Die Hersteller von Wegmess-Systemen haben es schwer. Die Forderungen der Anwenderschaft sind teilweise widersprüchlich. So soll beispielsweise eine hohe Auflösung nicht auf Kosten der Messgeschwindigkeit gehen und umgekehrt.
Von unserem Redaktionsmitglied Uwe Böttger uwe.boettger@konradin.de
Messtaster haben bei der Renishaw GmbH eine lange Tradition (Halle 6, Stand 456). In diesem Bereich hat das Unternehmen immer wieder neue Standards gesetzt und genießt weltweit einen guten Ruf. Auf der SPS/IPC/Drives in Nürnberg wird davon allerdings nichts zu sehen sein. Die Messtaster bleiben zurück in der deutschen Niederlassung im schwäbsichen Pliezhausen. „In Nürnberg fehlt uns das Publikum für diese Technik“, begründet Christoph Ehrler, Marketing-Manager bei Renishaw, das Messe-Konzept für die SPS. „Dort präsentieren wir ausschließlich unsere Wegmess-Systeme und treten als Ausrüster auf, beispielsweise für Leiterplatten-Prüfgeräte oder Laserbearbeitungs-Maschinen.“
Die Wegmess-Systeme der RG4-Reihe von Renishaw bieten eine Teilungsperiode von 40 µm auf einem selbstklebenden Maßband von der Rolle. Die Modelle werden nun durch einen Glasmaßstab erweitert. Nach eigenen Angaben sind die Systeme einfach zu installieren und zu justieren und bieten eine hohe Verfahrgeschwindigkeit. Der Hersteller garantiert zudem eine hohe Toleranz hinsichtlich Verschmutzung. Der offene Glasmaßstab ist für die unterschiedlichsten Anwendungen geeignet. Hierzu zählen Linearmotoren, Pick&Place-Maschinen, Halbleiterhandling, Druckmaschinen oder Präzisionsachsen.
Die patentierte Einstell-LED zeigt das Optimum der Justage an, ohne dass weitere komplizierte Messinstrumente benötigt werden. Der Glasmaßstab ist in acht verschiedenen Standardlängen von 120 mm bis 1000 mm verfügbar und wird einfach auf die dafür vorgesehene Oberfläche geklebt oder mit Clips geschraubt. Diese Option ermöglicht eine vom Untergrundmaterial unabhängige thermische Ausdehnung. Eine Kompensation des Glasmaßstabes ist daher nicht nötig.
Der Abtastkopf ist mit einer patentierten Optik ausgestattet, mit der die reflektierten Signale des Glasmaßstabs gelesen werden. „Dadurch ist eine hohe Signalstabilität und Messgenauigkeit sichergestellt, auch wenn der Maßstab etwas verschmutzt ist“, versichert Thomas Renner, Produktverantwortlicher für Wegmess-Systeme bei Renishaw. „Durch die berührungslose Arbeitsweise entstehen keinerlei Reibung oder Verschleiß. Diese Merkmale ermöglichen zuverlässige und dauerhafte Präzision.“
Als Ausgangssignale stehen analoge Sinussignale oder digitale Signale mit hoher Störfestigkeit zur Verfügung. Dadurch kann das System auch in einem rauhen elektrischen oder magnetischen Umfeld zum Einsatz kommen. Die Abtastköpfe werden standardmäßig mit richtungserkennenden Endschalter- und Referenzmarkensensoren geliefert. In die Köpfe mit digitalem Ausgangssignal hat der Hersteller die Interpolationselektronik bereits integriert.
Die Heidenhain GmbH, Traunreut, nutzt die SPS, um ein neues offenes Längenmessgerät in offener Bauform vorzustellen (Halle 7, Stand 176). Das LIF 481, so die Modellbezeichnung, soll beispielsweise in der Elektronikindustrie zum Einsatz kommen, wo immer präzisere, schnellere und dabei kompaktere Maschinen gefordert sind. Die aktuelle Position der Achse muss dabei von hochpräzisen, optischen Längenmessgeräten erfasst und an die Steuerung weitergegeben werden. Längenmessgeräte bestimmen in hohem Maß die Genauigkeit und Leistungsfähigkeit der Verschiebeeinheiten. Die von Heidenhain entwickelte Einfeld-Abtastung sorgt dafür, dass bei eventueller Verschmutzung des Maßstabs die Signale nicht verfälscht werden. Zusätzlich stehen Endschalter- und Homing-Signale zur Verfügung, die zusammen mit der Referenzmarke optisch aus einer Spur generiert werden.
Bei Anwendungen an Linearmotoren kann eine Verschmutzung des Messgerätes nie ganz ausgeschlossen werden. Dank des interferentiellen Messprinzips, der Einfeldabtastung und den großen Abtastflächen bleiben die Funktionen des Systems erhalten – insbesondere die Interpolierbarkeit, die Referenzmarke sowie Endschalter- und Homing-Funktionen. Es kommt lediglich zu einer Reduzierung der Signalgröße.
Es können jedoch Verschmutzungen auftreten, die Einfluss auf die Beugungseigenschaften der verwendeten Phasengittermaßstäbe haben und diese beeinträchtigen. Hierzu zählen beispielsweise Fingerabdrücke oder Ölablagerungen. Gittereigenschaften werden gestört und die Interpolierbarkeit reduziert. Im Extremfall fällt das Gerät aus. Die Traunreuter haben mit dem Einsatz der neuentwickelten Supradur-Gitter dieses Problem gelöst. Hierzu wird zwischen den zwei reflektierenden Schichtebenen des Stufengitters eine transparente Schicht eingebracht, was zu einer Planarität der Maßstäbe führt. Durch diese Maßnahme können sich flüssige Verschmutzungen wie Ölfilme nur ganzflächig auf dem Gitter ablagern. Die Gittereigenschaften und damit alle Funktionen des Gerätes bleiben somit weitgehend unbeeinflusst.
„An Mess-Systeme für die Positionsrückmeldung in Antriebssystemen werden teilweise widersprüchliche Forderungen gestellt“, berichtet Rolf Marx, Geschäftsführer der Numerik Jena GmbH (Halle 6, Stand 418). „Das gilt für Linearantriebe in besonderem Maße.“ Zu den Kriterien zählen beispielsweise hohe Auflösung und Genauigkeit, kleiner Platzbedarf, geringe Masse und hohe Messgeschwindigkeit. Zur SPS stellt das Unternehmen aus Thüringen mit der LIK-Kompaktbaureihe ein offenes Linearmess-System vor, mit dem die beschriebenen Forderungen besser erfüllt werden sollen. So besitzt das neue Produkt extrem kleine Messkopfabmessungen für beengte Einbauverhältnisse. Mit Hilfe einer Doppelfeldabtastung konnte Numerik eine höhere Unempfindlichkeit für Verschmutzungen realisieren. Ein neuer Interpolationsschaltkreis, der im System integriert ist, erlaubt Wegauflösungen bis zu 0,05 µm bei gesteigerter Messgeschwindigkeit.
Doppelfeldabtastung macht unempfindlich gegen Verschmutzung
Unsere Whitepaper-Empfehlung
Jetzt downloaden und über neue Ansätze erfahren, die nicht nur helfen, Unfälle zu vermeiden, sondern auch die Frage beantworten „Wie kann die Technik heute im Bereich Arbeitsschutz die Wirtschaftlichkeit in meinem Unternehmen erhöhen?“
Teilen:
