Schraubenverdichter dienen vor allem zum Fördern von Luft aber auch von Gas und Kältemittel. Der Aufbau ist sehr einfach und kompakt: In einem Gehäuse greifen zwei gegenläufige Rotoren zahnradartig ineinander. Auf den ersten Blick sehen sie wie Spindelschrauben aus. Es handelt sich jedoch immer um Haupt- und Nebenrotoren, die an einer definierten Linie ineinander kämmen. Die entstehenden Hohlräume fördern das Medium von der Saugseite zur Druckseite. Da es keine oszillierenden Massen gibt, läuft so eine Pumpe sehr ruhig. Die Förderung ist gleichmäßig und pulsationsfrei. Dafür müssen die Rotoren jedoch auf wenige tausendstel Millimeter genau gefertigt werden, denn es gibt keine flexiblen Dichtungen, die Toleranzen ausgleichen können. Das stellt sowohl an die eigentliche Fertigung als auch an die Qualitätskontrolle hohe Anforderungen.
Kapp Niles bietet hierfür eine Gesamtlösung aus Rotoren-Schleifmaschinen und entsprechender Messtechnik an. Der Anwender profitiert bei der Stirnradbearbeitung von Synergieeffekten, wie beispielsweise der produktionsbegleitenden Messung mittels „Closed Loop“. Bei diesem Verfahren wird ein Wegdriften von Sollwerten noch während des laufenden Prozesses erkannt und automatisch korrigiert. Dies übernimmt ein Korrekturprogramm, das auch für die Kommunikation zwischen Messmaschine und Verzahnungszentrum sorgt.
Aktuell arbeitet Kapp Niles an einer neuartigen Rotorenmessung. „Bei Zahnrädern ist die Evolventenform nach dem Verzahnungsgesetz definiert. Es gibt allgemein anerkannte Standards und Qualitätsvorgaben. Bei einem Rotor dagegen muss der Kunde aufgrund seiner Erfahrungen ein eigenes Profil entwickeln. Er liefert uns Koordinaten als Soll-Vorgaben. Die müssen wir umsetzen“, erklärt Gerhard Mohr, Koordinator Messmaschinen bei Kapp Niles Metrology. Michael Späth, Teamleiter Koordinatenmesstechnik ergänzt: „Früher hat man die Rotoren auf einem Paarungsstand geläppt. Das Paar durfte man nicht mehr trennen und das Gehäuse musste individuell für den Achsabstand dieses Paars gefertigt werden. Jetzt können wir mit unserem Know-how die Rotoren so genau schleifen, dass sie untereinander austauschbar sind.“
Die Schleifmaschinen von Kapp Niles können nun ihr volles Potenzial in Kombination mit entsprechender Messtechnik entfalten. Die Messmaschine KNM 4X verfügt serienmäßig über einen Drehtisch, mit dem sich Zahnräder und Rotoren schnell vermessen lassen. Bei weit kostspieligeren und größeren Koordinatenmessmaschinen anderer Hersteller muss dieser als Sonderzubehör erworben werden.
Software wird seit ein paar Jahren inhouse entwickelt
Die Software zur Auswertung der Messprotokolle entwickelt Kapp Niles seit ein paar Jahren inhouse: „In der Vergangenheit haben wir Software zugekauft“, sagt Mohr. „2020 haben wir dann alle Rechte samt dem Quellcode erworben und zusammen mit den entsprechenden Mitarbeitern übernommen. Damit haben wir das gesamte Know-how bei uns im Haus.“ Einer dieser Spezialisten ist der Software-Entwickler Bernhard Legeland. Er erinnert sich: „Die Bedienung der alten Programme war knifflig. Wer nur gelegentlich die Ausgabe von maßstäblich auf 1000-fache Überhöhung umstellen musste, kam kaum ohne telefonischen Support aus. Das ging selbst Spezialisten so. Neueinsteiger, die die intuitive Office-Welt gewohnt waren, taten sich ohnehin schwer. Jetzt haben wir die Software KN Inspect als zentrale Basis. Hier kann man per Mausklick auswählen, ob man ein Zahnrad mit KN Gear oder eben einen Rotor mit KN Rotor messen will.“
„Kritische und wichtige Anwender sind unsere Kollegen bei den Schleifmaschinen-Vorabnahmen mit ihren Maschinenfähigkeitsuntersuchungen“, so Legeland. Aber das ist nicht seine einzige Quelle, auch externe Anwender haben die Entwicklung begleitet. Legeland: „Es gibt Kunden, die zu einer konstruktiven Zusammenarbeit bereit sind. Das ist ein Vorteil unserer kleinen, aber schlagkräftigen Mannschaft. Wir können auf Wünsche und Anregungen flexibel reagieren. Große Hersteller schreiben bis zur Dateneingabe vor, wie die Maschine zu bedienen ist.“
Späth beschreibt einen Fall aus der Praxis: „Die Gestaltungsfreiheit beim Layout ist gegeben. Ich kann mit zwei Mausklicks selbstgemachte Bilder einstellen und die hilfreiche Kommentarfunktion, etwa zur Aufspannsituation, für den Kollegen in der Nachtschicht nutzen.“ Auch sonst hat der Anwender große Freiheiten bei der Ein- und Ausgabe. Gerade für die Rotorenfertigung, bei der der Kunde große Datensätze vorgibt, ist dies essenziell. Dazu kommen Vorschaumöglichkeiten oder die Option, noch im Auswerteprozess Modifikationen vorzunehmen. Auch eine Schnittstelle zur statistischen Auswertung mit der Software QS-Stat von Q-Das ist vorgesehen.
Die Messprotokolle zeigen keine ab-strakten Linien mehr, sondern einen Soll/Ist-Vergleich, bei dem das Bauteilprofil mit einem Toleranzband dargestellt wird. Da es bei den Rotoren in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Toleranzen gibt, ist diese Darstellung viel übersichtlicher als eine Tabelle mit Zahlenwerten. Kritische Bereiche und Toleranzüberschreitungen lassen sich mit der Zoomfunktion detailliert darstellen. Späth: „Derzeit müssen wir den Schleifvorgang noch manuell korrigieren. Gerade dafür ist die Darstellung mit Zoomfunktion eine wesentliche Erleichterung. Früher mussten wir uns mehr an die richtige Form herantasten. Jetzt habe ich viel weniger Ausschuss und bekomme praktisch von Anfang an gute Teile.“
Kapp Niles arbeitet daran, die manuelle Korrektur überflüssig zu machen. Ein Zwischenschritt ist schon getan: Zu jedem Messpunkt kann die Software neben den Soll- und Ist-Werten sogenannte Abweichungsdaten ausgeben, die bereits jetzt von Kunden in eigene Systeme eingelesen werden können. Sie sind die Grundlage für das nächste große Ziel, die automatische Maschinenkorrektur mittels Closed Loop. Mohr ist optimistisch: „Beim Stirnrad können wir das jetzt schon. Bei Neubestellungen von Schleif- und Messmaschinen für Rotoren können wir diese Option inzwischen zusagen.“
Martin Witzsch
Freier Journalist
im Auftrag von
Kapp Niles
www.kapp-niles.com
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