Hochpräzisionsmessung

Schnell vermessen mit hoher Präzision

Beim hochpräzisen Messen im Dreischichtbetrieb strapazieren langsame Abläufe sowie aufwendige konventionelle Messtechnik Geduld, Effektivität und Effizienz. Mit einem neuen Messgerät hat das schwäbische Traditionsunternehmen Stihl die Qualitätsprüfung von Kurbelwellen und Pleueln im Stammwerk Waiblingen signifikant beschleunigt. Zum Einsatz kommen das 3D-Koordinatenmessgerät Leitz PMM-C und eine stark parametrisierte Software, die eine Werkerselbstprüfung auch bei komplexen Messungen erlaubt.

Stihl entwickelt, fertigt und vertreibt zahlreiche motorbetriebene Geräte für die Forst- und Landwirtschaft.

Motorsägen von Stihl sind weltweit begehrt. Die Stihl-Gruppe entwickelt, fertigt und vertreibt zahlreiche motorbetriebene Geräte für die Forst- und Landwirtschaft sowie die Landschaftspflege, die Bauwirtschaft und den anspruchsvollen Privatanwender. Dabei reicht die Palette vom Blasgerät bis zum Trennschleifer, vom Erdbohrer bis zum Reinigungsgerät über mehr als zehn Produktgruppen. Das 1926 gegründete schwäbische Familienunternehmen beschäftigt weltweit rund 15.000 Mitarbeiter und überschritt im Jahr 2015 die Umsatzmarke von drei Milliarden Euro deutlich.

Im Werk 1 am Firmenstammsitz in Waiblingen hat das Unternehmen seine messtechnische Ausstattung im Center Kurbeltrieb aufgerüstet. Das bisherige Equipment wurde durch ein 3D-Koordinatenmessgerät der Ultra-Hochgenauigkeitsklasse ersetzt. Im Center Kurbeltrieb entstehen die Herzstücke der motorbetriebenen Stihl-Geräte: die Kurbelwellen und Pleuel. Ihr perfekter Lauf ist die Basis für die optimale Leistung und Vibrationsarmut sowie die Langlebigkeit eines jeden Motors. „Was wir hier fertigen, sind zentrale Präzisionsteile mit engsten, im Mikrometerbereich liegenden Toleranzen“, erklärt Stefan Baumert, Referent Qualitätsplanung Kurbeltrieb in Waiblingen.

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„Grundsätzlich fahren wir hier sowohl serienbegleitende als auch Abnahmeprüfungen“, sagt der Diplom-Ingenieur weiter. In erster Linie handelt es sich dabei um Form- und Lagemessungen, also die Prüfung von Rundheit, Parallelität und Zylinderform – um die wichtigsten Merkmale zu nennen. Dazu benötigt man viel Fingerfertigkeit und Geduld. Genau das war die Herausforderung, vor allem bei der serienbegleitenden Prüfung. Da sie zu komplex für eine Werkerselbstprüfung in der Fertigung sind, mussten auch die serienbegleitenden Messungen – zusätzlich zu den Abnahmeprüfungen – durch QS-Fachkräfte im Feinmessraum durchgeführt werden. „Uns standen dafür verschiedene Messgeräte zur Verfügung, zum Beispiel Formmessgeräte“, erinnert sich Baumert. „Mehrere Systeme bedeutete aber auch mehrfacher Aufwand – allein für das immer neue Aufspannen des Prüfteils für jedes einzelne Messverfahren.“

Schwierig wurde es zu dem Zeitpunkt, an dem der Feinmessraum mit seiner personellen Kapazität den 24/6-Betrieb kaum mehr bewältigen konnte. „Um diesen Engpass zu beseitigen, mussten wir zunehmend Mitarbeiter aus der Fertigung für die Prüfungen im Feinmessraum heranziehen“, schildert Stefan Baumert die Situation. Dazu waren aufwendige Einweisungen, Qualifizierungen und anschließende Betreuung der Fertigungsmitarbeiter erforderlich.

Hinzu kam der Einfluss durch den Bediener: Die Geräte waren zwar sehr genau, büßten allerdings auf Benutzerseite wieder einiges an Messpräzision ein – zum Beispiel bei der manuellen Ausrichtung der Kurbelwellen beim Aufzeichnen von Linienschrieben. „Wenn dann auch noch Höchstforderungen an die Dokumentation und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse zu erfüllen sind, kommt man schnell an die Grenze des Machbaren“, sagt der Qualitätsplaner. Der Handlungsbedarf war also überdeutlich. „Es galt, den gesamten Ablauf schneller, effektiver und wirtschaftlicher zu gestalten, weniger Bediener-einfluss im Messvorgang zu haben und dabei reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten.“

Genauigkeit und Wiederholpräzision

Nach intensiver Marktsichtung und einem kritischen Auswahlprozess entschied sich Stihl für die Lösung von Hexagon Manufacturing Intelligence und die mit ihr verbundene Koordinatenmesstechnik von Leitz. „Die Spezialisten von Hexagon waren diejenigen, die mir am überzeugendsten erklären konnten, wie unsere Anforderungen umzusetzen seien – auch, was den Funktionsumfang der Software angeht“, sagt Baumert.

„Dass wir mit dem ausgewählten ultrahochgenauen Koordinatenmessgerät Leitz PMM-C die Genauigkeitsvorgaben im Mikrometerbereich erfüllen können, konnten wir anhand von Messversuchen gemeinsam mit dem Kunden an seinen Bauteilen in Wetzlar zeigen“, erklärt Gerhard Ehling, Regionaler Sales Support Manager bei Hexagon und Koordinator des Stihl-Projekts. „Gleichermaßen wichtig war der Nachweis einer entsprechenden Fähigkeitsanalyse zur Wiederholpräzision.“

Die Leitz PMM-C ist ein 3D-Koordinatenmessgerät in Portalbauweise mit feststehendem Portal. Es kombiniert höchste Genauigkeit mit einer außerordentlichen Schnelligkeit und garantiert somit hohen Messdurchsatz. Dabei bewältigt das Gerät schnell und wirtschaftlich jede komplexe Messaufgabe und lässt sich sogar als Verzahnungsmesszentrum einsetzen. Die Bauweise aus Guss und Granit-Grundbett garantiert Langzeitstabilität, hohe Steifigkeit der Messachsen und gleichbleibende Genauigkeit im gesamten Messvolumen.

Die hohe Messgeschwindigkeit ermöglicht der Servoantrieb mit Kugelumlaufspindeln, der auch auf kurzen Strecken sehr schnell beschleunigt, wobei die Positionsbestimmung trotzdem extrem sicher bleibt. Entkoppelte X- und Y-Achsen sorgen für schnelle Korrekturmöglichkeiten und rasche Wiederinbetriebnahme. Ausgerüstet mit einem Leitz-Tastkopf mit integriertem High-Speed-Scanning zeichnet sich die PMM-C durch das Erfassen auch großer Punktmengen aus eignet sich damit auch zur schnellen Formmessung. Variables High-Speed-Scanning sorgt für eine optimale Messgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Toleranzen und Geometriebeschaffenheit. Bei starken Krümmungen oder engen Toleranzen reduziert das System seine Geschwindigkeit.

Zeitgewinn bei Abnahme- und Serienprüfung

„Unser Zeitgewinn bei der Abnahmeprüfung mit der PMM-C ist signifikant“, zeigt sich Qualitätsplaner Baumert zufrieden. „Benötigten wir mit dem vorherigen Equipment – auch bedingt durch das häufige Umspannen – gut 30 Minuten für einen kompletten Messdurchlauf einer Kurbelwelle, so erledigen wir den heute in knapp sieben Minuten.“ Wesentlichen Anteil am Zeitgewinn hat die benutzerspezifische Bedienoberfläche auf Basis der Messsoftware Quindos von Hexagon. Stefan Baumert bestätigt: „Dank der klaren Bedienerführung und weitgehenden Parametrisierung der Messprogramme kommen auch unsere Mitarbeiter in der Werkerselbstprüfung problemlos mit dem System zurecht.“ „Hinzu kommt, dass der Bedienereinfluss praktisch ausgeschlossen ist und die Software im Zusammenspiel mit der Maschine die optimalen Messergebnisse nahezu automatisch liefert“, ergänzt Hexagon-Support-Manager Ehling.

Seit Mitte 2016 setzt Stihl das Koordinatenmessgerät auch zur Kalibrierung der Prüfmittel ein, etwa von Lehren. Eigens dafür hat Stihl eine Vorrichtung realisiert, auf der bis zu 40 Prüfmittel aufgespannt und in einem Messablauf bewertet werden können. Das Messprogramm dafür hat wiederum Hexagon erstellt. am

Control, Halle 5, Stände 5200/5202/5300/5400

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