung des Lösungsweges wurden die entsprechenden Schaltpläne der Maschinensteuerung beschafft und analysiert. Dem folgte mangels Bestückungsplänen eine etwas umständliche Signalverfolgung in der Steuerung, um die geeigneten Eingriffspunkte festzulegen. Das Verkabeln dieser Punkte wurde mit der PC- Zählerkarte verwirklicht, gleichzeitig erfolgte eine Anpassung der Signalamplituden. Ein analoges Vorgehen erfolgte für die Schaltimpulse der Messtaster, die ebenfalls aus der Steuerung abgegriffen werden. Dieses Schaltsignale führt zum „Einfrieren“ der Wegmesswerte in X, Y, Z, wenn der Messtaster ausgelöst wird.
Im Anschluß an diese Vorbereitung der Hardware wurde FlexiMess 3D auf dem vernetzten Windows NT- PC mit der eingebauten Zählerkarte installiert und eine umfassende Testreihe gestartet.
Nachdem sichergestellt war, dass alle drei Achsen der Maschine über Ihren gesamten Messbereich richtig funktionieren, dass keine richtungsabhängigen Fehler auftreten und die Messungen verschiedener Kablibrierkörper die erwarteten Ergnisse liefern, konnte die Modernisierung mit einer Anwenderschulung über FlexiMess 3D abgeschlossen werden.
Ergebnis der Modernisierung
Das Basisziel, die Koordinatenmessmaschine wieder in einen funktionsfähigen Zustand zu versetzen, wurde erreicht.
Darüber hinaus wurde eine veraltete und störanfällige Rechnerhardware mit begrenzter Speicherkapazität und ohne Vernetzungsmöglichkeit durch ein modernes Windows NT- System ersetzt, welches problemlos den Datenaustausch im Netzwerk erlaubt.
Die messtechnischen Möglichkeiten der Maschine wurden durch den Einsatz der zeitgemäßen Messsoftware FlexiMess 3D signifikant verbessert und entsprechen denen heutiger Koordinatenmessgeräte.
Die Bediener finden eine vertraute Windows-umgebung vor. Dies wird insbesondere dadurch unterstützt, dass im selben Messraum am Messmikroskop der Firma Zeiss bereits FlexiMess 2D zum Einsatz kommt.
An zwei sehr verschiedenen Koordinatenmessgeräten unterschiedlicher Hersteller erfolgt das Messen und Auswerten in identischer Weise. Unterschiedlich ist natürlich das Messen von 3D- Geometrien, die beim Messmikroskop nicht vorhanden sind. Die sehr ähnliche Bedienung ist auf jeden Fall ein Beitrag zur Effizienzsteigerung.
Abschließend sei angemerkt, dass die Kosten der hier skizzierten Modernisierung nur ein Bruchteil der Neuanschaffungskosten einer vergleichbaren Koordinatenmessmaschine betragen.
Weitere Informationen A QE 418
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