Eine kluge Verbindung – Winkelmesssystem direkt ins Lager integriert

Anbieter zum Thema

Heidrive GmbH

halstrup-walcher GmbH

Maxon Motor GmbH

Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Die dritte Gruppe bilden die Systeme, die induktive Messverfahren nutzen. Sie funktionieren nach dem Prinzip eines Transformators mit variablem Koppelfaktor. Die Maßverkörperung besteht aus einem Stahlband, das eine regelmäßige Abfolge von Vertiefungen aufweist. Aufgrund dieser Vertiefungen wird die Induktivität der Abtastspule, die mit Wechselspannung betrieben wird, positionsabhängig moduliert. Je nach Überdeckungsgrad der unterschiedlichen Vertiefungen mit der Abtastspule ergibt sich eine unterschiedlich hohe Induktivität, aus der die Ist-Position der Maßverkörperung ermittelt wird. Die Maßverkörperung ist extrem robust und zudem unempfindlich gegenüber Anlagerungen.

Teilungsgenauigkeit und Systemgenauigkeit unterscheiden

Maßgebend für die Auswahl des Messsystems ist letztlich, ob es die geforderten Genauigkeiten erreichen kann. Hierbei ist zwischen der Teilungsgenauigkeit des Systems und der erreichbaren Systemgenauigkeit der Achse zu unterscheiden. In den gängigen Preissegmenten erreichen alle Wirkprinzipien annähernd die gleiche Teilungsgenauigkeit von maximal ± 5 Winkelsekunden. Bei der Systemgenauigkeit spielen zusätzlich zur Teilungsgenauigkeit noch weitere Faktoren eine Rolle:

• die Zentrierung der Maßverkörperung

• die mechanische Ankopplung an den Rundtisch

• etwaige Rundlauffehler in der Lagerung

Diese Einflüsse dürfen nicht vernachlässigt werden, da sie die Systemgenauigkeit der Achse beeinflussen.

Winkelmesssystem positionieren

Ausgehend von den drei beschriebenen Faktoren ist in Rundtischen nur eine Position der Maßverkörperung ideal: möglichst nah an der Lagerung mit möglichst großem Durchmesser. Nah an der Lagerung deshalb, da dort die Verkippungen und Verschiebungen des gesamten Tisches am geringsten sind und diese dadurch wenig Einfluss auf das Messsystem ausüben. Ein großer Durchmesser ist wichtig, da bei gleicher Teilung die Winkelgenauigkeit steigt. Der Abtastkopf kann dann auch weit außen und gut zugänglich angeordnet werden. Die heute in Rundtischen eingesetzten Torquemotoren und Lager werden auf möglichst große Durchmesser hin konstruiert und kommen der optimalen Position eines Winkelmesssystems sehr entgegen. Eine Verbindung von Lagerung und Messsystem ist daher naheliegend.

Lösung: lagerintegriertes Messsystem

Aufgrund der Robustheit gegenüber Verschmutzungen und seiner Resistenz gegenüber Kühlschmierstoffen wurde ein System ausgesucht, welches nach dem induktiven Prinzip arbeitet. Ein absolut kodiertes Messsystem wurde gewählt, um auf die bei inkrementellen Messsystemen notwendige Referenzfahrt zur Bestimmung der absoluten Position verzichten zu können. Die Verwendung solcher Messsysteme ist bei Werkzeugmaschinen mittlerweile zu einem Qualitätsmerkmal geworden. Das System Amosin von AMO erfüllt alle beschriebenen Anforderungen an ein Rundtisch-Winkelmesssystem. Besonders das präzise Edelstahlband mit inkrementeller sowie absoluter Maßverkörperung lässt sich perfekt auf dem Lagerring zentrieren und hat anschließend eine Rundlaufqualität in Lagerpräzision. Aufgrund dieser Präzision kann auf einen zweiten Messkopf verzichtet werden, welcher ansonsten zur Kompensation von Rundlauffehlern notwendig gewesen wäre. Der Messkopf ist konstruktiv so ausgeführt, dass er durch das Anschrauben an das Lager automatisch den korrekten Abstand zur Kodierung aufweist und keine zusätzliche Justierung mehr notwendig ist. Die Auswerteelektronik wurde zudem in den Messkopf integriert, so dass das System per Kabel direkt an die Steuerung angeschlossen werden kann. Außerdem lässt er sich ohne zusätzlichen Einstellaufwand austauschen. Die Achsmitte kann für andere Maschinenkomponenten genutzt werden.

Die Verbindung von Präzisionslager und Messsystem vereint höchste Messgeschwindigkeit und Grenzdrehzahl mit hoher Messgenauigkeit. Es werden zudem äußerst steife und dynamische Reglereinstellungen für den Torquemotor-Antrieb ermöglicht. Die Baureihe YRTSMA entspricht dem Trend nach schnell drehenden Präzisions-Rundtischen für Fräs-Dreh-Komplettbearbeitungen. (sh)

* Günter Schmid ist Projektmanager im Bereich Mechatronische Systeme und Proudtionsmaschinen bei der Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG.

(ID:42849077)