Längenmesssystem Hochpräzise Längenmesssysteme für extreme Bedingungen

Genau, robust und vielfältig: Die Amosin-Längenmesssysteme von AMO bewähren sich in zahlreichen Anwendungen von extrem genauer Positionierung bei Mess- oder Werkzeugmaschinen bis hin zu direktangetriebenen Linearachsen, bei denen hohe Dynamik und Steifigkeit gefordert ist.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

a.b.jödden gmbh

AMO Automatisierung Messtechnik Optik GmbH

Das Amosin-System besteht im Wesentlichen 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. Die Maßverkörperung ist ein Edelstahlband mit einer hochgenauen, fotolithografisch geätzten periodischen Teilung. 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 (SIN u. COS). Die ausgezeichnete Signalgüte und Stabilität gegen Umwelteinflüsse führt dazu, dass nach der Signalkonditionierung in der Auswertelektronik Abweichungen von nur 0,1 % der Ideal-Sinusform (Oberwellenanteil) bleiben. Dies ermöglicht eine präzise Positionserfassung und eine hohe Auflösung von z. B. 0,125 µm. Ein wesentliches Merkmal des Funktionsprinzips ist auch, dass nach dem Amosin-Verfahren durch das hochfrequente Wechselfeld keine Messhysterese entsteht – anders als beim Einsatz von magnetischen Systemen.

Exakte Wegemessung unter erschwerten Bedingungen

Die inkrementellen Amosin-Längenmesssysteme sind als geführt gekapselte oder als offene berührungslose Ausführungen erhältlich. An der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Universität Rostock ist ein berührungsloses System im Einsatz: Dort werden seit mehr als 50 Jahren durch Schleppversuche Schiffsrümpfe auf ihre Strömungseigenschaften getestet. Für die umfassende Modernisierung des Schleppsystems wurde ein Konsortium von Firmen beauftragt, darunter die Pasim Direktantriebe GmbH – das Unternehmen aus Thüringen zeichnete für die Schleppwagenanlage verantwortlich. Diese verfügt deutschlandweit über den längsten Linearantrieb mit Rad-Schiene-Kombination. Im Fall des Schleppwagenantriebs verwendeten die Konstrukteure von Pasim einen Direktantrieb, wie er auch in Planarmotoren zum Einsatz kommt. Dieser treibt den Schleppwagen an, der entlang einer 38 m langen Magnetbahn mit parallel dazu verlaufendem Maßband die Versuchsmodelle durch das Wasserbecken zieht.

Wegmesssysteme

Präzise Positionserfassung mit hoher Auflösung

Um aussagekräftige Resultate bei den Versuchen zu erhalten, ist eine exakte Wegemessung eine elementare Voraussetzung. Für die Positionsbestimmung des Schleppwagens griff man bei Pasim auf ein Längenmesssystem von AMO zurück. Zum Einsatz kommt ein 38 m langes Maßband von AMO vom Typ LMB-130 mit einer Teilungsgenauigkeit von ±20 µm/m und einer Teilungsperiode von 3.000 µm. Das 14 mm breite Edelstahlmaßband wird ab Werk mit einer Klebeschicht für die Montage versehen. Ausgelesen wird die Schleppwagenposition von dem dazu passenden Abtastkopf LMK-131 mit integrierter Elektronik und Sensorik. Der Abtastkopf mit der Schutzart IP67 hat eine maximale Verfahrgeschwindigkeit von 30 m/s und erzeugt ein 1-Vss-Ausgangssignal mit einer Periodenlänge von 120 µm. Für die Bestimmung der absoluten Position entlang der Achse sind im Maßstab abstandscodierte Referenzmarken integriert.

Präzise Messung über sehr lange Strecken

Geführt-gekapselte induktive Längenmesssysteme sind vor allem für den Einsatz im sehr verschmutzungsanfälligen Umfeld des Werkzeugmaschinenbaus geeignet, wo sie trotz der widrigen Bedingungen höchste Anforderungen an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Messsystemen erfüllen. Das beste Beispiel dafür ist das geführt-gekapselte System LMI-310 von AMO – es ist nicht nur besonders robust, sondern deckt auch Messlängen bis 30 m ab. Es besteht aus einer Stahl-Führungsschiene in Einzelstücken mit bis zu vier Metern Länge. An der Oberseite der Schienenstücke befindet sich jeweils eine Nut, in die nach der Montage ein durchgehendes Maßband eingelegt wird. Ein Abdeckband aus Federstahl verschließt diese Nut. Neben der sicheren Befestigung gewährleistet diese Montageart auch eine wiederholte, einfache Montage und Demontage. Dies ist besonders in großen Maschinen wichtig, die zur Auslieferung nach der ersten Inbetriebnahme wieder auseinander gebaut werden. Die Montageelemente gleichen Anbautoleranzen und Parallelitätsfehler, die durch den Anbau entstehen, aus. Sie bieten eine steife Ankopplung der Messsysteme in Längsrichtung. Der Abtastkopf, ausgeführt in Schutzart IP67, befindet sich im Messwagen, der ihn über die Führung bewegt. Messkopf und Führungselemente sind gleichermaßen durch Abstreifer geschützt. Das erlaubt den Einsatz unter rauen Umweltbedingungen ohne zusätzliche aufwändige Maßnahmen wie Sperrluft etc. Durch einen in die Schiene integrierten Streckmechanismus für das Maßband können alle systematischen Längenfehler der Achse mechanisch kompensiert werden.

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