Die Carl Zeiss 3D Automation GmbH mit Sitz in Aalen hat ein neues System für das Aufspannen von Werkstücken auf Koordinatenmessgeräten entwickelt. Damit können die Messtaster Merkmale an Werkstücken einfacher von mehreren Seiten erfassen. Das sorgt für mehr Durchsatz – auch, weil die erhöhte Zugänglichkeit das Erstellen der Messprogramme vereinfacht. „Damit der Messprozess nicht zum Flaschenhals wird, kann der Anwender an einer Reihe von Stellschrauben drehen. Dazu gehört der Einsatz von Aufspannvorrichtungen, die weitgehend standardisiert sind und dem Messtaster nicht im Weg sind“, sagt Jörg Esswein, Vertriebsleiter der Carl Zeiss 3D Automation GmbH.
Um das Werkstück für die Messtaster von möglichst vielen Seiten zugänglich zu machen, wird es bei dem neuen Vorrichtungssystem auf einem Metallrahmen fixiert – wahlweise vertikal oder horizontal. Der Rahmen ruht bei der horizontalen Variante auf vier Säulen, welche in einer Basisplatte verankert sind. Im Gegensatz dazu steht bei herkömmlichen Vorrichtungen jedes einzelne Bestimm- und Spannelement für die Befestigung des Werkstücks auf einer eigenen Säule. Diese Säulen erschweren das Messen von Merkmalen an der Bauteilunterseite.
Die eingeschränkte Zugänglichkeit aufgrund der vielen Säulen muss daher im Messprogramm berücksichtigt werden, was den Programmieraufwand nach oben treibt. Die Rahmenbauweise hingegen macht das Werkstück von allen Seiten gut erreichbar. Sie beschleunigt damit die Erstellung der Messprogramme und verkürzt zudem die Messzeiten.
Ein weiterer Vorteil des Rahmensystems: Für unterschiedliche Werkstückvarianten lassen sich sehr schnell vorhandene Vorrichtungen adaptieren. Denn die Grundplatte, die vier Säulen und der Rahmen bleiben unverändert, zudem bietet Zeiss für die Konstruktion praxiserprobte Standardkomponenten an. Die dadurch relativ einheitlichen Vorrichtungen eröffnen dem Anwender die Chance, auch Tastersysteme und Messprogramme weitgehend zu standardisieren. So spart dieser Zeit bei Konstruktion und auch wieder bei der Programmierung.
Für mehr Durchsatz bei Werkstücken, die Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, sorgt zudem der in die Vorrichtung integrierte Temperatursensor. Er erfasst die Werkstücktemperatur zu Beginn der Messung automatisch und gibt diese Information über eine Schnittstelle direkt an das Koordinatenmessgerät weiter. Der Anwender muss den Sensor nicht mehr manuell oder per Temperaturtaster zuführen – gerade in der Serienmessung ein Effizienzkriterium.
Doch das neue System erhöht nicht nur den Durchsatz, es bietet auch mehr Stabilität. Die verbesserte Steifigkeit der Vorrichtungen ist auf das mechanische Prinzip des Hebels zurückzuführen. Bei der Säulenbauweise herkömmlicher Vorrichtungen stehen die Elemente, die das Werkstück fixieren, auf relativ hohen Säulen. Bei der Rahmenlösung sind die entsprechenden Säulen wesentlich kürzer, weil sie nicht wie sonst üblich auf der Grundplatte, sondern auf dem darüber liegenden Rahmen befestigt sind. Kürzere Säulen erhöhen die Stabilität, denn spannt der Anwender das Bauteil gegen den Anschlag, biegt sich die Vorrichtung mit den hohen Säulen aufgrund des Hebelprinzips deutlich weiter auf als die Vorrichtung in Rahmenbauweise. Letztere ist somit die stabilere Variante – zugunsten einer höheren Präzision. I
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