Der Maschinenbauer Toshulin hat sich mit dem Laser Tracker eine neue Dimension in der Messtechnik erschlossen. Vor allem die Mobilität des Geräts hat die tschechischen Spezialisten überzeugt. Sie vermessen mit dem optischen System nicht nur großvolumige Anlagen im eigenen Werk, sondern können die Technik auch problemlos vor Ort nutzen.
Es passiert nicht jeden Tag, dass der Besuch eines Herstellers beim Lieferanten größere Ereignisse auslöst. Doch genau das passierte, als Mitarbeiter von Toshulin, einem Hersteller von Vertikal-Drehmaschinen mit Sitz im tschechischen Hulin, zum Auftragsfertiger Kinkele nach Deutschland reisten, um ein großes Werkstück vor der Auslieferung noch einmal zu inspizieren. Vor Ort wurden sie Zeugen einer Messung mit einem laserbasierten System, das große Teile schnell und vor allem mit einer offensichtlich großen Präzision messen konnte. Die Mitarbeiter von Toshulin erkannten schnell das Potential des Laser Trackers, mit dem diese Messungen durchgeführt wurden. Wieder zurück im heimischen Unternehmen unterzog die Abteilung Qualitätssicherung unter Direktor Martin Kvapilik alle auf dem Markt verfügbaren Systeme einem aufwendigen Vergleich. Das Ziel war, ein eigenes Messgerät dieser Art anzuschaffen. Bei dem Benchmark schnitt am Ende ein Laser Tracker des Herstellers Automated Precision Inc. (API) am besten ab.
Neben der Tatsache, dass man mit dem eigenen Lieferanten bereits einen prominenten Fürsprecher gefunden hatte, konnte das ausgewählte Messsystem zusätzlich mit seinen kompakten Abmessungen und einem geringen Gewicht punkten. Der Laser Tracker war leichter als alle anderen Systeme, die während des Tests unter die Lupe genommen wurden. Und das war wichtig, denn bei Toshulin plante man den mobilen Einsatz des Systems fest ein. Dieser sollte sich nicht nur auf das eigene Werk beschränken, sondern auch vor Ort bei Kunden und Lieferanten stattfinden. Toshulin verfügt über stabile Beziehungen zu führenden Herstellern im Bereich Aerospace. Dazu gehören unter anderem Rolls-Royce, Pratt & Whitney und General Electric. Die Hauptprodukte der Tschechen sind Drehmaschinen und Vertikal-Bearbeitungszentren, die auch in der Ölindustrie und im Transportsektor zum Einsatz kommen.
Es dauerte nicht lange bis sich das Management dazu entschlossen hatte, einen Laser Tracker anzuschaffen. Parallel dazu wurde auch in eine neue Messmaschine investiert. Aber es war von vornherein klar, dass nahezu alle größeren Teile mit dieser Maschine nicht hätten gemessen werden können. Für diese Aufgabe war nun das laserbasierte System eingeplant. Außerdem sollte mit dem Tracker der Zusammenbau der eigenen Maschinen messtechnische begleitet werden. „Wir sparen jede Menge Zeit beim Zusammenbau, weil wir nun auf viele Schritte verzichten können, die wir ansonsten im Rahmen der Prozesssicherheit hätten einbauen müssen“ freut sich Martin Kvapilik, der auch Leiter der internen Audits bei Toshulin ist. „Weil wir durch die Messungen mit dem Laser Tracker Prozesse besser verifizieren können, sind diese stabiler und sicherer als vorher.“
Bei Toshulin arbeiten drei Mitarbeiter mit dem neuen System. Es werden damit hauptsächlich die verschiedenen Hauptmaschinenkomponenten wie Ständer und Drehtische ausgerichtet. Wenn auch je nach Projekt auf viele gemeinsame Basisbaugruppen zurückgegriffen werden kann, handelt es sich bei Toshulin doch nicht um eine Serienproduktion für globale Märkte, sondern um ein projektorientiertes Geschäft mit kundenspezifischen Entwicklungen, die der eigentlichen Produktion vorangehen. Über den gesamten Entwicklungs- und Produktionszeitraum findet ein intensiver Austausch mit dem Auftraggeber statt.
Viele der erforderlichen Nachweise hinsichtlich der Präzision der Maschinen und der auf ihnen gefertigten Teile basieren auf Messungen mit dem Laser Tracker. Da man mit dem Modell an jedem Ort messen kann, wird auch das Einbringen von Modifikationen erleichtert.
Nicht alle Strukturen und Geometrien lassen sich jedoch mit dem optischen System messen. Es liegt in der Natur des laserbasierten Messprinzips, dass zu messende Punkte sich in der direkten Sichtlinie zum Messgerät befinden müssen. Dabei kann die Entfernung zwischen Prüfling und Tracker bis zu 60 m betragen, wodurch sich auch richtig große Werkstücke messen lassen. Trotzdem müssen die Werkstücke für den messenden Laserstrahl erreichbar sein. Dieser muss das Ziel, eine handgeführte Messkugel, treffen, um danach wieder in die Trackeroptik reflektiert werden können.
Sollen verborgene Strukturen wie Hinterschnitte oder verdeckte Kanten gemessen werden, kommt bei Toshulin eine so genannte Intelliprobe von API zum Einsatz. Im Gegensatz zu vergleichbaren Systemen auf dem Markt benötigt dieser Sensor dank eingebauter Lagesensoren keine Kamera auf dem Tracker. Aus diesem Grund ist die Genauigkeit der Intelliprobe auch nicht abhängig von der Entfernung zum eigentlichen Messgerät. Ein weiterer Vorteil dieses Prinzips besteht darin, dass die Nachrüstung mit dem Sensor problemlos und ohne zusätzliche Erweiterungen möglich ist. Die Intelliprobe ist mit Tastspitze oder mit einem eingebauten Scanner für berührungsloses Messen lieferbar. Die scannende Variante erfasst dabei die Oberflächen auch von großen Bauteilen. Dabei wird eine 3D-Punktewolke aufgezeichnet, die vom Messobjekt reflektiert wird. Die Maschinen von Toshulin arbeiten nach eigenen Angaben an der Grenze des technisch Machbaren. Deshalb ist es wichtig, dass auf die Einhaltung der Temperaturstabilität der Maschinen geachtet wird. Damit auch diese Messungen korrekt ausgeführt werden, ist der Laser Tracker mit Temperatursensoren ausgestattet.
Toshulin hat mit seinem neuen Messgerät noch einiges vor. Geplant ist unter anderem die Anschaffung eines so genannten Active Target von API. Dieses Modul kann sich ohne Hilfe von außen auf den zu reflektierenden Laserstrahl ausrichten. Auf diese Weise wollen die Spezialisten aus Hulin auch bewegliche Ziele mit dem Laser Tracker verfolgen und gleichzeitig messen. Der Einsatz des intelligenten Targets erlaubt eine weitgehend automatische Kalibrierung der Werkzeugmaschinen. Zusammen mit einem Softwarepaket für die volumetrische Kompensation zur Fehlerkorrektur lässt sich die Genauigkeit der Maschinen weiter erhöhen. Die Aussichten stehen gut, dass dieses Verfahren bald zum Einsatz kommt. ub
Keine Angst vor großen Teilen
So funktioniert der Laser Tracker
Der Laser Tracker ist eine mobile Messtechnik für großvolumige Prüflinge, die am Ort ihres Entstehens gemessen werden müssen. Herzstück des Modells ist ein Laserinterferometer, der einen Laserstrahl erzeugt. Dieser verlässt den Tracker am Kopfstück und wird über Planspiegel so umgelenkt, dass er stets in das Zentrum eines so genannten Reflektors trifft. Den hält der Anwender in der Hand. Egal, wie sich der Messtechniker bewegt – der Strahl folgt immer dem Reflektor. Gleichzeitig wird der Laserstrahl in sich zurückgeworfen und kann so im System ausgewertet werden. Der Benutzer legt die verspiegelte Kugel an mehreren Stellen des Prüflings an und löst eine Messung aus. Auf diese Weise werden die Raum-Koordinaten des erfassten Punktes im System gespeichert. Der Tracker arbeitet mit einem Polar-Koordinatensystem. Die Koordinatentripel der Messpunkte bestehen aus zwei Winkeln, die von der Stellung des beweglichen Kopfstücks des Trackers abgeleitet werden. Die dritte Koordinate wird berechnet aus der Entfernung zwischen Tracker und Reflektor. Diese Distanz ist der so genannte Arbeitsbereich des Messgeräts. Dieser liegt typischerweise bei 50 m und mehr. Deswegen ist der Laser Tracker besonders für große Teile wie geschaffen. Mit ausgewählten Reflektoren lässt sich der Arbeitsbereich in Regel noch erweitern. Typische Anwendungen für den Laser Tracker finden sich im Flugzeugbau, bei der Herstellung von Windkraftanlagen oder bei der Kontrolle von Robotern. Natürlich lassen sich auch ganze Anlagen mit der mobilen Messtechnik prüfen. ub
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