Trends & Innovationen

Millionenfache Sicherheit

04.05.2010

Messtechnik: S. + A. Martin setzt zur Qualitätssicherung und Werkzeugkontrolle auf Lasermesssysteme und Messtaster von Blum-Novotest. Der Hersteller chirurgischer Instrumente hat LaserControl NT auf vier Bearbeitungszentren rund um die Uhr im Einsatz – bis heute wurden 1,2 Mio. Werkzeugwechsel problemlos bewältigt.

Als Hersteller chirurgischer Instrumente insbesondere für amerikanische Großkunden hat sich das Tuttlinger Unternehmen S. + A. Martin GmbH + Co. KG in der Medizintechnik etabliert. Zur Produktpalette des Familienunternehmens zählen unter anderem Knochenstanzen, Pinzetten und Nadelhalter aus Titan. Mit drei Hermle-Fräsmaschinen, von denen zwei per Roboter bestückt werden, sowie der im vergangenen Jahr neu beschafften Fanuc-Robodrill ist Martin maschinentechnisch auf dem neuesten Stand.

Eine wichtige Rolle für die Prozesssicherheit in der Fertigung spielt die seit dem Jahr 2002 installierte Messtechnik von Blum-Novotest. Auf allen vier Maschinen kommt LaserControl NT zum Einsatz, ein von Blum speziell für die rauen Bedingungen in Bearbeitungszentren entwickeltes Messsystem. Eingesetzt werden die Geräte neben der einfachen Werkzeugbruchüberwachung zur berührungslosen Werkzeugeinstellung in Länge und Radius, Einzelschneidenkontrolle, Prüfung auf Einspann- und Rundlauffehler sowie zur Form- und Verschleißüberwachung. Darüber hinaus werden auch Blum-Messtaster genutzt: ein TC52 auf der Robodrill sowie zwei TC50 auf zwei der drei Hermle-Maschinen. Die Messtaster werden in erster Linie zur automatischen Werkstückmessung eingesetzt und konnten ab dem ersten Einsatz aufgrund ihrer Schnelligkeit und Präzision überzeugen.

Maschinen laufen rund um die Uhr
Die Bearbeitungszentren arbeiten mannlos rund um die Uhr – ohne Lasermesstechnik von Blum wäre dies undenkbar. Denn jedes eingesetzte Werkzeug muss früher oder später mit dem System µm-genau vermessen werden. Wird ein neues Werkzeug eingewechselt, wird es zuerst vermessen. Die ermittelten Längen- und Radiuswerte werden auto-matisch in den Werkzeugkorrekturspeicher übertragen. Damit gehören Fehlerquellen wie Tippfehler der Vergangenheit an.

Eingesetzt werden unterschiedlichste Werkzeuge: Bohrer bis 0,8 mm Durchmesser, Schaftfräser und Radiusfräser, aber auch Kreissägeblätter: „In der Medizintechnik verwenden wir auf Bearbeitungszentren kleine Kreissägen, um Schlitze einzubringen oder Material zu trennen“, erklärt Ludwig Martin, Chirurgiemechaniker bei S. + A. Mar­tin. „Die Arbeit in dieser Branche unterscheidet sich in vielen Details vom Zerspanen etwa für den Maschinenbau.“

Das Lasermesssystem wird neben der Werkzeugeinstellung auch zur Werkzeugüberwachung verwendet. Bei den Sägeblättern machen die Tuttlinger eine Einzelschneidenkontrolle; Bohrer werden sekundenschnell auf Bruch geprüft. Schaft- und Radiusfräser werden per Einzelschneidenkontrolle abgescannt.

Dabei wurde eine Verschleißtoleranz vorgegeben: Erkennt das System, dass die Verschleißgrenze erreicht ist, wird ein Schwesterwerkzeug eingewechselt. Die Werkzeugüberwachung erfolgt nach der Bearbeitung: Ist nämlich das Werkzeug in Ordnung, steht fest, dass auch das Werkstück fehlerlos ist. Erkennt der Laser jedoch, dass ein Werkzeug gebrochen oder stumpf ist oder gar ein Sägeblatt einen Schneidenausbruch aufweist, wird die Palette aus der Maschine automatisch ausgeschleust oder eine Fehlermeldung ausgegeben.

Entsteht am Fräser eine werkstoffbedingte Aufbauschneide, muss er ebenfalls getauscht werden. Auch dies wird vom Laser sicher erkannt, da sein Längen- oder Radiuswert außerhalb der vom Bediener vorgegebenen Toleranz liegt. „Das Phänomen einer Aufbauschneide tritt bei uns jedoch nur im Stahlbereich auf – bearbeiten wir Titan, haben wir dieses Problem nicht“, erläutert Ludwig Martin. „Während der Bearbeitung prüfen wir das Werkzeug nur auf Verschleiß und Bruch. Wird vom Laser-Messsystem ein Fehler erkannt, ist das kein Problem, da jeder Fräser im Werkzeugmagazin der Maschine zumindest doppelt vorgehalten wird.“

Herausforderung KĂĽhlschmierstoff
Hochpräzise Messungen in verschmutzter Umgebung stellen eine große Herausforderung dar. Kühlmittel ist für die Fertigung bei Martin zwingend notwendig, birgt jedoch die Gefahr von Fehlmessungen. Daher ist das Laser-Messsystem während der Bearbeitung mit einem pneumatisch betätigten Verschlusskolben gegen Kühlmittel abgedichtet, damit die Optik nicht verschmutzt. Zudem wird das rotierende Werkzeug vor der Messung mit Druckluft gereinigt. Ein Sperrluftstrom schützt während der Messung vor Verschmutzung. Damit fallende Kühlmitteltropfen nicht vorzeitig ein Schaltsignal erzeugen und die Messung verfälschen, sind die Systeme mit der NT-Technologie ausgestattet. So kann das System eine ziehende Messung durchführen, bei der der Kühlmittelstöreinfluss eliminiert wird.

Eingesetzt wird das System auch zur thermischen Kompensation der Maschine. Ist sie etwa übers Wochenende nicht gelaufen oder gibt es Temperaturschwankungen in der Fertigungshalle, verändert sich die Maschine temperaturbedingt, was zu Maßabweichungen am Werkstück führen kann.

Dem Problem kann man mit dem Laser-System per Kalibrierung begegnen: Dabei wird ein Kalibrierdorn mit bekannten Abmessungen per Laser in X/Y- und Z-Achsrichtung vermessen, die Abweichung zu einer zuvor ermittelten Referenzmessung ermittelt und als additive WerkstĂĽck-Nullpunktverschiebung in der Steuerung verrechnet.

Auch die Blum-Messtaster haben sich bei Martin zur Nullpunkterfassung bewährt. Die Vorrichtung wird eingewechselt, dann wird das Teil eingespannt und drei bis vier programmierte Punkte am Werkstück per Taster angefahren. Die Werte werden automatisch in den Speicher übertragen – damit ist der Werkstücknullpunkt definiert.

„Dank der Blum-Taster haben wir klare Vorteile“, erklärt Ludwig Mar­tin. „Einerseits sind wir rationeller, da die Werkstückeinrichtung automatisch und sehr schnell abläuft. Anderseits ist ein solches Gerät wesentlich genauer als etwa ein einfacher Kantentaster. Und das spiegelt sich in der hohen Qualität unserer chirurgischen Produkte wider.“


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