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Ausgewählte Ausgabe: 12-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Qualitätskontrolle von Turbinenschaufeln

Optische Messmaschinen bieten einige Vorteile bei der Qualitätsprüfung von Turbinenschaufeln. Die auf spanende Präzisions-Werkzeugmaschinen spezialisierte Starrag Group vertraut in diesem Umfeld auf „High Speed Scanning“-Lösungen von Wenzel. Die Systeme kommen in einer automatisierten Produktionszelle für die abschließende Qualitätskontrolle zum Einsatz. Die Kernanforderungen an die Messmaschinen – hohe Genauigkeit, kurze Messzeit und große Temperaturstabilität – werden dabei vollständig erfüllt.


Die Starrag Group ist seit über 50 Jahren der führende Technologiepartner, wenn es um die produktive Herstellung von Gas- und Dampfturbinenschaufeln geht. Turbinen-, Kompressorenschaufeln, Impeller, Blisks und komplexe Strukturteile in hoher Präzision werden von Starrag-Maschinen gefertigt. Darüber hinaus entwickelt Starrag komplette flexible Fertigungssysteme. Die „Flexible Manufacturing Systems“ (FMS) erlauben die Produktion verschiedenster Teile im automatisierten Modus.

In flexibles Fertigungssystem integriert

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Bild 1.
Die neue Generation des optischen „High Speed Scanning“-Systems „Core D“ beim Scannen einer Turbinenschaufel.

Zwei „Core“-Koordinatenmessgeräte von Wenzel wurden für die Qualitätsendkontrolle erfolgreich in einem FMS integriert. Die Produktionszelle fertigt aus Hochpräzisionsschmiederohlingen unterschiedliche komplexe Schaufeltypen und besteht aus vier Fräsmaschinen, welche die Turbinenschaufeln mit einem speziellen Spannkonzept fertigen, sowie zwei Reinigungsanlagen und den zwei Messmaschinen. Ein Roboter bedient die einzelnen Stationen. Die Kommunikation zu den Core-Messmaschinen wird über die Zellensteuerung geregelt.
Core ist ein Koordinatenmessgerät mit einem optischen Weißlichtpunktsensor, Bild 1. Die optische Weißlichtpunktmessung geschieht mithilfe eines Doppel-Augen-Sensors. Das Messprinzip ähnelt dem mit einem taktilen Taster – allerdings in diesem Fall mit einem winzigen Weißlichtpunkt, dessen Durchmesser lediglich circa 40 µm beträgt. Dieses Prinzip gestattet das präzise Erfassen von Freiformflächen oder die Messung selbst winziger Merkmale, beispielsweise die kleinen Radien der Ein- und Austrittskanten an Turbinenschaufeln. Mittels des Doppel-Augen-Sensors und einer stabilen Messroutine der Punkttriangulation können selbst stark reflektierende Oberflächen ohne Besprühen der Oberfläche gemessen werden.

Kürzere Messzyklen

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Bild 2.
Automatisierte Messung einer Turbinenschaufel beim Werkzeugmaschinenbauer Starrag.

Die 5-achsige Messmaschine Core verfügt über drei lineare und zwei Rotationsachsen. Die Rotationsachsen bilden der Drehtisch und das Drehgelenk am Sensorkopf. Diese Kombination und gleichzeitige Ansteuerung der Linear- und Drehachsen bietet beste Zugänglichkeit, optimierte Verfahrwege und damit Zeitersparnis für kürzere Messzyklen. Gerade bei der Messung von kleinen Ein- und Austrittskanten bei Turbinenschaufeln entfällt durch die optische Messtechnik die Taster-Radius-Kompensation, Bild 2.
„Die Entscheidung für das Messgerät fiel nach einem strengen Auswahlprozess“, berichtet Stefan Mahr, Vertriebsleiter für optische High Speed Scanning-Systeme bei Wenzel. „Wir haben uns für eine optische Lösung entschieden, da kein taktiles System die vom Endkunden geforderte Anzahl an Features in der geforderten Zeit messen konnte“, bestätigt Roland Ziltener, Leiter Qualitätsmanagement der Starrag AG. „Das Core-System ermöglicht es uns, kleinste Features zu messen, bei welchen wir mit einem taktilem System an die Grenze stoßen würden.“
„Ein wichtiger Grund für unsere Messlösung war, dass wir die anspruchsvolle Taktzeit erfüllen konnten“, ergänzt Mahr. Außerdem ist die Konstruktion besonders stabil. Große Linearführungen mit breiten Lagerabständen gewährleisten eine lange Lebensdauer und einen stabilen Betrieb – auch unter rauen Produktionsbedingungen. Weiterhin bietet die Messmaschine eine kompakte Stellfläche und benötigt keine Druckluft. Sie ist somit äußerst mobil einsetzbar.

Vollautomatische Abläufe

Die Messmaschine wird bei Starrag vollautomatisiert betrieben und eignet sich besonders für die direkte Integration in den Produktionsprozess: zum einen wegen des großen Temperaturbereichs, zum anderen gestattet das offene Design mit dem großen Zugänglichkeitsbereich von drei Seiten die einfache automatische Be- und Entladung mit einem industriellen Roboter. Dieser kommuniziert über eine E/A-Schnittstelle oder Ethernet-Verbindung mit der Koordinatenmessmaschine. Der Drehtisch ist kundenspezifisch modifiziert – das eingesetzte pneumatische Spannfutter konnte somit direkt in den Drehtisch der Messmaschine integriert werden. Zudem interagiert das System mit der komplexen Zellsteuerung. Diese übernimmt die automatisierte Fernsteuerung der Core. Das Messgerät gibt automatisiert Rückmeldungen zur Zellenkontrolle, startet und beendet auf Befehl Messungen, überträgt Messprotokolle und meldet Zustandsänderungen der Maschine.

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Autoren

Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Steffen Hochrein

Presse- und PR-Manager bei der Wenzel Group in Wiesthal

Global Player...

...  in Sachen Präzision

Die  Starrag  AG  mit  Standort  in  Rorschacherberg/CH gehört  zum  Unternehmensverbund  Starrag  Group.  Die Gruppe ist ein technologisch weltweit führender Hersteller von Präzisions-Werkzeugmaschinen zum Fräsen, Drehen, Bohren und Schleifen von Werkstücken aus Metall, Verbundwerkstoffen  und  Keramik.  Das  Portfolio  an  Werkzeugmaschinen  wird  ergänzt  um  Technologie-  und Servicedienstleistungen  und  erlaubt  den  Kunden  substanzielle Produktivitätsfortschritte. Die Produkte werden unter  folgenden  strategischen  Marken  vertrieben:  Berthiez,  Bumotec,  Dörries,  Droop+Rein,  Heckert,  Scharmann, SIP, Starrag, TTL und WMW.
www.starrag.com

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