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Ravensburg, 17.12. 2007 10:14



Geld gespart mit voller Fahrt - Fa. Zelter setzt auf den Messtaster TC51-20

„Fertigungstechnisch gesehen, ist jedes Teil ein Einzelstück“, sagt Michael Kiehl. Der Produktionsbereichsleiter der Zelter GmbH fährt mit dem Daumen langsam die Konturen eines gut 500 mm langen Turboladergehäuses ab. „Trotzdem gleichen sie sich am Ende wie ein Ei dem anderen – zumindest, was die entscheidenden Maße angeht“. Für die Lagernester der bis zu 300.000 min-1 rotierenden Flügelräder beispielsweise müssten ± 0,05 mm Präzision garantiert sein. Derartige Toleranzen in Form und Lage einzuhalten gehöre bei dem im rheinischen Hennef ansässigen Werk zum Tagesgeschäft. Hierbei sei die Fertigungsmesstechnik von Blum-Novotest das entscheidende Mittel zum Zweck. Kiehl legt das Gussteil sachte wieder in die Versandbox zurück.

Zelter ist Zulieferer der Automobilindustrie. 1923 gegründet, gilt das Unternehmen als konstanter Partner der Branche und liefert einbaufertige Serienteile wie Auspuffkrümmer, Naben, Teile für Lenkgetriebe, Brems- und Riemenscheiben, oder eben auch die Gehäuse für Turbolader. Im Werk II werden hauptsächlich Teile aus temperaturbeständigem GGV 7 produziert. Obwohl Michael Kiehls Bereich in drei Schichten je 7,5 Stunden arbeitet, ist Zelter bis zum Anschlag ausgelastet. Jede Woche werden an die 20000 Teile hergestellt. Durchschnittlich zwei Sattelzüge pro Tag schaffen die für solch einen Output erforderlichen Halbzeuge heran.

„Die Maße dieser Gussteile schwanken in der Regel um 2 mm“, erklärt Michael Kiehl, „Jedes ist anders als das folgende.“ Daher variiere auch die Lage der zu bearbeitenden Flächen, Bohrungen und Kanäle, wenn sie in die Vorrichtung der Werkzeugmaschine gespannt werden. Zelter arbeitet mit derzeit 34 Bearbeitungszentren. Die Verfahrwege betragen bis zu 800 mm. Die eine Hälfte der Maschinen ist mit Messtastern des Typs TC 51-20 der Blum-Novotest GmbH ausgerüstet, die andere mit einer Werkzeug-Bruchkontrolle Typ Z-Nano sowie Z-Nano IR, beide ebenfalls von Blum. Die Messtechnik des Ravensburger Unternehmens schafft die Voraussetzung dafür, dass sich die maßlich schwankenden Gussteile wirtschaftlich in Serie zerspanen lassen.

Bis Ende der 90er Jahre war das anders gewesen. Zelter hatte zunächst innerhalb der Materialzugabe Orientierungsflächen an den Gasein- und -austritt der Halbzeuge gefräst. Als Verfahrenskniff war dies geschickt. Nachteilig daran war jedoch, dass dies auf einer separaten Maschine geschah und die so geschaffenen Referenzpunkte auf dem Weg bis zur Produktionsmaschine verschmutzen konnten.

Effizienter ist da das Vorgehen mit der Messtechnik von Blum: Gespannt in die Werkzeugaufnahme der NC-Maschine, erfasst der Messtaster TC 51-20 einzelne Punkte der Gussteil-geometrie – mithin die Ist-Daten - und übergibt sie per Infrarot an die Steuerung des Bearbei-tungszentrums. Die CNC wiederum vergleicht sie mit den in der Teilezeichnung angegebenen Koordinaten – den Soll-Daten - und errechnet, wo die jeweiligen Nullpunkte liegen. Dies kann zum Beispiel eine Bohrung sein. Damit wird für jedes zu bearbeitende Werkstück der Serie ein eigener Referenzpunkt gelegt. Oder anders ausgedrückt: Durch die Erfassung der Referenzpunkte des Halbzeugs ‚weiß’ die Werkzeugmaschine, wo sie loslegen soll.

Gewaltiger Zeit- und Präzisionsgewinn
Das Sparpotenzial ist gewaltig: Erst einmal gespannt und abgetastet, können die Halbzeuge theoretisch auf derselben Maschine einbaufertig bearbeitet werden. Zwar schruppt und schlichtet Zelter die Teile bislang immer noch auf zwei verschiedenen Maschinen - das verbleibende Aufmaß zwischen den Spannungen liegt zwischen 0,4 mm und 0,5 mm. Aber dies liegt nicht an der Blum’schen Messtechnik. Grund ist vielmehr die zerklüftete Geometrie der Gehäuseteile und der hierdurch bedingte unterbrochene Schnitt. Insoweit schruppt und feinbearbeitet Zelter sie auf verschiedenen Maschinen, erfasst den Werkstücknullpunkt auf dem jeweiligen Bearbeitungszentrum jedoch jeweils über den TC51-20. Der geldwerte Vorteil gegenüber der vorherigen Praxis ist immer noch enorm. Ende der 90er Jahre hatte Michael Kiehl seine Maschinen erstmals mit Blum-Messtastern ausgerüstet: „Sie waren seinerzeit das Beste, was der Markt hergab.“ Daran habe sich nichts geändert.

Antastgeschwindigkeiten bis 5 m/min
Der heute bevorzugt eingesetzte TC51-20 ist für eine Beschleunigung bis 100 m/s2 ausgelegt. Allerdings werden solche Werte von kaum einem Bearbeitungszentrum erreicht. Was sich hingegen unmittelbar im Cent und Euro auszahlt, ist die 5 m/min schnelle Antastgeschwindigkeit. Je nach Komplexität erfasst der TC 51-20 die weit auseinander liegenden Bezugspunkte der bis zu 500 mm langen Teile innerhalb fünf bis zehn Sekunden. Dadurch wird der Durchsatz entscheidend erhöht. Dabei machen ihm auch Kühlmittel und Schmutz nichts aus. Seine Kapselung entspricht IP 68.

Auch das Handling ist denkbar einfach: Der TC51-20 wird wie ein gewöhnliches Tool im Werkzeugmagazin der NC-Maschinen abgelegt und um Falle einer Messung in den Arbeits-raum eingewechselt. Dabei arbeitet der Taster bidirektional: Zelter kann damit alle erforderlichen Messoperationen durchführen. Neben der üblichen drückenden Messung ist beim TC 51-20 Dank seines innovativen Messwerks auch eine ziehende Messung möglich. In Hennef ist dies insoweit von Vorteil, als dass der Taster die als Spirale ausgebildeten Innenflächen der Turbinengehäuse exakt erfassen kann. Die Datenübertragung geschieht ohne jedes Kabel. Vielmehr wird die Information per Infrarot an den ebenfalls IP68 gekapselten, im Arbeitsraum angebrachten Empfänger des Typs Blum IC 55 übertragen, der sie seinerseits an die Werkzeugmaschinen-Steuerung weitergibt.

Bis zu 235.000 Messoperationen mit einer Batterie
Versorgt über eine handelsübliche 9-Volt-Batterie, arbeitet der TC51-20 unabhängig von externen Stromquellen. Im praktischen Einsatz konnten bis zu 235.000 Messoperationen mit einer Batterie durchgeführt werden. Bis dahin, so berichtet Michael Kiehl, hätten seine Kollegen das Gerät fast „vergessen“ können. Sollte die Batterie dennoch vorzeitig schwächeln, sendet der Taster ein Warnsignal an die Maschinen-CNC. Darüber hinaus gibt eine LED-Anzeige Auskunft über den aktuellen Betriebszustand.

Das Konzept des Tasters ist robust. Deshalb lässt er sich auch auf Highspeed-Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren, so wie Zelter sie einsetzt, mit hohen Eingangsgeschwindigkeiten verfahren, ohne dass das Messwerk auslenkt. Daher gibt es weder beim Beschleunigen noch beim Abbremsen unerwünschte Schaltsignale oder mechanische Beschädigung. Hinzu kommt, dass weder Schmutz noch Späne oder Kühlschmierstoff die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Trotz der Messwertauflösung im Bereich von Tausendstel Millimetern ist der TC51-20 auch im harten Produktionsalltag unverwüstlich.

Ebenfalls seit Jahren bei Zelter eingesetzt, vermessen die Blum-Tastköpfe der Reihe Z-Nano IR die Bearbeitungswerkzeuge auf Länge und prüfen sie auf Bruch. Damit ergänzen sie die TC-Geräte und sorgen für Prozesssicherheit. Beide Gerätearten – also die Messtaster wie die Tastköpfe Z-Nano IR – lassen sich nach dem ‚Duo’-Prinzip einsetzen. Dabei können auf ein und derselben Werkzeugmaschine zwei TC-Messtaster, zwei Z-Nano IR Duo oder ein TC-Messtaster sowie ein Z-Nano IR Duo jeweils parallel eingesetzt werden. Die erfassten Daten werden über den im Arbeitsraum installierten IC55-Empfänger an die Maschinen-CNC wei-tergegeben.

Gegen Späne und Kühlschmierstoff gekapselt
Wie die TC-Messtaster ist auch der Tastkopf Z-Nano IR nach IP 68 geschützt. Er überträgt die erfassten Daten ebenfalls kabellos, und auch er arbeitet ohne externe Stromzufuhr. Daher kann der Tastkopf ohne weitere Einschränkungen so im Arbeitsraum und auch mitten zwischen die Werkstücke platziert werden, dass das zu prüfende Werkzeug ihn bestmöglich erreicht und aufsetzen kann. Produktionsbereichsleiter Kiehl verlässt sich auch hier seit Jahren auf die Messtechnik von Blum.

Der Z-Nano IR arbeitet – übrigens wie alle aktuellen Taster dieses Herstellers - mit einer internen Lichtschranke: Das Schaltsignal wird ohne jede mechanische Schaltung generiert. Anders als bei mit mechanischem Schaltprinzip arbeitenden Tastern ist Verschleiß damit ausgeschlossen. Ein Verkanten der Messfläche des Z-Nano ist nicht möglich. Das Funktionsprinzip mit Linearführung ermöglicht, auch ausgesprochen kleine, feine und filigrane Werkzeuge zu vermessen. Bei der Standardausführung des Z-Nano IR bedeutet dies Durchmesser > 0,5 mm, in der Ausführung ‚High Precision’ sogar > 0,1 mm. Mechanisch betätigt ist allein die Rückstellung. Sie geschieht per Federkraft.

Fertigungsstechnisch gesehen, ist bei Zulieferer Zelter tatsächlich jedes Teil ein Einzelstück. Dass die um Millimeter schwankenden Gusshalbzeuge sich dennoch wirtschaftlich in Serie bearbeiten lassen, liegt auch maßgeblich an der Fertigungsmesstechnik von Blum-Novotest - oder, wie Produktionschef Kiehl konstatiert, an „dem Besten, was der Markt hergibt.“



Kontaktinformationen:
Hermann Hugger

Blum-Novotest GmbH
88182 Ravensburg
Tel: + 49 (0) 751 6008-0
Fax: + 49 (0) 751 6008-156
E-Mail:
Web: www.blum-novotest.com

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