Optisches Messsystem Produktiver dank kollaborativem Messsystem

Autor / Redakteur: Astrid Krenn / Stefanie Michel

Der Durchbruch bei der Entwicklung eines neuen PCBN-Schneidstoffes gelang durch Kenntnisse über die Verschleißformen und das Verschleißverhalten. Doch auch die Möglichkeit, Werkzeug und Werkstück direkt in der Maschine zu messen, hat dazu beigetragen, die Leistungssteigerung zu erreichen.

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Der Alicona Compact-Cobot misst sowohl das Werkzeug – in diesem Fall eine Wendeschneidplatte – als auch das Werkstück direkt in der Drehmaschine. Der Ablauf erfolgt vollautomatisch.
Der Alicona Compact-Cobot misst sowohl das Werkzeug – in diesem Fall eine Wendeschneidplatte – als auch das Werkstück direkt in der Drehmaschine. Der Ablauf erfolgt vollautomatisch.
(Bild: Alicona)

Bearbeitungsgeschwindigkeiten von 300 m/min, kalkulierbares Verschleißverhalten und eine bis zu 50 % höhere Standzeit bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl sind die Vorteile, die Element Six mit der neuesten Generation von kubischem Bornitrit (PCBN) seinen Kunden aus der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie dem Maschinenbau zusichert. Purecut soll bei PCBN-Fertigungsprozessen eine erhebliche Produktivitätssteigerung bei gesenkten Werkzeugkosten bewirken. Eine der Variablen, die zur Entwicklung des neuen Werkstoffes beigetragen haben, war der Einsatz von hochgenauer, automatisierter Messtechnik von Alicona Imaging.

Der Spezialist von Hochleistungswerkstoffen nutzt Alicona-Messsysteme unter anderem zur Analyse von Werkzeugverschleißformen und Verschleißverhalten während unterschiedlicher Bearbeitungsbedingungen. Ein Herzstück der Testphase zum neuen PCBN-Schneidstoff war die Implementierung von automatisierten Testreihen, die Element Six mit dem kollaborativen Messsystem Compact-Cobot umgesetzt hat. Werkzeug und Werkstück werden vollautomatisch direkt in der Drehmaschine gemessen.

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Mit automatisierten Messreihen schneller zur Produktreife

Bei der Entwicklung des Schneidstoffes lag der Fokus auf der Messung von Freiflächenverschleiß, Kolkverschleiß und Flankenverschleiß. Die Möglichkeit, Testreihen mit dem Compact-Cobot zu automatisieren, hat dazu beigetragen, die neue PCBN-Technologie sehr effizient zur Produktreife zu bringen. „Die Produktivität von Testreihen hängt stark von der Datenmenge ab, die mit einem Messsystem gewonnen werden kann. Üblicherweise ist das limitiert auf die manuelle Nutzung eines Messsystems durch einen Bediener“, erklärt Dr. Wayne Leahy, Leiter des Fachbereichs Schneiden und Schleifen bei Element Six. Leahy weiter über die Vorteile, die sich durch die automatisierten Messungen beziehungsweise durch das Compact-Cobot-System eröffnet haben: „Automatisierte Messreihen erhöhen die Menge an verfügbaren Daten um ein Vielfaches. Genau deswegen haben wir den Compact-Cobot gekauft. Die Kombination von großer Datenmenge und hoher Messpunktdichte der Messungen hat uns den Durchbruch bei der Optimierung von Purecut verschafft.“

Integration in Drehmaschine

Ein wesentlicher Teil des Kerngeschäfts von Element Six ist die Entwicklung und Implementierung von neuen, ganzheitlichen Fertigungsstrategien in der Zerspanungstechnik. Ziel ist die Kommunikation und Vernetzung von Produktionssystemen, Maschinen und Messtechnik. Der Experte im Bereich Hochleistungswerkstoffe ist sehr genau bei der Wahl seiner Partner. Sie spielen eine wesentliche Rolle, um die vollautomatisierte Fertigung mit Machine-to-Machine-Kommunikation mittelfristig umsetzen zu können. Das gilt besonders für Partner in der Messtechnik.

Produktionstauglichkeit, Automatisierung und Anbindungsmöglichkeiten an bestehende Produktions- und Qualitätsmanagementsysteme sind Grundvoraussetzungen, die Fertigungsmesssysteme für die Qualitätssicherung mitbringen müssen. Daher hat man sich bei Element Six, das schon mehrere Messsysteme aus der Infinite-Focus-Serie im Einsatz hat, für den Invest in ein Alicona-Messsystem entschieden.

Einbindung des Cobot zur als Messsystem

Der Compact-Cobot ermöglicht diese Einbindung und Vernetzung in mehrfacher Hinsicht:

  • Das optische kollaborative Messsystem, das auf der Technologie der Fokus-Variation basiert, ist so robust, dass auch in der Produktionslinie hochauflösende Messungen in hoher Messgeschwindigkeit wiederholgenau gewonnen werden. Automatisierte und damit mannlose Messungen werden durch das Softwareinterface „AutomationManager“ umgesetzt.
  • Der Cobot verfügt über Schnittstellen wie TCP/IP, Modbus/TCP oder Anybus und kann somit an bestehende Produktionssysteme angebunden werden. Diese Integration ermöglicht in weiterer Folge die Kommunikation zwischen den einzelnen Maschinen und liefert so einen Beitrag zur Umsetzung von selbststeuernder, sich selbst korrigierender Produktion.

Automatisierte Test- und Messprozesse

Durch die Einführung der automatisierten Test- und Messprozesse mit dem Compact-Cobot legte Element Six den Grundstein für dieses moderne Fertigungskonzept. Sowohl das Werkzeug – eine Wendeschneidplatte – als auch das Werkstück werden automatisch in der Drehmaschine gemessen. Leahy beschreibt den Prozess wie folgt: „Eine zentrale Steuerung startet den Testprozess. An einem definierten Punkt stoppt die Drehmaschine, die Türe öffnet sich und ein weiteres Signal setzt den Cobot in Gang. Der Roboterarm mit 3D-Messsensor wird automatisch in die Werkzeugmaschine manipuliert und misst zuerst vordefinierte Schneidkantenparameter der Wendeschneidplatte. Dann fährt der Sensor weiter zum Werkstück und misst die Rauheit, wodurch wir die Oberflächengüte verifizieren. Danach kommt der Roboterarm zurück in die Ausgangsposition. Sämtliche Messungen erfolgen ohne Ausspannen der Bauteile.“

Der nächste Schritt, der in Planung ist, ist die automatische Korrektur von Maschinenparametern auf der Basis der Messergebnisse. „Der Cobot gibt Messwerte beziehungsweise ein ‚‚O.K.-/Nicht-O.K.-Signal’ an die Drehmaschine weiter. Wenn das Werkzeug nicht den vorgegebenen Toleranzen entspricht, ändert die Drehmaschine gewisse Maschinenparameter automatisch. So wird das Erstteil bereits als Gutteil produziert“, so Leahy weiter.

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Messreihen ohne Programmierkenntnisse einlernen

Es gibt einen weiteren Aspekt, der entscheidend bei der Umsetzung von ganzheitlichen Fertigungsstrategien mit automatisierter Messtechnik ist: Messsysteme müssen einfach und ohne Programmierkenntnisse bedienbar sein. Alicona erfüllt diese Bedingung, denn das Einlernen von Messreihen durch einen Administrator erfolgt in nur drei Schritten. Spezielle Programmierkenntnisse sind deshalb nicht notwendig. Die Messung wird per Knopfdruck gestartet, das Messergebnis ist bedienerunabhängig. Element Six kennt und schätzt die intuitive Benutzerführung. Auch das dritte Alicona-System, der Compact-Cobot, wird den hohen Ansprüchen der Anwender gerecht. „Es dauerte etwa einen Tag, einen Bediener auf den Cobot einzuschulen. Die Handhabung und Benutzerführung ist extrem einfach und intuitiv aufgebaut“, so die Bilanz von Wayne Leahy.

* Astrid Krenn ist Head of Marketing & Communication bei der Alicona Imaging GmbH in 8074 Raaba/Graz (Österreich), Tel. (00 43-3 16) 40 30 10-7 00, info@alicona.com

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