Blum: Automatisieren mit Messtastern Bedienerarm zum Gewindewerkzeug durch Messen im Prozess

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Beim Werkzeughersteller Johannes Boss GmbH & Co. KG (JBO) in Albstadt sorgen Messtaster von der Blum-Novotest GmbH dafür, dass man an einem kostenintensiven Produktionsstandort nach wie vor wirtschaftlich hochwertige Gewindewerkzeuge fertigen kann. Die Fertigung ist weitgehend automatisiert.

Bereits vor vielen Jahren hatten die Spezialisten beim Gewindewerkzeughersteller erkannt, dass man einzig mit Hilfe einer Automatisierung in Deutschland auf Dauer wettbewerbsfähig produzieren kann. Neben Spanntechnik betrifft dies auch das Messen der gefertigten Werkstücke nach unterschiedlichen Bearbeitungsschritten. Vor allem fertigt JBO auf Dreh- und Drehfräszentren sowie Mehrspindeldrehautomaten. Insbesondere auf Letzteren verursachte manuelles Messen jeweils unwirtschaftlich lange Arbeitsunterbrechungen. Deshalb beabsichtigten die Fertigungstechniker bereits im Jahr 2018, in laufenden Fertigungsprozessen zu messen. Es wurden Messtaster angeschafft, die direkt auf dem Werkzeugrevolver der Mehrspindeldrehautomaten montiert waren. Diese ersten Messtaster zeigten, dass die Idee richtig war, sie konnten aber den sehr rauen Bedingungen im Bearbeitungsraum der Drehmaschinen nicht standhalten. Die Messtaster waren aufgrund der starken Vibrationen und Schläge, die bei Drehmaschinen auftreten, sowie aufgrund der physikalischen Belastung durch herumfliegende und hängenbleibende Späne nach nur drei bis fünf Monaten defekt. Denn die Messwerke enthielten einfache Kugelpaare, die aufgrund von Verschleiss bereits nach kurzer Nutzungszeit nicht mehr in die Ausgangsstellung zurückgegangen sind.

Robuste Messtaster

Erhard Strobel, Vertriebstechniker beim Messgerätehersteller Blum, machte die Prozessspezialisten auf den Messtaster TC54-10 T aufmerksam. Das ist eine speziell für den rauen Einsatz in Drehmaschinen konzipierte Variante der Messtaster von Blum. «Das patentierte, planverzahnte Messwerk ‹shark360› bietet höchste Messgenauigkeit auch bei aussermittiger Antastung sowie bei ziehenden und – wichtig bei JBO – torsionsbeaufschlagten Messungen. Zusätzlich werden bei JBO ein Schwingungsdämpfer zwischen Werkzeugrevolver und Messtaster sowie schwingungsgedämpfte Batteriefächer eingesetzt», berichtet Erhard Strobel und ergänzt: «So widersteht der Messtaster den Umweltbedingungen nun schon seit vier Jahren. Die auf vier Drehmaschinen eingesetzten Messtaster sind mit einem kreuzförmigen Tasteinsatz ausgestattet, der das Messen von Werkstücken auf Haupt- und Gegenspindel ermöglicht.»

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Diverse Messungen werden direkt nach der Bearbeitung durchgeführt. Neben bestimmten Abmessungen, die je nach Werkstück unterschiedlich sind, erfolgt die Kontrolle der Zentrierbohrungen, die bei späteren Prozessschritten benötigt werden. Zentrierbohrer brechen mitunter. Somit ist es wichtig, zu überprüfen, ob Zentrierbohrungen korrekt gefertigt wurden. Je nach Werkstück wird jedes Bauteil oder auch jedes dritte oder vierte gemessen. Auf jeden Fall erfordern die Messungen im Prozess deutlich weniger unproduktive Zeit als die ehemaligen externen Messungen.

Werkzeugverschleiss erkennen

Da die meisten Werkstücke aus hochlegiertem Werkzeugstahl bestehen, ist der Verschleiss der Werkzeuge gross und muss während der Bearbeitung kompensiert werden. Beziehungsweise die Bearbeitung stoppt, wenn anhand der Werkstückmessung erkannt wird, dass das Werkzeug zu stark verschlissen ist. Dennoch ist JBO dank der Messung im Bearbeitungsraum erstmals in der Lage, eine mannlose Geisterschicht in der Dreherei zu fahren. «Die Messtaster von Blum auf den Maschinen messen direkt nach der Bearbeitung und arbeiten so lange, bis kein Rohmaterial mehr da ist, Späne hängenbleiben, die Fehlmessungen verursachen oder manuell ein verschlissenes Werkzeug gewechselt werden muss», beschreibt Thomas Fritsch, Teambetreuer und Koordinator Dreherei. «Das können drei bis vier Stunden sein, wir hatten aber auch schon Werkstücke, bei denen die Fertigung die ganze Nacht und den halben Vormittag lang mannlos gelaufen ist. So steigern wir den Output massiv!»

Dank der Blum-Messtaster produziert JBO fast ausschliesslich Gutteile, da teilweise im mannlosen Betrieb jedes Bauteil gemessen wird. Früher wurde zum Teil erst jedes zehnte Werkstück gemessen, da konnten im Worst Case neun Werkstücke Ausschuss produziert werden, bis das Problem bei der nächsten Messung auffiel und die Bearbeitung abgebrochen wurde. Heute steht die Maschine, sobald ein Messwert nicht stimmt.

Messprogramme einfach generieren

«Wir arbeiten mit den Messprogrammen, die der Hersteller mit seinen Tastern liefert, und passen diese an unsere Anforderungen an», erklärt Thomas Fritsch, der für die Programmierung der NC-Programme zuständig ist. «Wir haben kleine Losgrössen mit 50 bis 2000 Werkstücken, aber immer wieder ähnliche Geometrien. Deshalb können wir ein Standard-Messprogramm auf Basis der Programme von Blum nutzen, das wir über Makros auf die jeweilige Variante anpassen», erläutert er weiter. Kühlschmiermittel und Verschmutzung stören die Messung praktisch nie. Die Maschinen werden jeden Freitag geputzt und dabei Taster und Infrarotempfänger abgewischt. Mit der Datenübertragung per Infrarot gab es in Albstadt noch nie Probleme.

Auch beim Fräsen profitabel

Nicht nur beim Drehen, sondern auch auf Fräszentren optimieren Messtaster von Blum die Prozesse. Dort nutzt JBO Messtaster TC52. Diese Systeme werden in den Fräsmaschinen zum einen zum Erfassen der Werkstücknullpunkte eingesetzt. Zum anderen lassen sich mit ihnen wechselnde Temperaturen und die Dehungen der Maschinen kompensieren. Achsen der Fräsmaschinen längen und verkürzen sich um bis zu 0,05 mm bei nur 10 min. Maschinenstillstand. Da ist ein Einmessen mit dem Messtaster TC52 an einem Referenzwerkzeug hinter dem Spannbereich sinnvoll, wenn man gleichbleibende Qualität haben möchte. Neben dem Referenzwerkzeug sitzt übrigens ein Werkzeugmesstaster ZX-Speed IR. Er wird zur Werkzeuglängen- und Radiusmessung genutzt.

Konstant stabile Prozesse

Mit den Messtastern und den Messungen im Prozess konnte JBO mehr Konstanz beim Fräsen verwirklichen. Nach dem Fräsen werden die Bauteile gehärtet und weiterbearbeitet. Ehemals verursachten Abweichungen in Abmessungen Schwierigkeiten. Das ist mittlerweile vorbei, die Bauteile bleiben zuverlässig innerhalb der Toleranz. Zudem sind alle Werkstücke innerhalb der Toleranz sehr eng beieinander. Auch deswegen ist man in Albstadt mit den Tastern von Blum sehr zufrieden, zumal sie auch bereits seit mehreren Jahren absolut zuverlässig arbeiten. «Dank Blum produzieren wir in besserer Qualität und mit weniger Ausschuss als früher. Mehr kann man nicht verlangen. Zudem überzeugen die Messtaster mit hoher Zuverlässigkeit. Mit dem Messen im Prozess verkürzen wir jeden Tag deutlich die Durchlaufzeiten. Zudem ermöglichen die Messtaster Geisterschichten, die früher nicht möglich gewesen wären», fasst Markus Beisel zusammen.

(kmu)

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