Temperaturen von Bearbeitungsspindeln verursachen einen erheblichen Wärmegang auf Messtaster und verfälschen so die Messwerte vor allem in Z-Richtung. Durch die patentierte Thermo-Lock® -Technologie von m&h kann die Krones AG in Neutraubling auf stabile Messbedingungen und verlässliche Messwerte vertrauen.

Tausende von Blasformen für Getränkeflaschen fertigt der Blasformenbau der Krones AG in Neutraubling jedes Jahr her. Der weltweit führende Hersteller von Getränkeabfüll- und Verpackungsanlagen fertigt nicht nur die Blasformen für die Erstbestückung der Anlagen bei Installationen, sondern auch für den Ersatzbedarf seiner Kunden.

Im Blasformenbau werden von mehr als 50 Mitarbeitern auf 15 Bearbeitungszentren und 2 Drehzentren im Mehrschichtbetrieb Formen aus Aluminium gefräst. In diesen Blasformen werden die Flaschen unmittelbar vor ihrer Befüllung aus Kunststofffolien geblasen. Eine solche Form hat in der Regel eine Länge von etwa 350 mm bei einem Durchmesser von etwa 160 mm. Weil diese Blasformen in die Abfüllanlagen integriert sind, werden zahlreiche Serien baugleicher Formhälften gefertigt.

Die Formen werden aus Aluminium gefräst, wobei bestimmte Bereiche zunächst mit Aufmaß gefertigt werden. Mit Messtastern wird daraufhin die Position bestimmt. Ein eigenes Programm in der Steuerung sorgt für die entsprechende Nullpunktverschiebung zum Überfräsen. Nach dem Überfräsen wird mit dem Messtaster wieder das Aufmaß gemessen und dann mit diesen Korrekturwerten fertig gefräst. Das Ergebnis wird noch einmal mit dem Taster geprüft, bevor die Form aus der Maschine genommen wird. Wegen des hohen Durchsatzes an Formen, ist das Messen bei Krones längst fester Bestandteil des automatisierten Ablaufes.

Trotz temperaturstabilisierten Fertigungsräumen traten beim Messen in den Maschinen Abweichungen und Streuungen der Messwerte auf. „Die Hauptprobleme sind meist in der Z-Achse zu finden“, sagt Georg Hofmeister, Leiter des Produktionsteams im Blasformenbau bei Krones. Eine wesentliche Ursache ist die Temperaturentwicklung in den Arbeitsspindeln. Zwar setzen Spindelkühlungen das Temperaturniveau, vor allem der Statoren, spürbar herunter, die innen liegenden Rotoren heizen sich aber vor allem bei HSC-Spindeln stark auf und geben ihre Hitze an die Werkzeuge in der Spindelaufnahme weiter.

Ein Messtaster, der bei etwa 24° C im Magazin abgelegt ist, wird nach dem Einwechseln in die Spindel derart erwärmt, dass er durch Wärmeausdehnung innerhalb kürzester Zeit um mehr als ein Hundertstel nach vorne schnellt. Je größer der Messtaster und abhängig von Bauart und Material werden sogar etliche Hundertstel oder mehr an Ausdehnung gemessen. Dieses Temperaturwachstum geht als unerkannte Messschwankung in die Auswertungen ein.

Gegen diesen verfälschenden Wärmeeinfluss hat m&h eine Werkzeugaufnahme mit patentierter Thermo-Lock® -Technologie entwickelt. Diese Werkzeugaufnahme besitzt einen Isolator, der den Messtaster thermisch von seiner Werkzeugaufnahme trennt. Somit kann die Wärme nur noch in die HSK-Aufnahme, nicht aber auf den Tasterkörper übergehen. Das verhindert die Wärmeausdehnung und damit die sonst übliche, sprunghafte Verlängerung des Messtasters während des Messvorganges.

Mit dem Einsatz der Thermo-Lock® -Technologie bei Krones waren die Messwerte sofort stabiler als vorher. Insbesondere in Z-Richtung liefert dieser Taster nun sehr gleichmäßige Werte. Damit gewinnt der Formenbau nicht nur höhere Prozesssicherheit, sondern kann die engen Fertigungstoleranzen in der Länge der Form und an den Formtrennebenen auch in automatisierter Fertigung realisieren. „Nach den kritischen Schnitten wird gemessen“, sagt Achim Hirschmann, Maschinenbediener bei Krones. „Dann weiß ich, dass es passt.“

Obwohl die automatische Fertigung auf möglichst kurze Zyklen getrimmt ist, hat das regelmäßige Messen der Werkstücke im Fertigungsablauf seinen festen Platz.

„Wir messen zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten“ erklärt der Maschinenführer Achim Hirschmann. „Das schafft Prozesssicherheit“, ergänzt Georg Hofmeister. „Die Thermo-Lock® -Technologie hat uns wirklich vorangebracht.“ Die wenigen Minuten Messzeit sind auf den Gesamtprozess gerechnet vernachlässigbar. Die gewonnene Prozesssicherheit und das Vermeiden aufwendiger und zeitraubender Nacharbeiten gleicht das sicher aus. Außerdem wird nur so jede Form gleich. Genauso, wie es der Krones Qualitätsstandard erfordert.