Mit derselben Reglereinstellung kann ein direktangetriebener Rundtisch Werkstücke mit unterschiedlichem Gewicht bewegen – wenn ein Ferraris-Sensor im Mess-System integriert ist.
Dipl. Ing. (FH) Uwe Weinmann ist Mitarbeiter der Bosch Rexroth AG, Lohr am Main
Direktantriebe sind präzise, schnell und dynamisch. Ihre Vorteile lassen sich aber nur nutzen, wenn die Mess- und Regelsysteme angepasst sind. Ferraris-Sensoren sind hierbei nützlich, wie Praxistests an Werkzeugmaschinen unterschiedlicher Hersteller zeigen.
Praxistest in Schleifmaschine fällt positiv aus
Ein Beispiel sind Rundtische für hochgenaue Verzahnschleifmaschinen. Sie müssen Gewichte bewegen, die je nach Werkstück und zugehöriger Spannvorrichtung zwischen weniger als 1 kg und 400 kg variieren können. Mit den bisher üblichen Mess-Systemen musste der Anwender für solche Aufgaben mehrere Reglereinstellungen wählen – was vor allem bei Konstruktionen mit Direktantrieben galt. Sonst war der Rundlauf der Teile für die Bearbeitung nicht exakt genug und die Qualität der Werkstücke nicht zufriedenstellend.
Die Ursache dafür ist, dass bisher die Werte für die Ist-Geschwindigkeit eines solchen Tisches prinzipbedingt nur mit einem überlagerten Rauschen erfasst werden können. Obwohl dieses Rauschen geringfügig ist, wirkt es sich bei hochdynamischen Bewegungen negativ aus – also genau dann, wenn die Direktantriebe ihre Vorteile ausspielen sollen.
Wie Versuche gezeigt haben, lässt sich das Manko beheben, wenn zusätzlich ein Ferraris-Sensor in die Regelung mit einbezogen wird. Er misst die Beschleunigung einer Achse nach dem Wirbelstromprinzip. Auch daraus lässt sich die Ist-Geschwindigkeit bestimmen – und sogar genauer als bisher, da hier kein Rauschen auftritt.
An der Gleichlaufgüte zeigt sich, was der Ferraris-Sensor bringt. Ohne ihn wurde in Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentren und hochgenauen Schleifmaschinen ein Schleppfehler von ± 1,53 µm gemessen, was ± 0,8 mgrad entspricht. Mit den Wirbelstrom-Sensoren ließ sich der Fehler auf ± 0,5 µm oder ± 0,2 mgrad reduzieren.
So lässt sich also zum einen der Aufwand für das Umstellen der Maschine erheblich reduzieren. Zum anderen kann der Betreiber die Genauigkeit einer Maschine steigern, die gleiche Bauteile in großen Stückzahlen bearbeitet.
Obwohl die Antriebe vieler Hersteller die Signale theoretisch verarbeiten können, ist der Einsatz des Ferraris-Sensors noch eine Ausnahme.
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