Blum: Robuste Messtaster Inline messen sichert Qualität

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Im Arbeitsraum von CNC-Bearbeitungszentren zu messen, erachten Experten für Qualitätssicherung häufig nach wie vor als unpraktikabel. Messtaster von Blum beim Pumpenhersteller Scherzinger in Furtwangen erweisen sich beim Messen im Arbeitsraum über viele Jahre als zuverlässig.

Der Hersteller Scherzinger entwickelt und produziert in kleinen und grossen Serien Pumpen unterschiedlicher Bauarten, beispielsweise zum Fördern von Motorölen und für Klimaanlagen. Als besonders anspruchsvoll in der Fertigung erweisen sich Zahnradpumpen. In ihnen fördern rotierende Zahnräder das Medium. Damit dies gelingt, müssen die Zahnflanken bei nur wenigen µm Spiel aufeinander abwälzen. Deshalb sind die Gehäuse und Deckel, in denen die Zahnräder gelagert sind, hochgenau zu bearbeiten. Dazu erläutert Mario Maier, Leiter der Prozessplanung in Furtwangen: «Unsere Kernkompetenzen in der Fertigung liegen beim Fräsen, Drehen und Schleifen sowie bei Logistik und Montage. Wir zerspanen Metall sowie Kunststoff und erreichen eine hohe Qualität und zuverlässig hohe Genauigkeiten.» Damit dies auf Dauer gelingt, nutzt Scherzinger seit vielen Jahren Messtaster von Blum in den Arbeitsräumen seiner Bearbeitungszentren.

Richtungsunabhängig gleichbleibend genau

Mit dem Infrarot-Messtaster TC50 und dem darin integrierten Messwerk hat Blum im Jahr 2003 die Technologie für Messtaster für Werkzeugmaschinen revolutioniert. Dazu berichtet Erhard Strobel aus dem technischen Vertrieb von Blum-Novotest: «Im Gegensatz zu den bis dahin erhältlichen Tastern arbeitet in unseren multidirektionalen Messtastern kein Dreibein-Messwerk, das je nach Antastrichtung unterschiedlich auslöst und verschleissanfällig ist, sondern eine ausgeklügelte Kombination aus Mess­teller und Ringnut, wodurch hochpräzise Messungen in allen Antastrichtungen garantiert sind.» Er führt weiter aus: «Ein weiterer Unterschied liegt in der Schaltsignalgenerierung. Statt eines hochempfindlichen Schaltelements arbeitet der Messtaster TC50 mit einer Miniaturlichtschranke, die absolut verschleissfrei und zuverlässig das Schaltsignal generiert. So erreichen die Taster eine sehr lange Nutzungsdauer.» Dank des richtungsunabhängigen Messwerks muss die Spindel nicht für jede Messung neu orientiert werden. Sonst müsste beispielsweise beim Antasten einer Bohrung, bei der drei Messpunkte, die im 120°-Winkel zueinander angeordnet sind, direkt nacheinander angefahren werden, zwischen jeder Messung die Spindel entsprechend positioniert werden. Beim Messtaster TC50 ist es dagegen völlig einerlei, in welcher radialen Ausrichtung der Taster beim Messen steht. Das vereinfacht die Messung ebenso wie deren Programmierung.

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Mehrfach antasten und messen

Mit den Messtastern TC50 werden bei Scherzinger vor allem Bohrungen gemessen und Werkstückkanten angetastet. Die Gehäuse für Salzlakepumpen werden zum Beispiel in einer Maschine von zwei Seiten bearbeitet, wozu die Bauteile im aufgespannten Zustand gedreht werden. Auf der einen Seite sitzt der Antrieb, auf der anderen Seite die beiden Zahnräder der eigentlichen Pumpe. Die durchgehende Bohrung der Antriebsachse wird von der Antriebsseite in der ersten Aufspannung bearbeitet. Nach dem Fertigbearbeiten einer Seite – in einer Aufspannung befinden sich fünf Gehäuse – werden die Gehäuse um 180° geschwenkt, woraufhin die Pumpenseite bearbeitet werden kann. Um zu gewährleisten, dass beide Bearbeitungen genau zueinander fluchten, wird nach dem Schwenken bei allen fünf Gehäusen die Position der durchgehenden Bohrung mit Hilfe des in die Werkzeugspindel eingewechselten Messtasters gemessen.

Fertigungsqualität fortlaufend sichern

Die erfassten Positionen werden dann bei der zweiten Bearbeitung berücksichtigt, sodass beispielsweise die Gewindebohrungen für den Deckel genau ausgerichtet und gebohrt werden können. So sorgen die Fertigungsspezialisten dafür, dass später Gehäuse, Einbauten und Deckel exakt zueinander passen und die Pumpe eine lange Lebensdauer und möglichst geräuschlosen Lauf erreicht. In anderen Bereichen werden die Messtaster eingesetzt, um die laufende Fertigungsqualität zu gewährleisten und zu dokumentieren. Mario Maier sagt dazu: «Das ist gerade, wenn es um Bauteile für die Automobilindustrie geht, sehr wichtig. Und zudem wird durch das Messen in der Maschine der Messraum entlastet.» Weiter erläutert er: «Die Bauteile können – abgesehen von stichprobenartigen Qualitätsprüfungen – direkt aus der Fertigung in die Montage gehen. Es ist gewährleistet, dass Ausschussteile immer sofort während der Fertigung erkannt werden. Durch die prozessintegrierte Messung vermeiden wir aber natürlich auch unnötigen Ausschuss, falls in der Maschine mal was nicht so läuft wie gedacht.»

Mit Laser messen

In unterschiedlichen Maschinen sind neben dem Messtaster auch Lasermesssysteme Micro Compact integriert. Diese werden zur Werkzeugbruchkontrolle bei sogenannten Schlüsselwerkzeugen genutzt. Prozessplaner Meinrad Spath berichtet dazu: «Das sind zum Beispiel relativ dünne Bohrer, die gerne mal brechen. Bricht ein solcher Bohrer während der Bearbeitung, wird die betreffende Bohrung nicht fertig bearbeitet. Fährt danach ein Ausspindelwerkzeug und im schlimmsten Fall noch eine Reibahle in diese Bohrung, werden diese beiden sehr teuren Folgewerkzeuge und das Werkstück ebenfalls zerstört. Deshalb messen wir nach der Bearbeitung jedes dieser Werkzeuge, um sicherzustellen, dass es nicht gebrochen ist.» Die Lasermesssysteme von Blum können aber noch deutlich mehr: Neben der genannten Werkzeugbruchkontrolle werden sie beispielsweise für die Längen- und Radiusmessung, aber auch für eine automatische Verschleiss- und Temperaturkompensation eingesetzt.

Saubere Messflächen erforderlich

In jedem Fall müssen die Messungen trotz Kühlschmierstoff und Spänen exakt sein. Das ist bei Werkzeugen noch relativ einfach machbar, da sie vor dem Messen mit der am Lasermesssystem angebrachten Blasdüse unter Drehzahl gereinigt werden. Kühlschmierstoff und Späne werden dabei einfach weggeschleudert. Die Lasermesssysteme von Blum sind zudem mit einem Schutzsystem inklusive Sperrluftstrom ausgestattet, welches die Optik im Rahmen der Messung vor Verschmutzungen schützt. Während der Bearbeitung erfolgt der Schutz durch einen mechanisch dichtenden Verschluss.

Beim Messen von Werkstückmerkmalen in tiefen Gehäusen ist das Entfernen von Spänen schwieriger. Hier behilft sich Scherzinger, indem ein Dummy­werkzeug mit Innenkühlung vor der zu messenden Bohrung positioniert und diese mit Kühlschmiermittel ausgespült wird. Dies reicht aus, um eventuelle Späne wegzuspülen und zuverlässige Messungen mit dem Messtaster TC50 durchzuführen, da der Messtaster auch bei Antastungen im Kühlmittel hochpräzise Messergebnisse liefert. «Schmutzprobleme kennen die Messsysteme von Blum nicht», betont Meinrad Spath und fügt an: «Sie arbeiten auch unter den widrigsten Bedingungen absolut zuverlässig.»

Einfach programmiert durch vorgefertigte Zyklen

Auch die von Blum gelieferten Messzyklen, die sehr einfach in die erstellten NC-Programme integriert werden können, überzeugen. Wie Meinrad Spath erläutert, muss er lediglich das Makro für den Mess­taster aufrufen und wenige Parameter eingeben. Dann wird automatisch das NC-Programm erstellt, zum Beispiel bei der Messung von Bohrungen mit drei Antastungen. Er ergänzt: «Die NC-Bausteine von Blum führen die Messvorgänge mit bis zu 3000 mm/min aus, ich verlasse mich da ganz auf die Software. So verursacht die Integration der Messungen auch in der Programmierung kaum Aufwand.» Die Fertigungstechniker beurteilen die integrierte Messtechnik von Blum als besonders vorteilhaft. Sie sorgt für durchgängige Qualität und reduziert die Ausschussmenge, weil Probleme in der Maschine sehr früh erkannt werden. «Zudem erlaubt uns die Präzision, die wir dank der Blum-Taster erreichen, Gehäuse und Deckel unabhängig voneinander zu fertigen, was die Logistik natürlich sehr vereinfacht. Die Bauteile können – abgesehen von Stichproben – direkt in die Montage geschickt werden. Zudem wird der Messraum entlastet. Wir gewinnen direkt während der Bearbeitung die Messdaten, die wir sofort in den Zerspanungsprozess einfliessen lassen können. Auch hier sparen wir Zeit und Aufwand. So spielen die Mess­taster eine ganz zentrale Rolle in unseren Prozessen und helfen dabei, die hohe Qualität unserer Produkte sicherzustellen», fasst Fertigungsleiterin Sabrina Löffler zusammen. - kmu - SMM

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