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Messtechnik

Integrierte Messsysteme sparen während des gesamten Maschinenlebens

| Autor/ Redakteur: Stefan Dorn* / Jan Vollmuth

Bosch Rexroth ersetzte in seinen Produktionsmaschinen optische Messsysteme durch das hauseigene integrierte, wartungsfreie Messsystem IMS – und spart damit mehrere zehntausend Euro.

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Integriertes Messsystem IMS-A: Komplette Baugruppe senkt die Lebenszykluskosten durch minimierten Wartungsaufwand.
Integriertes Messsystem IMS-A: Komplette Baugruppe senkt die Lebenszykluskosten durch minimierten Wartungsaufwand.
(Bild: Bosch Rexroth)

Genau, genauer, noch genauer: In nahezu allen Branchen und Anwendungen der Metallbearbeitung steigen die Genauigkeitsanforderungen ständig an – und damit die Anforderungen an die Genauigkeit der Lineartechnik und der Messsysteme. Mit diesem Trend sieht sich auch die Bosch Rexroth AG konfrontiert, den das Unternehmen selbst befeuert: mit hoch angesetzten Genauigkeitsanforderungen in der eigenen Produktion.

Minimale Toleranzen gefordert

So produziert Bosch Rexroth im Werk Schweinfurt hochpräzise Profilschienen, Führungswagen, Kugelgewindetriebe, weitere Linearkomponenten sowie komplette Linearsysteme – mit sehr hohen Genauigkeitsanforderungen: In der höchsten Genauigkeitsklasse UP betragen bei den Profilschienen die akzeptierten Toleranzen in Höhe und Parallelität auf 1000 mm Länge nur 3 µm. Denn nur durch minimale Toleranzen in der Fertigung kann Rexroth seit vielen Jahren den Austauschbau gewährleisten, bei dem Anwender Profilschienen und Führungswagen einer Baugröße beliebig kombinieren können.

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Diese reproduzierbare Qualität in der Serienfertigung erfordert hochpräzise Werkzeugmaschinen mit entsprechend genauen Messsystemen. Bis 2014 setzte Bosch Rexroth in der spanenden Fertigung, beispielsweise bei den Profil-, Flachschleif- und Bohrmaschinen, durchgängig auf optische Wegmesssysteme. Sie erreichen die notwendige hohe Messgenauigkeit, sind aber gerade auf längeren Strecken sehr teuer, verursachen regelmäßige Wartungskosten und in manchen Fällen Maschinenstillstände.

Messen mit hoher Genauigkeit

Anders ist das bei dem in die Linearführungen integrierten Messsystem IMS, das Rexroth in den Ausführungen inkrementell, IMS-I, und als Absolutwertsystem, IMS-A, anbietet. Das integrierte Messsystem erfasst die absolute Position der Achse auf ±3 µm/m genau. Das Messsystem ist gegenüber Vibrationen, Stößen und magnetischen Störfeldern unempfindlich. Da es induktiv und berührungslos misst, arbeitet es verschleiß- und wartungsfrei. Durch die vollständige Integration der Sensorik und Auswerteelektronik in die Kugel- und Rollenführungswagen können Konstrukteure auf externe Messsysteme sowie Sperrlufteinrichtungen verzichten und damit Bauraum und Kosten einsparen.

Auch in Arbeitsräumen mit Kühlschmierstoffen, Staub, Spänen und anderen Verschmutzungen benötigt das in IP67 ausgeführte IMS keine aufwändigen energie- und wartungsintensiven Sperrlufteinrichtungen. Selbst elektrische und magnetische Störfelder beeinflussen die Messergebnisse nicht. Die Positionsauflösung beträgt bis zu 25 nm. Dieser extrem geringe Wert schafft die Voraussetzungen für eine exzellente Regelkreisdynamik und damit kurze Taktzeiten. Die Systemgenauigkeit liegt mit Glasmaßstäben auf Augenhöhe. Damit ist eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,25 µm erreichbar.

Mehrere zehntausend Euro eingespart

Da die Präzision die gleiche ist, sind im Vergleich die tatsächlichen Kosten über die gesamte Lebensdauer ausschlaggebend. Bosch Rexroth in Schweinfurt erfasst sämtliche Betriebs- und Wartungskosten aller Maschinen über den gesamten Lebenszyklus und wertet sie systematisch aus. Der Wechsel von optischen Messsystemen zu IMS im Werk Schweinfurt führt seit März 2014 zu einem eindeutigen Ergebnis: Das Unternehmen spart mehrere zehntausend Euro durch die Einführung der integrierten Messsysteme.

Ein Grund: die Kosten für regelmäßig notwendige Wartungsarbeiten sind entfallen. Aus Qualitätsgründen musste Bosch Rexroth bisher einmal jährlich das Messsignal bei allen optischen Systemen überprüfen. Die Prüfung konnte nur in Produktionspausen geschehen und war relativ aufwändig, da pro Maschine bis zu vier Messsysteme verbaut sind.

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