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Werkstücke für die Automobilindustrie automatisiert in Drehzentren zu messen, ist anspruchsvoll. Schließlich sind die eingesetzten Messsysteme ständig Späneflug, Kühlschmiermittel und Vibrationen ausgesetzt. Drehmaschinenhersteller Schuster misst mit Blum Novotest im Bearbeitungsraum.
Zu den Anwendern der Schuster-Anlagen gehört neben anderen Industrien auch der Automotive-Bereich. Gefertigt werden Getriebewellen, Nocken- und Ausgleichswellen sowie komplexe Motorwellen für Elektroantriebe. Meist werden die Wellen in mehreren miteinander verketteten Stationen bearbeitet, die an Beginn und Ende der Linie manuell be- und entladen werden. „Mit der Transformation zur Industrie 4.0 verändern sich auch die Anforderungen an die Metallbearbeitung. Deswegen liefern wir nicht nur standardisierte Drehmaschinen“, erläutert Christian Moser, Projektleiter von Schuster Maschinenbau aus dem bayerischen Denklingen.
Die Maschinen von Schuster arbeiten stets mit einer vertikal stehenden Werkstückspindel. Abhängig von der Aufgabe kommen Hauptspindel, Gegenspindel oder ein Mittendrehaggregat zum Einsatz. Je Arbeitsraum werden bis zu zwei Revolver oder auch Fräs- sowie Schleifaggregate eingesetzt, sodass Dreh-, Fräs- und Schleifbearbeitung in einer Aufspannung durchgeführt werden können. Die Maschinen sind immer mit X- und Z-Achse ausgestattet, die sich je nach Maschinentyp in der Spindel oder dem Revolver/Aggregat befinden. Die Spindel hat im Regelfall auch eine C-Achse. Die Y-Achse ist bei Bedarf als Option verfügbar und damit wie im Drehbereich üblich bei vielen Maschinen nicht vorhanden.
Christian Moser, Projektleiter Schuster Maschinenbau
„Dazu ist es erforderlich, zwischen den beiden Schritten den aktuellen Durchmesser automatisiert zu messen und den Schleif- bzw. Drehvorgang entsprechend anzupassen. Um nicht etwaige Rundlauffehler oder den Temperaturgang der Maschine mitzumessen, ist hier eine Zweipunktmessung – ähnlich wie bei einer Bügelmessschraube – notwendig.“ Mit dieser nicht alltäglichen Anforderung setzte sich der Maschinenbauer mit dem Messtechnikspezialisten Blum-Novotest in Grünkraut in Verbindung. Mit Blum verbindet Schuster bereits eine jahrelange Zusammenarbeit. In den Drehmaschinen des Herstellers wurden – je nach Kundenanforderung – schon diverse Blum-Messtaster und Lasermessgeräte installiert. Früher zumeist Messtaster mit Infrarot-Übertragung, heute sind die Taster in den Schuster-Maschinen überwiegend per Funk mit der Steuerung verbunden. Diese lassen sich einfacher in die Maschinen integrieren, da keine Sichtverbindung zwischen Messtaster und Empfänger erforderlich ist.
Da viele Anlagen von Schuster nicht mit einer Y-Achse ausgestattet sind, entfällt die Möglichkeit, das Werkstück mit einem Standard-Tasteinsatz vorn und hinten an zwei Punkten anzutasten, um den aktuellen Durchmesser zu erfassen. Es musste also eine andere Lösung gefunden werden. Blum präsentierte diese in Form des Messtasters TC61 und eines speziell entwickelten Tasteinsatzes.
„Zudem erfolgt die Schaltsignalgenerierung per Abschattung einer Miniaturlichtschranke im Inneren des Messtasters, was den Messtaster TC61 verschleißfrei und somit sehr langlebig macht.“
Dieses Messwerk ermöglicht, den TC61 mit relativ schweren Tasteinsätzen – in diesem Fall einem Messbügel – auszustatten. Falls wie bei Schuster Maschinenbau der Durchmesser einer Welle erfasst werden soll, lässt sich dies ganz einfach per Zweipunktmessung durchführen. Dazu wird der sich im Revolver befindende TC61 horizontal eingeschwenkt und über die X-Achse je eine Messbewegung ziehend und drückend durchgeführt. Zusätzlich wird in manchen Anlagen eine Tastkugel am äußersten Ende des Bügels angebracht, um beispielsweise Längen, Nullpunkte oder Stufen messen zu können. Die Messbügel bietet Blum ab 35 Millimeter maximalem Messdurchmesser in diversen Abstufungen bis 73 Millimeter an. Bis 50 Millimeter Nenndurchmesser bestehen die Bügel aus Stahl, die größeren Versionen dann aus Aluminium, um die Kräfte auf das Messwerk nicht zu groß werden zu lassen.
Christian Moser, Projektleiter Schuster Maschinenbau
„Die Messungen werden in der Aufwärmphase der Maschinen öfter vorgenommen. Sobald sich die Temperaturen stabilisiert haben, wird seltener gemessen – auch so lassen sich die Taktzeiten insgesamt kurz halten.“ Die Zweipunktmessung lässt sich sehr schnell durchführen, erreicht wird eine Wiederholgenauigkeit auf der Maschine von 1,5 – 2 µm. Die Messungen mit dem Blum-Taster ermöglichen die Kompensation des Temperaturgangs ebenso wie der unvermeidbaren Abnutzung der Schleifscheibe. Schließlich darf es in der Serienfertigung keinen Ausschuss geben – da muss jeder Bearbeitungsvorgang über Monate und Jahre und Tausende von Werkstücken in der Toleranz bleiben. Das ist nur mit laufender, prozessbegleitender Messung möglich.
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Dabei wird der Messtaster im Bearbeitungsraum nicht geschont. Während der Bearbeitung beträgt der Kühlmitteldruck bis zu 60 bar – dieser Strahl trifft indirekt auch den Messtaster im Revolver gegenüber. Späne und Schleifstaub bekommt der Messtaster ebenfalls ab, das ist in Drehzentren einfach anders als in Fräszentren, in denen die ungenutzten Werkzeuge sicher im Werkzeugmagazin untergebracht sind. Auch die Bewegung des Revolvers selbst, der bei jeder Positionierung des Werkzeugs in einer Verzahnung fixiert wird, erzeugt nicht unerhebliche Schläge auf den gesamten Revolver und damit auf den Messtaster. Das ‚verkraftet‘ der Blum-Taster jedoch problemlos.
„Darüber hinaus sind wir mit dem Service sehr zufrieden, denn die Ansprechpartner bei Blum sind kompetent und bieten auch für komplexe Anforderungen wie beim Messbügel schlaue Lösungen an. Der neu entwickelte Messbügel garantiert zudem hochpräzise Messergebnisse“, zieht Moser ein positives Fazit. „Nicht zuletzt weil sie den widrigsten Bedingungen standhalten, haben sich die Messtaster von Blum bei uns absolut bewährt. Davon profitieren auch und gerade unsere Kunden, weil sie hochproduktiv bei gleichzeitig geringsten Ausschussquoten fertigen können.“
Im µ-Bereich noch genauer messen
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