Prozesssicherheit in Schnellem Takt

In 45 Sekunden Taktzeit wird ein Präzisionsteil nicht nur in Serie fertig gedreht, sondern auch das korrekte Einlegen des Werkstückes in die Drehmaschine, Teil für Teil, mit einem Messtaster von m&h geprüft.

Als typischer Zulieferbetrieb für die Automobilindustrie, den Büromaschinenbereich und für den Elektromaschinenbau fertigt die Firma Berger in Memmingen eine Vielzahl unterschiedlichster Teile und einbaufertige Komponenten. Mit etwa 1600 Mitarbeitern ist Berger weltweit präsent. Etwa 600 Mitarbeiter produzieren am Rande des Allgäus mit einem großen und modernen Maschinenpark Präzisionsteile in mittleren und großen Serien.

Für die Fertigung eines Flansch-artigen Lagergehäuses für eine Benzinpumpe wird eine Futterdrehmaschine vom Typ Takamaz X100 mit Fanuc OI-Steuerung eingesetzt. Weil dieses Werkstück in sehr großen Serien dreischichtig gefertigt wird, ist die Maschine teilautomatisiert. Von einem Zuführungsband wird das Teil automatisch in das Drehfutter eingesetzt und nach der Bearbeitung auch wieder abgeführt. Für einen Arbeitszyklus stehen ganze 45 Sekunden zur Verfügung.

Gefordert wird eine störungsfreie Zerspanung bei gleich bleibender Passungsgenauigkeit in einem engen Toleranzband von 25μm in der Teilelänge von etwa 10 mm und 23μm bezogen auf den Durchmesser von 40 mm. Gelegentlich kam es zu Fertigungsfehlern, als deren Ursache sich eine Fehlpositionierung bei der automatischen Einlage des Teiles in die Bearbeitungsspindel entpuppte. Hier können sich Späne zwischen Anlage und Teil legen und zu einer schrägen Lage des Werkstückes in der Bearbeitungsspindel führen, was eine fehlerhafte Bearbeitung nach sich zieht.

Um solche Fehler auszuschließen, kam man auf die Idee, die Lage des Teils nach dem Einlegen im automatischen Bearbeitungsablauf mit einem Messtaster zu kontrollieren. Allerdings ist der Arbeitsraum einer Drehmaschine nicht eben üppig bemessen und die Werkzeuge und der Messtaster sind einer permanenten Kühlmitteldusche und einem Spänehagel ausgesetzt. Die notwendige Aufnahme des Messtasters im Revolver der Maschine schließt eine Datenübertragung über Kabel aus. Eigentlich sind dies alles feindliche Umfeld-Bedingungen für μ-genaue Messtaster.

Nicht so beim speziell für den Einsatz in Werkzeugmaschinen ent-wickelten Messtaster IRP40.01 von m&h. Mit seinem Körper aus Edelstahl, der Diodenabdeckung aus gehärtetem Echtglas und der Abdichtung nach IP68 Standard, sowie dem bekannt robusten Messwerk ist er für diese Umgebung geschaffen und verspricht lange Lebensdauer. Die Datenübertragung über die besonders gesicherte, leistungsstarke HDR Infrarot-Technologie sorgt nicht nur für prozesssichere Signale, sondern zeigt sich auch unbeeindruckt von den Umfeldeinflüssen in der Drehmaschine, wie anhaftenden Spänen, Kühlmittelfilm, Ölnebel und Fremdlicht. Dies ist die entscheidende Voraussetzung für einen Einsatz auf dem Revolver einer Drehmaschine. Sein schlanker Durchmesser von nur 40 mm und die Länge von nur 50 mm vermeiden Kollisionskonturen und lassen selbst den Einbau in den kleinen Arbeitsräumen von Futterdrehmaschinen oder Drehautomaten zu.

 

Der Messtaster wird alle 45 Sekunden aufgerufen und misst sechs Punkte am Werkstück, Ausgestattet mit einem kurzen Taststift wird dieser Taster seit einiger Zeit in der Serienfertigung bei Berger in Memmingen eingesetzt. Alle 45 Sekunden wird der Taster aufgerufen und mit verschlüsseltem Infrarotsignal eingeschaltet. Er tastet sechs Positionen an Flansch und Außendurchmesser an und übermittelt gleichzeitig die Tastpositionen an die Steuerung. Um Energie zu sparen, wird er unmittelbar nach dem Antasten wieder ausgeschaltet. Nur wenn alle 6 Werte innerhalb des zulässigen Bereiches liegen, wird der Bearbeitungszyklus fortgesetzt. Für den Kontrollvorgang selbst werden nur 5 Sekunden des Bearbeitungszyklus benötigt. Ursprünglich war die Maschine so programmiert, dass Sie, bei Messwerten außerhalb der vorgegebenen Toleranz, den Bearbeitungsvorgang nicht fortgesetzt hat. Dies bedeutete dann aber einen ungeplanten Maschinenstillstand, der die erreichbare Kapazität der Maschine einschränkte. Schließlich musste immer erst ein Bediener kommen, das Teil entnehmen und den Vorgang neu starten. Um diese kostbare Produktionszeit zu sparen, wird nun bei Fehlmessung das Werkstück automatisch wieder entnommen und zurückgeführt. Ebenso automatisch wird ein neues Teil eingelegt. Damit startet sofort ein neuer Zyklus, ohne auf einen Eingriff von außen zu warten. Das spart Zeit und erhöht die Autarkie der automatisierten Maschine. So konnte die Kapazität und Produktivität dieser Maschine, die meist dreischichtig läuft, spürbar gesteigert werden.

Weil es immer mal zu Fehlern in den Maschinen kommen kann und weil besonders Späne in Drehmaschinen gefürchtet sind, hat Berger einen Ersatzmesstaster angeschafft. Aber bislang wurde der noch nie benötigt. Der eingesetzte Taster verbleibt immer im Revolver der Maschine und verlangt keine besonderen Wartungsarbeiten. Eventuell anhaftende Späne am Messtaster stören nicht. Späne und Anhaftungen an Taststift und Tastkugel werden durch die starke Kühlmitteldusche entfernt und haben bislang den Messvorgang noch nicht gestört.

Die nachträgliche Installation von Infrarotempfänger und Messtaster bei Berger wurde von m&h-eigenem Servicepersonal und einem m&h-Steuerungsspezialisten für Fanuc-Steuerungen vorgenommen. Durch ihn erfolgte auch die Erstprogrammierung vor Ort und die Anpassung an die Fanuc-Steuerung der Takamaz. Die Maschine wurde im Beisein von m&h eingefahren und läuft seit dem klaglos.

Eine vergleichsweise kleine Investition zeigt im täglichen Einsatz große Wirkung, weil nun die Produktion ohne ungeplanten Stillstand läuft. Selbst bei Einlegefehlern produziert die Maschine weiter. Die wenigen Sekunden, die für das Antasten benötigt werden, haben sich längst über fehlerfreie und reibungslose Fertigung amortisiert. Das Messen in der Maschine trägt auch in der Serienfertigung zu deutlich gesteigerter Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit bei.