Ein Gerät für alles

Beim Stanztechnik-Spezialisten Stepper hat das Koordinatenmesssystem µCMM von Bruker Alicona die Messzeiten um mehr als zwei Drittel reduziert. Alle Anforderungen werden mit nur einem optischen Sensor erfüllt. Zum Einsatz kommt auch eine neue Lösung, die das Gerät mit einem kollaborativen Roboterarm kombiniert. Auf diese Weise kann in einem Prozess automatisch bestückt, gemessen und in IO/NIO sortiert werden.

Der Prägeeinsatz ist eine Bauteilkomponente von Stanzwerkzeugen, die unter anderem zur Fertigung von Automobilkontakten eingesetzt werden. Pro Minute fertigt Stepper, Spezialist für Stanztechnik, bis zu 2550 Kontakte. Innerhalb weniger Jahre wurden so bereits drei Milliarden Teile produziert.

„Bei den Prägeeinsätzen kommt es vor allem auf Formtreue, Oberflächengüte und die Lage der Prägeform zur Außenkontur an“, erklärt Marcel Heisler, Leitung Laser Ablation und High-Speed Cutting bei Stepper. Mit dem optischen Koordinatenmesssystem µCMM von Bruker Alicona (EMO: Halle 6, Stand E39) könne dies alles mit nur einem optischen Sensor abgedeckt werden, so Heisler.

Das Koordinatenmessgerät liefert zum einen hohe Genauigkeit auch bei Formen mit Toleranzen im einstelligen µm-Bereich. Zum anderen profitieren Anwender von der effizienten Benutzerführung, die auf die Nutzung von mehreren Bedienern ausgelegt ist.

Nur Teilbereiche
werden gemessen

Für das Unternehmen Stepper, das optische Messtechnik standardmäßig in der Qualitätssicherung nutzt, ist der Einsatz eines optischen Koordinatenmesssystems ein Meilenstein, der nicht zuletzt zu einer deutlichen Reduktion der Messzeiten führt. Entscheidend ist, dass nicht das gesamte Bauteil gescannt werden muss, um die relevanten Bauteilgeometrien in hoher Genauigkeit zu prüfen. „Wir messen nur die Teilbereiche der Außenkontur, die wir wirklich brauchen,“ bestätigt Heisler. „Das reduziert Messzeiten um mehr als zwei Drittel.“

Ein weiterer Vorteil in Sachen Effizienzsteigerung ist die Funktionalität, auch vertikale Flächen ohne Umspannen des Bauteils optisch antasten zu können. Das wird durch die Technologie „Vertical Focus Probing“ umgesetzt. Bruker Alicona hat mit diesem Verfahren seine Kerntechnologie – die Fokus-Variation.

„Die Möglichkeit, Bauteile mit mehr als 90° zu messen, eröffnet für uns ein völlig neues Teilespektrum“, so Heisler. „Bis jetzt haben wir hauptsächlich Präge- und Biegeteile gemessen. Jetzt können wir auch zylindrische, durchgehende Konturen wie Schnittstempel und Schnitteinsätze messen.“

Formtreue und Oberflächengüte sind essenziell

Neben der Messung der Lage sind Formtreue und Oberflächengüte der Prägeeinsätze weitere essenzielle Kriterien, die gemessen werden. Da Stepper bei seinem Stanzprozess mit jedem Hub drei Teile gleichzeitig produziert, gilt es zum einen, die Einhaltung von Formtoleranzen im Vergleich zum CAD-Datensatz zu prüfen. Zum anderen wird sichergestellt, dass alle drei Formen exakt übereinstimmen.

Die Verifizierung der Oberflächengüte erfolgt durch die Messung der Oberflächenrauheit. Je nach Bedarf kann der Anwender zwischen profilbasierter und flächenhafter Messung wählen. Werkzeugspezialist Stepper nutzt in vielen Fällen die flächenbasierte Oberflächenmessung, da die damit gewonnenen Rauheitsparameter Sa/Sq/Sz detailliertere Informationen über die Bauteiloberfläche ermöglichen als eine Profilmessung.

Das µCMM ist ein rein optisches Mikrokoordinatenmesssystem, mit dem Anwender Vorteile aus der taktilen Koordinatenmesstechnik und der optischen Oberflächenmesstechnik verbinden. Mit nur einem Sensor werden Maß, Lage, Form und Rauheit von Bauteilen hochgenau gemessen. Das Spektrum messbarer Oberflächen umfasst sämtliche industrieüblichen Materialien und Verbundstoffe wie zum Beispiel Kunststoff, PKD und CFK. Matte bis hochpolierte Bauteile werden genau, rückführbar und in hoher Wiederholgenauigkeit gemessen.

Pick & Place braucht keine Programmierkenntnisse

Dass das optische Koordinatenmesssystem auch in der Produktion beziehungsweise in der Fertigungsmesstechnik eingesetzt werden kann, basiert auf diversen Erweiterungen aus der Hard- und Software. Standardmäßig verfügt jedes System über luftgelagerte Achsen mit Linearantrieb, welche die verschleißfreie Nutzung und eine genaue, schnelle Messung ermöglichen. In Kombination mit dem speziellen Software-Interface „Automation Manager“ lassen sich Messreihen zur Prüfung von Form- und Lagetoleranzen sowie von Rauheitsparametern auch automatisieren. Dieses Automatisierungs-Interface bietet darüber hinaus Anwendungen wie digitale Messplanung, erweitertes Datenbankmanagement oder die Anbindung an QM- und ERP-Systeme.

Neu ist die Option, das Koordinatenmessgerät als Pick-&-Place-Lösung mit einem kollaborativen Roboterarm zu kombinieren, womit in einem Messprozess automatisch bestückt, gemessen und in IO/NIO sortiert werden kann. Diese Erweiterung basiert auf dem Zusammenspiel zwischen einem Administrator, der entsprechende Messreihen vordefiniert (teach-in), einem Roboter für die Manipulation und Bestückung von Bauteilen und dem optischen 3D Messsensor.

Das Einlernen von Messreihen erfolgt in drei Schritten und erfordert keine Programmierkenntnisse. Der Roboter übernimmt die Bestückung von der Palette mit den zu messenden Bauteilen, die Positionierung am Messsystem und die weitere Sortierung in IO/NIO-Paletten. ■