Was 1946 mit einem Steinbruch in Aßlar begann, hat sich inzwischen zu einem der weltweit führenden Unternehmen in der hochpräzisen Bearbeitung von großformatigen Maschinenkomponenten aus Granit entwickelt. Der Betrieb stellt als einziger seiner Branche auch komplette Portalbearbeitungsmaschinen und Fahrständerbohrwerke für namhafte Kunden her, die in der optischen Industrie, Halbleiterproduktion oder im Flugzeugbau bzw. der Automobilproduktion eingesetzt werden. In diesen Industrien dürfen die Abweichungen im Fertigungsprozess nur im µm-Bereich liegen. Dass Reitz Natursteintechnik als Werkstoff für seine Maschinenbetten/-komponenten ausgerechnet Granit verwendet, hat gute Gründe: „Das Material bietet für den Maschinenbau deutliche Vorteile gegenüber Stahl, Stahlschweißkonstruktionen oder Gussmaschinen“, erklärt Geschäftsführer Christoph Reitz. Das Gestein hat einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, ist elektrisch isolierend, beständig gegen Abrieb und außerdem ein schlechter Wärmeleiter. Alle diese Eigenschaften sorgen dafür, dass das Granit äußeren Einflüssen widersteht und seine Form behält. Ein weiterer Pluspunkt ist seine dämpfende Wirkung. Sie fällt deutlich stärker aus als bei herkömmlichen Werkstoffen und verhindert so Vibrationen, die den Fertigungsprozess der Maschinen stören könnten.
Auflösung bis zu 0,125µm
Der Roh-Granit kommt aus einem Steinbruch in Niederösterreich sowie aus Südafrika und Skandinavien. Nachdem die Blöcke dort grob vorbearbeitet wurden, treten sie die Reise nach Hessen an. Am Firmensitz erfolgt die Weiterbearbeitung auf Spezialmaschinen, die Reitz Natursteintechnik teilweise selbst gebaut hat, weil es am Markt keine passenden Anlagen gibt. Da die Maschinen auf einem Mikrometer genau arbeiten müssen, brauchte man allerdings entsprechend präzise Messgeräte für die Eigenbauten. Fündig wurden die Hessen 2011 bei der Firma AMO: „Das Preis-Leistungs-Verhältnis hat sehr gut gepasst“, begründet Geschäftsführer Christoph Reitz die Entscheidung. Neben der hohen Genauigkeit war auch die hohe Robustheit der Messgeräte ein wichtiges Argument: „Die Granitblöcke sind teilweise verstaubt und mit Schlammresten verunreinigt“, beschreibt Reitz die Produktionsbedingungen. Das Längenmessgerät LMFA-2310 mit einer mehrteiligen Messführung und dem Abtastkopf LMKA-2310 kommt in einer 30m langen Gantry-Maschine zum Einsatz. Der Abtastkopf verfügt über die Schutzklasse IP67 und kann in Temperaturbereichen von 0 bis +80°C verwendet werden. Seine Präzision von bis zu ±3µm/m und die Auflösung von bis zu 0,125µm sind ideal für hochgenaue Fertigungsprozesse. Die Längenmessgeräte sind zusätzlich mit dem Drive CliQ-Interface von Siemens ausgestattet, um die Anbindung an die Peripherie zu gewährleisten. Reitz Natursteintechnik verbaut die Messgeräte aber nicht nur in den eigenen Maschinen für die Granit-Bearbeitung, sondern auch in Bohr-, Schleif- und Schneidanlagen, die das Unternehmen als Komplettsystem für seine Kunden fertigt. So schleifen die Maschinen beim Kunden Max Bögl beispielsweise Betonringe für Windkraftanlagen und Betonschwellen für Bahnstrecken.
Patentiertes Verfahren ohne Hysterese
Die Messgeräte arbeiten nach dem patentierten Amosin-Verfahren. Es besteht aus einer planaren Spulenstruktur im Messkopf und einer Maßverkörperung (Maßband). Die Spulenstruktur wird auf einem Substrat in Mikro-Multilayer-Technik gefertigt. Dabei sind die einzelnen Hauptelemente mit Primär- und Sekundärspulen in Messrichtung gestreckt. Als Maßverkörperung dient ein Edelstahlband mit einer fotolithografisch geätzten periodischen Teilung (500, 1.000 und 3.000µm). Die relative Bewegung in Messrichtung zwischen Sensorstruktur (im Abtastkopf) und der Maßverkörperung ändert periodisch die Gegeninduktivität der einzelnen Spulen und erzeugt zwei sinusförmige 90°-phasenverschobene Signale. Dadurch ist die Signalgüte sehr hoch und das System unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen. Die Abweichungen beim Messvorgang betragen maximal 0,1 Prozent der Teilungsperiode des Maßbandes. Ein weiterer Vorteil der Messgeräte ist die vollständige Hysteresefreiheit. Das hochfrequente Wechselfeld im Abtastkopf unterdrückt die Materialhysterese vollständig. So entstehen – anders als bei magnetischen Systemen – keine Verzerrungen und Ungenauigkeiten bei der Messung.
Inkrementelle und absolute Messungen
Alle Messgeräte sind sowohl in einer inkrementellen als auch in einer absoluten Ausführung erhältlich. Die inkrementellen Amosin-Längenmessgeräte werden als geführt gekapselte oder als offene berührungslose Ausführungen gefertigt. Letztere verhindern Verschleißerscheinungen an der Maschine, da sie keinen Kontakt zur Achse haben. Fehlmessungen aufgrund von Materialabnutzungen werden damit vermieden. Die absoluten Messgeräte gibt es auch als Variante mit dem sogenannten Absys-Verfahren. Hier wird ergänzend zur periodischen Teilung eine kodierte Teilung eingesetzt. Dies ermöglicht Messgenauigkeiten im Submikrometer-Bereich bei Messbereichen von bis zu 30.000mm und Durchmessern von bis zu 10.000mm. Die Anforderungen an die Messgeräte werden allerdings immer höher, weshalb die Auswerte-Elektronik der Messgeräte weiter verbessert wurde. Jetzt sind Auflösungen von bis zu 0,05µm bis zur maximalen Drehzahl von 26.000U/min möglich. Die neue Generation der Sensoren bietet außerdem höhere Drehzahlen und bessere Langsamlauf-Eigenschaften. Bei den rotativen Abtastköpfen lassen sich die Drehzahlen für hochgenaue Anwendungen sogar verdoppeln. Verbessert wurde darüber hinaus die Wiederholgenauigkeit der Messgeräte von unter einem Mikrometer auf jetzt unter 0,3µm innerhalb einer Signalperiode. Diese Vorteile des Re-Designs kommen übrigens auch älteren AMO-Messgeräten zugute, denn sie können mit geringem Aufwand umgerüstet werden.
