Ohne Messtechnik geht nichts mehr in der Präzisionsfertigung bei Vitz

Der Stanz- und Biegetechnikspezialist Vitz hat sich mit der 3D-Multisensor-Koordinatenmesstechnik von Werth schon oft einen Wettbewerbsvorsprung gesichert.

Vitz fertigt mit rund 300 Mitarbeitern und über 350 modernen Produktionsmaschinen Federn, Stanz- und Biegeteile aus Rund- und Flachmaterial sowie Abschirmtechnik für die Elektronikindustrie. „Unsere Spezialität ist die Verarbeitung von hartem und dünnem Material von 4 mm bis zu 40 µm Folienstärke“, betont der Geschäftsführer. Die Kunden kommen vor allem aus Industriebereichen wie Automobil, Telekommunikation, Haushaltsgeräte und Maschinenbau. Sie schätzen laut Vitz „die Flexibilität und Innovationskraft unseres Unternehmens sowie die hohen Qualitätsstandards unserer Produkte“.

Für die Qualität macht er sowohl seine erfahrenen Mitarbeiter als auch die hochwertige Produktions- und Messtechnik verantwortlich: „Modernste Prüfgeräte in der Fertigung und Qualitätsabteilung sind die Basis für präzise, individuelle und kostengünstige Produktlösungen.“ Schon seit vielen Jahren arbeitet sein Unternehmen mit Messgeräten von Werth Messtechnik – ursprünglich um Drahtbiegeteile mit hohen Qualitätsanforderungen optisch zu messen. 1989 wurde dafür der Messprojektor Optimus angeschafft, der noch heute im Einsatz ist. Von herkömmlichen Profilprojektoren unterscheidet er sich durch sein integriertes „Tastauge“, einem Glasfasersensor zur vollautomatischen Kantenerkennung, der bereits in den 1970er Jahren von Werth Messtechnik vorgestellt wurde.

Optische Messmethoden sind bei Vitz – bedingt durch das Produktprogramm, das viele dünnwandige und filigrane Teile enthält – von besonderer Bedeutung. Das berührungslose Messen vermeidet Fehler, die durch das Nachgeben des Teils beim mechanischen Antasten entstehen könnten. So investierten die Vitz-Verantwortlichen 1996 in ihr erstes Video Check S Messgerät mit Bildverarbeitungs-Sensorik von Werth, dem 1999 ein Scope Check S folgte. „Werth war schon immer führend im Bereich der optischen Messtechnik“, sagt Michael Vitz zur damaligen Entscheidung. „Und wenn es auf hochpräzise Messergebnisse ankommt, führt bei uns kein Weg an Werth vorbei. Denn wir durften mehrfach feststellen, dass wir durch diese 3D-Koordinatenmessgeräte einen Wettbewerbsvorteil erreichen.“

Als Beispiel führt er die berührungslose Messung von Ebenheiten an Flächen an: „Diesbezüglich waren wir mit der Werth Bildverarbeitung inklusive Zoom und integriertem Autofokus schon Ende der 90er Jahre weit fortgeschritten. Wir konnten Ebenheiten mit hoher Wiederholbarkeit messen, was den meisten Mitbewerbern nicht gelang.“ Das verschaffte Vitz eine gute Auftragslage, insbesondere im Bereich Abschirmtechnik. Die Spezialisten für Stanzbiegeteile bekamen beispielsweise den Auftrag, Abschirmbleche für Mobiltelefone zu produzieren, die eine Ebenheit von 0,1 mm aufweisen mussten.

Um diese und ähnliche Aufgaben noch schneller und präziser erfüllen zu können, investierten sie 2002 in einen weiteren Video Check S 400 mit zwei optischen Strahlengängen. Zusätzlich zur flexiblen Zoomoptik ist ein Festoptikstrahlengang mit hochgenauem Lasersensor zum schnellen Scannen integriert. Die hohe und langzeitstabile Präzision dieser Geräteserie wird durch ein einzigartiges Führungssystem gewährleistet. Die Vorspannung der Lagerung wird durch Magnet- und Schwerkraft erzeugt. Dieses reduziert erheblich die innere Reibung der Lagerung und minimiert damit das Umkehrspiel der Messachsen, was zu einer sehr geringen Längenmessabweichung führt.

Taktile Sensoren ergänzen die Optik, um unterschiedliche Verfahren in einem Gerät zu nutzen

Christian Franke, Bereichsleiter Qualitätssicherung, ist unter anderem für die Beschaffung und Weiterentwicklung der Messtechnik zuständig. Er weist auf die Multisensorik hin, eine Stärke der Werth-Messgeräte: „Unsere ersten 3D-Koordinatenmessgeräte von Werth waren zunächst nur mit optischen Sensoren ausgestattet. Schon bald haben wir taktile Messverfahren nachgerüstet und fortan nur noch Multisensorgeräte bestellt. Denn die Vorteile, unterschiedliche Verfahren in einem Gerät zu nutzen, sind für uns von großer Bedeutung.“

So können die Mitarbeiter in der Qualitätssicherung von Produkt zu Produkt entscheiden, welche Merkmale mit welchem Sensor gemessen werden – je nach erforderlicher Genauigkeit und womit sie schneller zum Ergebnis kommen. Patrick Fornalik, einer von vier Mitarbeitern in der Qualitätssicherung, die täglich an den Messgeräten arbeiten, bestätigt: „Das Schöne an der Multisensortechnik ist, dass wir immer im gleichen Koordinatensystem bleiben, ganz egal, ob wir optisch oder taktil messen. Da ist kein fehlerbehaftetes Umspannen auf andere Geräte oder Umrechnen von Sensorpositionen erforderlich.“

Der Messraum als Zentrale
für Erstbemusterung und Programmierung

Fornaliks Arbeitsplatz ist der QS-Messraum, in dem sich heute neben einem Win Werth Offline-Programmierplatz auch der älteste der vorhandenen Video Check S 400 befindet. 1999 gekauft, ließ Vitz ihn immer wieder auf den aktuellen Stand der Technik bringen. Erst mit dem schaltenden Taster TP20, dann mit dem Werth Fasertaster, und schließlich wurde der TP20 gegen einen TP200 mit Drehschwenkgelenk getauscht. „Werth liefert langzeitpräzise Mechanik und macht es möglich, auch die Software älterer Geräte immer auf aktuellen Stand zu bringen“, hebt QS-Leiter Christian Franke hervor. Der Video Check arbeitet mit dem aktuellen Release der Win Werth Messsoftware, wie auch alle anderen Messgeräte von Werth im Hause Vitz.

Das zweite Messgerät im QS-Messraum ist der 2017 gekaufte Scope Check FB-DZ 400 x 500, der mit einem Bildverarbeitungssensor samt patentierter Werth Zoom-Optik mit integriertem Laserabstandssensor Werth Laser Probe ausgestattet ist. Er enthält außerdem ein Drehschwenkgelenk für den messenden Taster SP25 und zwei taktil-optische Sensoren Contour Probe.

„Dieses Messgerät in der Bauweise feste Brücke verfügt über zwei unabhängige Pinolen für die optische und die taktile Messung, wodurch sich beide Messprinzipien optimal kombinieren lassen“, erklärt Franke. Während der eine Sensor misst, bleibt die zweite Pinole außerhalb des Messbereichs in Parkposition. So sind die Geometrien am Werkstück von allen Seiten gut zugänglich – ohne jegliches Kollisionsrisiko. Die von Werth entwickelte Rückzugsachse für die Wechselstation des Tasters ermöglicht es, ohne Verlust von Messbereich verschiedenste Messtaster vollautomatisch einzuwechseln. Dazu wird die Wechselstation über die Achsen des Koordinatenmessgeräts aus der Parkposition in den Messbereich geschoben und anschließend wieder außerhalb geparkt.

„Das Messgerät nutzen wir hauptsächlich für unsere Erstbemusterung“, erklärt Fornalik. „Es misst sehr schnell, und durch die umfangreiche Sensorausstattung sowie dem großen Messbereich können wir auch komplizierte Bauteile in allen Positionen abscannen.“ Fornalik und seine Kollegen nutzen den Scope Check FB-DZ zudem, um Messprogramme für die anderen 3D-Koordinatenmessgeräte von Werth zu erstellen, die in der Fertigung eingesetzt werden. „Unsere Produktionsmitarbeiter und Werkzeugbauer benötigen zum Teil anspruchsvolle Programme, die sich Offline nur schwer erstellen lassen würden“, so Fornalik. „Da unser Portalgerät zu den anderen Messgeräten abwärtskompatibel ist, tun wir uns hier viel leichter mit dem Programmieren und blockieren keine Kapazitäten im Fertigungsmessraum. Im Gegenteil. Das Portalgerät fungiert auch als Backup, falls dort ein Messgerät ausfällt.“

Im Fertigungsmessraum messen die Werker selbst – etwa zur Kontrolle des Produktionsprozesses

Den Fertigungsmessraum nutzen Produktionsmitarbeiter und Werkzeugmacher bei Vitz zum Einfahren der Maschinen, zur Begleitung und Kontrolle des Produktionsprozesses sowie bei Änderungen am Werkzeug. Zur Ausstattung gehören ein Scope Check S sowie zwei Video Check S.

Der Scope Check S wird vor allem für vollautomatische Messungen von Steckerkontakten genutzt, die in großen Stückzahlen für die Automobilindustrie produziert werden. Der Video Check S aus dem Jahr 2002 enthält die Festoptik mit dem integrierten Werth Laser Probe WLP, was ihn für schnelle hochgenaue Flächenmessungen in hoher Punktedichte prädestiniert.

Messgerät Nummer drei ist der jüngste Video Check S 400, umfangreich ausgestattet mit dem Werth Zoom und WLP, einem messenden Taster SP25M und zwei taktil-optischen Tastschnittsensoren Werth Contour Probe WCP, ergänzt durch eine Tasterrückzugsachse und eine Parkstation für die Sensoren. „Wir nutzen diesen Video Check in erster Linie für Konturprüfungen einer bis zu 270 mm breiten und nur 65 µm dicken Katalysatorfolie, die unser Kunde in Rußpartikelfiltern einsetzt“, erklärt Fornalik. „In diese Folie stanzen wir ein Wellenprofil und diverse Löcher. Vor allem durch den Tastschnittsensor, der sich auf Grund des Multisensor-Konzeptes in Werkstückkoordinaten positionieren lässt, sind wir in der Lage, alle Merkmale präzise, schnell und wiederholbar zu messen.“

Schnell bedeutet, dass der automatisierte Vorgang heute nur noch 12 min dauert. Zum Vergleich: Früher dauerte es 1 h, als noch jede einzelne Kontur per Hand auf einem klassischen Konturmessgerät gemessen werden musste.

Reproduzierbare Messergebnisse
optimieren die Fertigung

Wie wichtig das Messen in der Fertigung auch aus wirtschaftlicher Sicht ist, macht Geschäftsführer Vitz am Beispiel der Katalysatorfolie deutlich: „Beim Einrichten der Stanzmaschine auf das sehr eng tolerierte Produkt sind meist mehrmalige Korrekturen erforderlich, die dank der schnellen Messungen durch den Werker selbst nur noch wenig Zeit beanspruchen. Das reduziert die Maschinenstillstandzeiten extrem.“

Auch in der Produktionsbegleitung und Prozesssteuerung zahlt sich die Messtechnik aus. Die Werker nehmen in gewissen Abständen Stichproben, die sie im Fertigungsmessraum nach Vorgaben der Qualitätssicherung auf den jeweils geeigneten Messgeräten von Werth messen. Sie erkennen, wenn sich Maße verändern und können dementsprechend nachjustieren.

Da die Messdaten regelmäßig reproduzierbar erfasst und protokolliert werden, erhalten die Verantwortlichen auch verlässliche Aussagen über langfristige Trends im Produktionsverlauf und können entsprechende Maßnahmen einleiten. Die Daten dienen auch als Referenz gegenüber dem Kunden.

Die Erfahrung der vergangenen Jahre hat Geschäftsführer Vitz und seinen Mitarbeitern gezeigt, wie wichtig exaktes Messen ist, um wirtschaftlich fertigen und die Anforderungen der Kunden erfüllen zu können: „Da diese immer weiter steigen, müssen wir auch in der Messtechnik up to date bleiben. Wahrscheinlich werden wir als nächstes in die Computertomographie von Werth investieren, die vollumfängliche 3D Messdaten in nur einer Messung liefert.“ ■

Werth Messtechnik GmbH
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