Die Anforderungen an moderne Werkzeugmaschinen steigen. Im Mittelpunkt stehen die Oberflächengüte der Werkstücke, aber auch hohe Standzeiten der Werkzeuge und Drehzahlen der Maschinenspindel. Deshalb gilt es bei der Konstruktion und beim Betrieb von Maschinen die Einzugskräfte für spezifische Anwendungen sorgfältig zu bestimmen und zu kontrollieren. Denn für einen sicheren Maschinenbetrieb und präzise Ergebnisse muss die Maschinenspindel die Werkzeuge mit einer definierten Kraft spannen und halten. Lässt die Einzugskraft nach, besteht die Gefahr dass die Werkzeuge nicht mehr „rund“ laufen. Dies zeigt sich beispielsweise in unerwünschten Vibrationen sowie in einer nachlassenden Oberflächenqualität der Werkstücke.
Gefahren zu niedriger Einzugskräfte
Die spezifizierte Einzugskraft von Werkzeugmaschinen kann je nach Maschinenherstellern und Typenmodellen sehr unterschiedlich sein. „Beim Einsatz eines HSK 63 auf einer DMG-Maschine sollte beispielsweise je nach Maschine und Herstellerempfehlung eine Spannkraft von mindestens 20 kN erreicht werden“, sagt Kurt Bening, Leiter der Anwendungstechnik und Smart Factory Services bei Kelch. „Fällt der Wert in diesem Fall signifikant ab, beispielsweise auf 15 oder 16 kN, besteht sofortiger Handlungsbedarf. Dann muss der Servicetechniker gerufen werden, um das weitere Vorgehen zu klären.“
Zu niedrige Einzugskräfte sind gefährlich
Wird die mangelnde Einzugskraft gemäß der Spezifikation der Werkzeugmaschine nicht rechtzeitig erkannt, können Werkzeuge während der Bearbeitung aus der Maschine fliegen und zur Gefahr für Menschen, Maschine und Materialien führen. Die Folge wären hohe Kosten für die Instandsetzung und gegebenenfalls eine neue Maschinenspindel, ein Produktionsstopp und Lieferverzögerungen.
Fit für die Smart Factory
Kelch verfügt über jahrzehntelange Erfahrung bei der Messung von Einzugskräften. Bereits vor über 30 Jahren meldete der Hersteller das erste Safecontrol-System zum Patent an. Die neueste Version ist in jeder Hinsicht auf den heutigen Bedarf in der zerspanenden Fertigung ausgerichtet – von der maximalen Integration direkt am Messort bis hin zu vielen nützlichen Features für die vernetzte Produktion. „Safecontrol 4.0 ist fit für die Smart Factory und ein leistet einen wertvollen Beitrag zur Qualitätssicherung, Prozess- und Arbeitssicherheit in der Fertigung. Gleichzeitig lässt sich mit dem Messsystem die Effizienz und Produktivität verbessern“, erklärt Viktor Grauer, stellvertretender Geschäftsführer und Leiter des Innovationsmanagements bei Kelch.
Safecontrol 4.0 erlaubt den Maschinenherstellern eine schnelle, störungsfreie und zuverlässige Messung unmittelbar nach dem Spannvorgang in der Maschinenspindel. Stellen Anwenderbetriebe der Maschinen nach längerem Einsatz fest, dass die Einzugskraft der Maschinenspindel nachlässt, können sie präventiv den Maschinenhersteller kontaktieren und somit rechtzeitig drohenden Schäden vorbeugen.
Breiter Messbereich – präzise Messung
Der Kraftmessstab deckt einen Messbereich von 2 bis 100 kN ab und weist dabei eine Messabweichung von nur 0,2 % des Messbereichsendwerts auf. Das macht Safecontrol 4.0 laut Kelch zu einem weltweit einzigartigen System. Andere Hersteller führten für den Bereich von 2 bis 100 kN bis zu vier verschiedene Basisgeräte, was in Hinblick auf Investition, Handling und Organisation deutlich aufwendiger ausfalle.
Mit Safecontrol 4.0 benötigen Betriebe nur das einfach zu bedienende, robuste Basisgerät, das mit den entsprechenden Adaptern ausgestattet wird. Die passenden Messadapter sind für alle gängigen Schnittstellen erhältlich (SK, BT, HSK, PSC). Auch Adapter wie z. B. für Nullpunktspannsysteme sind machbar. Eine ergänzende, kostenfreie Tablet-App unterstützt die hohe Prozesssicherheit der Anwendung.
Sichere Prozesse mit der App
Mit der intuitiv bedienbaren App von Safecontrol 4.0 können die Anwender schnell, einfach und kostensparend einen Maschinenpark anlegen und mittels QR-Code identifizieren. Pro Spindel wird lediglich ein QR-Code benötigt. Dieser Code wird mit der Kamera des mobilen Endgeräts gescannt und einer Maschinenspindel zugeordnet. Ist die Zuordnung einmal erledigt, braucht der Anwender vor dem Messen nur noch den QR-Code einzuscannen. Die zugehörige Maschine wird automatisch ausgewählt und das System ist bereit für die Messung.
Die Datenübertragung vom Kraftmessstab an das mobile Endgerät erfolgt per Bluetooth. Der gemessene Wert wird sowohl am Kraftmessstab als auch in der App angezeigt und lässt sich per Knopfdruck bei der hinterlegten Maschine speichern. Die pro Spindel erfassten Messwerte können in der App wahlweise tabellarisch oder als Grafik angezeigt werden. Auch ein Protokoll der Messwerte ohne mobiles Endgerät ist möglich: Dazu wird die Messung im internen Speicher hinterlegt und anschließend bequem am PC Arbeitsplatz per USB-Verbindung ausgelesen.
Messungen im Millivolt-Bereich
Die Funktion des Kraftmessstabs basiert auf Dehnungsmessstreifen, die auf dem Kraftmessstab appliziert sind und auf Dehnung und Stauchung mit einer Veränderung des elektrischen Widerstands reagieren. Dieser Widerstand und seine Veränderungen werden gemessen. Da die Dehnung und Stauchung des Materials in der Regel nur sehr gering ist, bewegen sich die elektrischen Signale im Millivolt-Bereich. In der Auswertung bildet die integrierte intelligente Elektronik prozesssicher und mit konstant hoher Absolut- und Wiederholgenauigkeit den entsprechenden Messbereich ab.
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