Linearachsen Geometrieabweichungen in einem Zug vermessen

Redakteur: Anne Richter

>> Kunz Precision AG hat mit Rail-check ein neues Messsystem für die Ausmessung von Linearachsen von Werkzeugmaschinen entwickelt. Das System misst und protokolliert schnell und einfach Geometrieabweichungen pro Achse in einem Zug. Wo mit bisherigen Methoden für das Ausmessen von drei Linearachsen üblicherweise ein Tag benötigt wurde, kann die gleiche Aufgabe mit Rail-check in rund einer Stunde erledigt werden. Im Interview beantwortet Ernst Kunz, CEO der Kunz Precision AG, Fragen zu Rail-check.

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Mit Rail-check können fünf Geometrieachsen in einem Zug gemessen werden.
Mit Rail-check können fünf Geometrieachsen in einem Zug gemessen werden.
(Bild: Kunz Precision)

SMM: Wie ist das Funktionsprinzip des Rail-check-Messsystems?

Ernst Kunz: Rail-check besteht aus einem hochgenauen Referenz-Lineal, einem Messkopf mit fünf Sensoren und einer einfach bedienbaren Mess- und Auswertungs-Software. Der Messkopf wird in der Spindel oder im Spindelbereich befestigt. Während dem Messvorgang wird das Lineal oder der Messkopf in Längsrichtung verfahren und die Messwerte werden dynamisch aufgezeichnet.

Wie wurden bisher die Linearachsen von Werkzeugmaschinen vermessen?

E. Kunz: Für diese Aufgabe wurden bisher verschiedene Messsysteme wie Laser- und Neigungsmesssysteme und Hartgestein-Lineale verwendet. Das machte die ganze Prozedur zeitlich sehr intensiv. Schwierig war auch der Umstand, dass die einzelnen Messsysteme ihre Messwerte individuell ausgeben und diese dadurch nicht kombiniert verrechnet und dargestellt werden konnten. Das erschwerte die Analyse und Aussagekraft der Messungen. Wegen dem grossen Aufwand und der anspruchsvollen Interpretation der Messungen wurde deshalb oftmals auf eine umfassende Analyse der Linearachsen verzichtet. Hier erlaubt Rail-check dank den schnellen und einfachen Messungen effiziente Möglichkeiten für die Qualitätssicherung und für den Service.

Was ist einzigartig an diesem neuen Messsystem?

E. Kunz: In erster Linie ist es die enorme Zeitersparnis, die einfache Anwendung und die hohe Genauigkeit. Zudem sind der Messablauf und das Auswerten der übersichtlich dargestellten Resultate sehr einfach.

Können auch vertikale Achsen mit Rail-check ausgemessen werden?

E. Kunz: Ja, und einzigartig ist, dass mit Rail-check auch das Rollen der vertikalen Achse gemessen werden kann, was bisher ein echtes Messproblem darstellte, weil es dafür keine geeigneten Messgeräte gab.

Wie lange braucht man für die Ausmessung der drei Linearachsen?

E. Kunz: Der Zeitaufwand pro Linearachse beträgt etwa 15 Minuten. Damit kann die Geometrieprüfung einer Werkzeugmaschine mit drei Linearachsen in rund einer Stunde abgeschlossen werden. Im Vergleich muss bei herkömmlichen Methoden mit einem Aufwand von etwa einem Tag gerechnet werden.

Wie werden die Messwerte ausgegeben und protokolliert?

E. Kunz: Eines unserer Ziele bei der Entwicklung war, dass pro Achse sämtliche Messresultate übersichtlich und klar auf einer A4-Seite visualisiert werden können. Ein Diagramm stellt die beiden Geradheiten dar und das zweite die drei Kippfehler. Zusätzlich können die Messwerte pro Messpunkt auch als Tabelle ausgegeben werden.

Heute werden viele Abweichungen von Werkzeugmaschinen kompensiert. Welche Möglichkeit bietet dazu Rail-check?

E. Kunz: Heute werden, wo es möglich und sinnvoll ist, Abweichungen von Werkzeugmaschinen in der Maschinen-Steuerung kompensiert. Ein Highlight von Rail-check ist das optionale Softwaremodul «MEC» (Machine Error Compensation). MEC berechnet aus den Messdaten die Kompensationswerte für verschiedene Maschinensteuerungen. Mit dieser Option kann die Präzision der Maschine entscheidend verbessert werden.

Weshalb ist die Kenntnis über die Kippfehler wichtig?

E. Kunz: Das Prüfen der Geradheiten vermittelt nur in der jeweiligen Messebene eine Genauigkeitsaussage. Die Kenntnis der Kippfehler ermöglicht aber Aussagen über die Genauigkeit im gesamten Bearbeitungsraum. Die Berücksichtigung der Kippfehler gibt also einen vertieften Fokus auf Geometrieprobleme. So kann es vorkommen, dass eine Achse grosse Kippfehler aufweist, obschon die Geradheiten innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen. Dies zeigt sich immer wieder beispielsweise bei Werkzeugmaschinen mit Ausleger. Dieser hat wegen der Schwerkraft die Tendenz, einen Bogen zu fahren, also je weiter er hinausfährt, desto stärker kommt der Bogen zum Tragen. Eine unschöne Schrägstellung (Nicken) ist das Resultat.

Was bedeutet das für Hersteller und Anwender von Werkzeugmaschinen?

E. Kunz: Der Maschinenhersteller kann während dem Aufbau einer Maschine mit Rail-check Geometrieprobleme einfach und schnell lokalisieren und frühzeitig korrigieren. Im Service hat er zudem durch den Vergleich mit früheren Messresultaten die Möglichkeit, Ereignisse wie z.B. Kollisionen festzustellen. Für den Anwender einer Werkzeugmaschine bietet der zusätzliche Einbezug der Kippfehler eine bessere Voraussetzung für die Beurteilung der Maschinengeometrie, die Fertigung, das Justieren der Maschine, die Kompensation der Maschinensteuerung und somit für eine präzisere Teileproduktion.

Welche Möglichkeiten bieten Sie für Interessenten an, die sich kein Rail-check-Messsystem beschaffen wollen?

E. Kunz: Unternehmen, die zukünftig Rail-check für eigene Messungen anwenden wollen, führen wir unser neues Messsystem vor Ort vor. So können wir gemeinsam mit den Interessenten die genauen Bedürfnisse eruieren und das Rail-check-Messsystem massgeschneidert konfigurieren. Selbstverständlich werden während einer Schulung die Mitarbeiter mit der Anwendung vertraut gemacht. <<

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