Rotoclear: Kamerasystem hilft bei der Optimierung von Zerspanungsprozessen

Kommt es zum Crash innerhalb der Werkzeugmaschine, werden nicht nur das Werkstück, sondern auch wichtige Anlagenkomponenten wie die Motorspindel oder empfindliche Spindellager beschädigt. Um den Prozess sicherer zu gestalten, müssen zunächst die Fehlerquellen identifiziert werden – und dafür fehlen oftmals die nötigen Informationen. Denn umherfliegende Späne und verwirbelter Kühlschmierstoff machen den Maschineninnenraum und oftmals zu einer Black Box. Rotoclear hat jetzt ein robustes Kamerasystem entwickelt, das diese wichtigen optischen Prozessinformationen liefern kann.

„Anlagenstillstände aufgrund von Crashs zwischen Werkzeug, Werkstück und anderen Komponenten der Werkzeugmaschine kosten schnell mehrere Tausend Euro“, sagt Rotoclear-Geschäftsführer Florian Friedrich. „Aber nicht immer verursacht ein solcher Crash unmittelbare Schäden: Sogenannte weiche Kollisionen führen langfristig zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung und reduzieren so die Qualität der fertigen Werkstücke.“ Zudem erhöht sich der Werkzeugverschleiß, was wiederum häufigere Wartungsintervalle und erhöhte Instandhaltungskosten nach sich zieht.

Viele Unternehmen haben sich bereits darauf spezialisiert, diese Fehlerquellen zu reduzieren und die Prozesse innerhalb von CNC-Maschinen zu optimieren, indem sie die Anlage etwa mit komplexer Sensorik ausstatten und die Spindel mit speziellen Schutzsystemen versehen. „Diese Ansätze sind jedoch aufwändig, teuer und ignorieren dabei ein größeres Problem“, erklärt Friedrich. „Denn das Innere vieler Werkzeugmaschinen wie Bearbeitungszentren ist eine Art Black Box.“

Umherfliegende Metallspäne verhindern nicht nur die Sicht auf Werkzeug und Werkstück. Sie werden auch zu gefährlichen Geschossen, die erhebliche Schäden im Inneren der Maschine verursachen können. Spritzende Kühl- und Schmierflüssigkeiten trüben zudem herkömmliche Maschinenscheiben und verhindern den klaren Blick auf die Prozesse im Inneren der Maschine.

Zahlreiche Betriebe statten die Kabinen ihrer CNC-Maschinen daher mit speziellen rotierenden Sichtfenstern aus. Das ursprünglich aus der Schifffahrt stammende Funktionsprinzip ermöglicht einen Blick von außen auf die im Inneren stattfindenden Prozesse. Die Qualität der optischen Fehleranalyse hängt allerdings maßgeblich von der Kompetenz und Erfahrung des Maschinenbedieners ab und kann nur in Echtzeit geschehen.

Kamerasystem am bewegten Spindelstock montierbar

Um hier Abhilfe zu schaffen und neue Potenziale zur Prozessoptimierung zu generieren, hat Rotoclear ein spezielles Kamerasystem entwickelt, das den rauen Bedingungen innerhalb von CNC-Maschinen standhält und zugleich scharfe Bilder bis zu einer Auflösung von 4K liefert. „Die größte Herausforderung ist dabei das ständige Umherspritzen von Kühlschmiermittel und Öl, das herkömmliche Aufnahmegeräte und sogar vermeintlich robuste Action-Kameras innerhalb von wenigen Tagen bis Stunden zerstört“, erläutert Friedrich.

Die eigentliche Besonderheit liegt daher weniger in der robusten Konstruktion, die wenig Angriffsfläche und kaum Raum zur Bildung von Spänenestern bietet, sondern vor allem in der schnell rotierenden Sichtscheibe aus bruchfestem Glas, die sich vor der Linse befindet. Damit macht sich der Hersteller ein etabliertes Konzept zunutze: Die durch die Rotation entstehende Zentrifugalkraft schleudert Tropfen ebenso wie feste Fremdkörper nach außen, sodass die Scheibe dauerhaft frei und sauber bleibt.

Mit bis zu zwei Kameraköpfen pro Steuereinheit lassen sich mehrere Blickwinkel zeitgleich im Bild-in-Bild-Modus aufnehmen: in der Top View von der Decke aus, in der Side View von der Wand aus und selbst aus der Perspektive des Werkzeugs, der sogenannten Tool View. Denn der Rotoclear-C2-Kamerakopf kann als erster seiner Art direkt am Spindelstock in unmittelbarer Nähe des Werkzeugs montiert werden. Zu diesem Zweck wurde seine Bauart speziell auf die dort entstehenden Beschleunigungen ausgelegt, die in Verbindung mit der rotierenden Scheibe Kreiselkräfte erzeugen.

Zudem verfügt er über einen integrierten Lagesensor, der die Bewegungen am Werkzeugkopf ausgleicht. „Auf diese Weise bekommen die Maschinenbediener – und alle, die es interessiert – die Möglichkeit, auch Bearbeitungsprozesse in großen Kabinen oder tiefen Kavitäten im Werkstück aus nächster Nähe zu beobachten“, wirft Friedrich ein.

Hochauflösende Bilddaten für detaillierte Fehleranalyse

Die digitalen Bilddaten aus der Werkzeugkabine werden mit einer Auflösung von bis zu 4K mit 30 fps an die Steuereinheit übertragen. Von dort aus können sie über HDMI, TCP/IP oder RSTP live gestreamt und in einer übersichtlichen Mediengalerie abgelegt werden. Der Zugriff ist über das Internetprotokoll ortsunabhängig möglich, sodass auch Mitarbeiter aus dem Homeoffice einen kritischen Blick in den Maschineninnenraum werfen und bei Bedarf direkt zur Optimierung der Bearbeitungsprozesse beitragen können.

„Wer die Prozesse innerhalb der eigenen CNC-Anlagen verbessern will, sollte zunächst sicherstellen, dass er die nötigen optischen Informationen als Basis für die Fehleranalyse hat“, resümiert Friedrich. „Das Rotoclear C2 liefert diese wertvollen Daten zuverlässig, hochauflösend und dank der Montage an der Werkzeugspindel sogar aus völlig neuen Perspektiven.“

Rotoclear GmbH
https://rotoclear.com/de/
AMB Halle 8 Stand E18

Über Rotoclear

2019 wurde die Rotoclear GmbH aus der Autz + Herrmann GmbH ausgegründet, welche 1983 weltweit erste rotierende Sichtfenster für Werkzeugmaschinen erfunden hat. Das Unternehmen hat sich auf die optische Überwachung von Prozessen in Zerspanungsmaschinen spezialisiert: Rotoclear-Produkte schaffen klare Einblicke, wo Anwendern sonst der Blick durch Flüssigkeiten oder Partikel verwehrt bleibt. Die neu gewonnenen optischen Informationen bilden die Basis für wertvolle Erkenntnisse, um Prozesse sicherer, zuverlässiger und effizienter zu gestalten.

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