Wie man die Leistung von Infrarotsonden unter dem Einfluss von Kühlmittel, Spänen und Störungen in der Werkstattumgebung bewertet

Bei einem Infrarot-Tastkopf für CNC-Werkzeugmaschinen liegt der wahre Test nicht in der Leistung unter optimalen Bedingungen. Entscheidend ist vielmehr, ob er auch unter realen Bedingungen wie Kühlmittelnebel, Spänen, Vibrationen, heller Werkstattbeleuchtung und wechselnden Bedienereinstellungen zuverlässig misst. Die offizielle Dokumentation für Werkzeugmaschinen-Tastköpfe verdeutlicht dies: Infrarot-Tasttechnik ist zwar für die automatisierte Werkstückeinrichtung und die laufende Qualitätskontrolle konzipiert, doch Übertragungsqualität, Wiederholgenauigkeit, Kontaminationskontrolle und Unempfindlichkeit gegenüber optischen oder vibrationsbedingten Störungen beeinflussen die Ergebnisse in der Praxis maßgeblich.

Für Käufer bedeutet dies, dass die Bewertung von Messtastern über die in einer Broschüre angegebene Wiederholgenauigkeit hinausgehen sollte. Eine fundierte Kaufentscheidung sollte prüfen, ob der Messtaster eine stabile Signalübertragung gewährleistet, Fehlauslösungen verhindert, Kühlmittel- und Späneablagerungen toleriert und die Messqualität über einen langen Produktionseinsatz hinweg konstant hält. Renishaw, Heidenhain, Blum und Marposs legen auf unterschiedliche Weise Wert auf diese Punkte, was ein deutliches Zeichen dafür ist, dass Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen ein zentrales Kaufkriterium und kein Nebenaspekt ist.

Beginnen Sie mit der Übertragungszuverlässigkeit, nicht nur mit der nominellen Genauigkeit.

Als Erstes sollten Käufer prüfen, ob die Infrarotübertragung im realen Maschinenbetrieb zuverlässig funktioniert. Renishaw weist darauf hin, dass sich Kühlmittel- und Späneablagerungen an den Mess- oder Empfängerfenstern negativ auf die Übertragungsleistung auswirken und daher regelmäßig gereinigt werden sollten, um eine uneingeschränkte Übertragung zu gewährleisten. Das bedeutet: Eine Infrarotsonde kann zwar eine gute Kernmessgenauigkeit aufweisen, aber wenn die optischen Fenster leicht verschmutzen oder schwer zu reinigen sind, kann die tatsächliche Leistung in der Fertigung schnell sinken.

Käufer sollten zudem prüfen, ob das Übertragungsverfahren störungsresistent ist. Renishaw gibt an, dass seine neueren optischen OMP-Sonden modulierte optische Übertragung nutzen, die eine besonders hohe Störfestigkeit gegenüber Licht bietet. Der OLP40-Leitfaden ergänzt, dass der modulierte Modus im Vergleich zu älteren Modi eine deutlich höhere Störfestigkeit aufweist. Marposs hebt mit seinem VOP40L-System eine ähnliche Aussage hervor und beschreibt die modulierte optische Übertragung als hochgradig störungsresistent in Verbindung mit einem großen Arbeitsbereich und einem weiten Übertragungswinkel.

Auch die Maschinenkonfiguration spielt eine Rolle. Renishaw weist darauf hin, dass sich Taster und Empfänger innerhalb des optischen Leistungsbereichs und des Sichtfelds befinden müssen, während HEIDENHAIN betont, dass die Infrarotübertragung ideal für kompakte, geschlossene Maschinen geeignet ist und auch durch Reflexion an schwer zugänglichen Stellen funktioniert. Für die Beschaffung bedeutet dies, dass Käufer einen Infrarot-Taster nicht allein anhand von Laborspezifikationen beurteilen sollten. Sie sollten prüfen, wie gut der Übertragungsweg im tatsächlichen Spindelhub, bei der Positionierung des Empfängers und der Gehäusegeometrie der Zielmaschine funktioniert.

Prüfen Sie, ob Kühlmittel, Späne und Vibrationen das Messergebnis beeinflussen.

Im zweiten Schritt wird geprüft, ob Verunreinigungen und Maschinendynamik das Messergebnis beeinflussen. Renishaw gibt für den OMP40-2 eine unidirektionale Wiederholgenauigkeit von 1,00 μm und eine IPX8-Abdichtung an, während HEIDENHAIN für seine Werkstücktaster TS 640/642 eine Tastgenauigkeit von bis zu 2σ ≤ 1 μm und Schutzart IP68 angibt. Diese Werte sind wichtig, doch Käufer sollten bedenken, dass die theoretische Wiederholgenauigkeit nur dann aussagekräftig ist, wenn der Tastkopf diese Stabilität auch unter Einwirkung von Kühlmittel, Spänen, Vibrationen und im Langzeiteinsatz in der Produktion beibehält.

Fehlauslösungen sind ein weiteres wichtiges Thema. Renishaw gibt an, dass Sonden, die starken Vibrationen oder Stößen ausgesetzt sind, Signale ausgeben können, ohne eine Oberfläche zu berühren, und bietet einen verbesserten Triggerfilter an, um die Unempfindlichkeit gegenüber diesem Effekt zu erhöhen. BLUM hebt ebenfalls hervor, dass sein optoelektronisches, verschleißfreies Messprinzip für zuverlässige Messungen unter rauen Maschinenbedingungen entwickelt wurde und verweist insbesondere auf zuverlässige Messungen unter Kühlmitteln. Bei einigen Sondenkonstruktionen gibt BLUM zudem ein reduziertes Risiko vorzeitiger Schaltvorgänge beim Kontakt mit einem Kühlmittelfilm an. Genau diese Details sollten Käufer überprüfen, da Probleme in der Fertigung häufig auf instabile Triggerung und nicht auf offensichtliche mechanische Defekte zurückzuführen sind.

Späne und Fremdkörper an der Messstelle sind genauso wichtig wie Verunreinigungen auf dem optischen Fenster. HEIDENHAIN wirbt explizit mit der Beseitigung von Messfehlern durch Späne oder Fremdkörper sowie mit der automatisierten Reinigung der Messfläche ohne Programmunterbrechungen. Auch Marposs beschreibt seine MIDA-Tastkopfreihe als besonders widerstandsfähig gegen Hochdruckkühlmittel und Späne. Für Käufer bedeutet dies, dass die Tastkopfleistung anhand zweier Kriterien bewertet werden sollte: Signalübertragung durch die Maschinenumgebung und tatsächliche Kontaktsicherheit an der Werkstückoberfläche.

Beurteilen Sie das Produkt anhand der Annahmebedingungen, nicht der Demobedingungen.

Ein umsichtiger Käufer sollte eine Vorführung im Reinraum nicht als Beweis für die tatsächliche Leistungsfähigkeit akzeptieren. Stattdessen sollte die Sonde unter Bedingungen geprüft werden, die der täglichen Produktion entsprechen: Kühlmittelzufuhr, Späne vorhanden, Spindel bewegt sich über den gesamten Arbeitsbereich, Empfänger ist an der tatsächlichen Maschinenposition montiert und wiederholte Zyklen werden über einen bestimmten Zeitraum durchgeführt. Renishaw weist ausdrücklich darauf hin, dass Rückstände auf den Fenstern die Leistung beeinträchtigen, dass benachbarte optische Systeme sich gegenseitig stören können, wenn die Einstellungen nicht korrekt vorgenommen werden, und dass der Empfänger für optimale Leistung nicht direkt von Lichtquellen beleuchtet werden sollte. Dies sind keine nebensächlichen Installationshinweise; sie gehören zu den wesentlichen Abnahmekriterien.

Auch die Langzeit-Verwendbarkeit verdient Beachtung. HEIDENHAIN gibt an, dass seine Werkstücktaster selbst nach Millionen von Messzyklen hochpräzise bleiben, und BLUM hebt die lange Akkulaufzeit, die robuste Bauweise und die Eignung für raue Umgebungsbedingungen hervor. Marposs positioniert seine Tastsysteme ebenfalls für anspruchsvolle Bearbeitungsumgebungen, in denen sie kontinuierlich Kühlölen und Spänen bei hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Für die Beschaffung bedeutet dies, dass Wartungsintervalle, einfache Reinigung, Sichtfensterschutz, Akkulaufzeit und Langlebigkeit allesamt wichtige Kriterien für die Messleistung sind. Denn ein Tastkopf, der nur nach der Reinigung optimal funktioniert, ist nicht mit einem Tastkopf vergleichbar, der im Serienbetrieb zuverlässig arbeitet.

Die beste Kaufentscheidung basiert daher auf einer Checkliste, nicht auf einer einzelnen technischen Spezifikation. Käufer sollten sich fragen: Wie stabil ist die Übertragung bei Kühlmittelnebel? Wie schnell bilden sich Späne um den Messfühler? Ist die Wiederholgenauigkeit nach wiederholten Produktionszyklen nachgewiesen? Ist das System unempfindlich gegenüber Lichteinwirkung und Vibrationen? Ist die Position des Messfühlers über den gesamten Verfahrweg validiert? Kann die Maschine messfehlerbedingte Späne automatisch reduzieren? Ein Messfühler, der diese Fragen gut beantwortet, ist deutlich wertvoller als einer, der nur in einem statischen Datenblattvergleich gut aussieht.

Um die Leistungsfähigkeit von Infrarotsonden unter dem Einfluss von Kühlmittel, Spänen und Störungen im Produktionsalltag zu beurteilen, sollten Käufer drei Aspekte berücksichtigen: die zuverlässige Übertragung, die Messstabilität bei Verschmutzung und Vibration sowie den Leistungsnachweis unter realen Abnahmebedingungen. Die richtige Infrarotsonde zeichnet sich nicht allein durch eine gute Wiederholgenauigkeit aus. Sie muss zuverlässig senden, korrekt auslösen und konsistente Messwerte liefern, wenn die Maschine unter realen Produktionsbedingungen läuft.