Sensorsystem Neues Sensorsystem zur Überwachung der Werkzeugplananlage

Ein neues Sensorsystem auf Basis von Keramikresonatoren und Hohlleiterstrukturen für die Überwachung der Qualität der Werkzeugeinspannung in einer Werkzeugschnittstelle ermöglicht eine hochauflösende passive Abstandsmessung auf einer rotierenden Systemkomponente.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Lenord, Bauer & Co. GmbH

Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

OTT-JAKOB Spanntechnik GmbH

Ein neues Sensorsystem von Ott-Jabob auf Basis von Keramikresonatoren und Hohlleiterstrukturen stellt eine neuartige Lösung für die Überwachung der Qualität der Werkzeugeinspannung in einer Werkzeugschnittstelle dar. Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen ermöglicht dieses Sensorsystem eine hochauflösende passive Abstandsmessung auf einer rotierenden Systemkomponente.

Bei der Entwicklung des neuen Systems für die Werkzeugplananlagenkontrolle standen Robustheit, einfache Integration, eine direkte Abstandsmessung und Wirtschaftlichkeit im Vordergrund.

Die Lösung von Ott-Jakob besteht in dem Einsatz von Rundhohlleitern, der Integration von Keramikresonatoren sowie der Verwendung von Radarelektronikkomponenten. In den Werkzeug-Auflageflächen des Systems befinden sich in Achsrichtung rotationssymmetrisch verteilte Sacklochbohrungen, die mit einem Keramikstift gefüllt sind. Diese Strukturen ergeben einen Mikrowellenresonator, der die Funktion des Abstandssensors erfüllt.

Abstandsmessung mithilfe von Mikrowellenresonatoren

Ein Oszillator erzeugt ein hochfrequentes elektrisches Signal, welches über zwei Richtkoppler in eine Hohlleiterstruktur mit koaxialem Leitungsanschluss eingespeist wird. Diese Hohlleiterstruktur leitet das Signal über die Stator-Rotor-Luftschnittstelle an einen Keramikstift, der aufgrund seiner konstruktiven Einbettung in das Gesamtsystem als Mikrowellenresonator fungiert.

Ändert sich der Abstand des Werkzeugs zur Auflagefläche, so wird die Länge des keramikgefüllten Resonators durch den entstehenden Luftspalt verlängert. Dies bewirkt eine Verschiebung seiner Resonanzfrequenz.

Die Oszillatorfrequenz ist so gewählt, dass diese bei Plananlage des Werkzeugs der konstruktiv festgelegten Resonanzfrequenz des Keramikstiftes entspricht. Zur Erfassung der Resonanzfrequenz wird mittels Richtkoppler der Anteil der hin- bzw. der rücklaufenden Signalwelle über Detektoren erfasst. Dadurch lässt sich eine Änderung der Amplitude erfassen, die sich aufgrund einer Verschiebung der Resonanzfrequenz ergibt.

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