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DER KONSTRUKTEUR 3/2019

DER KONSTRUKTEUR 3/2019

WILLKOMMEN IN

WILLKOMMEN IN DER NANO-WELT Autor: Dr.-Ing. Danilo Schmidt, Produktmanager, attocube systems AG, München PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Mikro war gestern, Nano ist angesagt – die Präzision erreicht auch im Maschinenbau neue Dimensionen. Ein interferometrischer Messsensor soll jetzt Positionen und Bewegungen gleichzeitig in bis zu drei Achsen mit einer digitalen Auflösung von einem Milliardstel Millimeter messen können. Der technische Fortschritt unserer Zeit liegt ganz klar in der Miniaturisierung und in der damit verbundenen zunehmenden Präzision von Produkten. Dem muss der Maschinenbau mit seinen Produktionsmaschinen folgen. Während höchste Präzisionsanforderungen bis in den Sub-Nanometerbereich in der Halbleiterfertigung, der Produktronik und der Optik seit langem üblich sind, erreicht die Nanowelt heute auch den Maschinenbau und löst das Denken in µm zunehmend ab. So sind beispielsweise im Präzisionsgetriebebau höhere Teilungsgenauigkeiten ein geeignetes Mittel, die inneren Kräfte an den Verzahnungen besser zu verteilen. Präziser gefertigte Zahngeometrien führen zu geringeren Spannungs- spitzen und höherer Belastbarkeit. Die Präzisionsfertigung und folglich auch die Messung im Sub-Mikrometerbereich sind eine wichtige Voraussetzung, bestehende mechanische Systeme zu noch mehr Leistungsdichte zu entwickeln. Schließlich vergrößert auch die Miniaturisierung von Produkten und die damit einhergehende Anpassung von Produktionsprozessen den Entwicklungsdruck vom Mikrometer- in den Nanometerbereich – und dies nicht nur in der Antriebstechnik, sondern in einer steigenden Anzahl von Branchen und Produkten. Folgerichtig eröffnet sich dem IDS3010 von Attocube Systems – der als Bewegungssensor mit Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung gleichzeitig mehrere physikalische Größen erfassen kann – ein breites Anwendungsfeld. INTERFEROMETRIE IM INDUSTRIEGERECHTEN DESIGN Im Gegensatz zu früheren interferometrischen Messsystemen erfüllt der IDS3010 die Anforderungen an ein industriegerechtes und platzsparendes Design. So besteht der berührungslos arbeitende Sensor aus einer äußerst kompakten Basiseinheit, an die bis zu drei Miniatur-Sensorköpfe mit Glasfaserkabel angeschlossen werden können. Der IDS3010 kann direkt auf dem Objekt, beispielsweise einem Spindelkopf, einem Werkzeug oder einem Messtaster messen. Dabei erreicht er bei Messdistanzen von bis zu 5 m eine Auflösung im Nanometerbereich. Die ultimative Präzision wurde von der Fußnote: 1 erweiterte Messunsicherheit: Der IDS3010 kann mit unterschiedlichen Sensorköpfen für unterschiedliche Einbaubedingungen, Materialoberflächen und Umgebungsbedingungen betrieben werden

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Physikalisch-Technischen Bundesanstalt PTB in Braunschweig überprüft: bezogen auf einen Messbereich von 0 bis 3 000 mm misst und bestätigt sie die systematische Messabweichung von 0,0 ppm 1 . Mit dieser enorm hohen Präzision ist der Sensor in der Lage, anbau- und prinzipbedingte Messfehler aufgrund von Spiel, Verschleiß, Verformung, temperaturbedingten Längenänderungen oder anderen Einflüssen vollständig zu eliminieren. Die Abtastung ruhender oder bewegter Objekte erfolgt bei Geschwindigkeiten bis 2 m/s mit einer Messbandbreite von 10 MHz – in jeder hundertstel μs wird also ein Messwert generiert, der alle relevanten Informationen der Position oder Bewegung enthält. Ein weiteres Merkmal des IDS3010 ist seine nahezu uneingeschränkte Konnektivität. Über den integrierten Webserver lässt sich der IDS3010 bei der Inbetriebnahme initialisieren, konfigurieren, für den Datenaustausch einrichten oder auch in Industrie-4.0-Anwendungen einbinden. Im Betrieb ermöglichen verschiedene Echtzeit- Schnittstellen und Protokolle die Übertragung der Positionsdaten. Optional können die Messdaten mit der Messsoftware Wave dar gestellt und verarbeitet werden. Der Webserver erlaubt es, den Messsensor bei Bedarf aus der Ferne zu bedienen und zu überwachen. BREITES EINSATZSPEKTRUM Zu den Einsatzmöglichkeiten des IDS3010 gehören die Kalibrierung von Achsen in Werkzeug- und Koordinatenmessmaschinen, der Einsatz als Mess- und Prüfmittel in Feinmessräumen, Vibrationsmessungen an Produktionsmaschinen sowie die Integration für kundenspezifische Anwendungen. Durch seine kompakte Bauform und seine kleinen Sensorköpfe ist der IDS3010 leicht und flexibel in Maschinen integrierbar – das macht den interferometrischen Messsensor auch für OEM-Anwendungen interessant. Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz des IDS3010 in interferometrischen OEM-Komplettsystemen für Mess- und Werkzeugmaschinen, Roboter und räumliche Strukturen. In einem solchen System zur volumetrischen Kompensation von Abweichungsparametern, das auf mittelgroße bis sehr große 3- bis 6-Achs-Maschinen ausgelegt ist, werden mit dem Messsensor von Attocube Systems in vollautomatischen Messabläufen alle 21 systematischen Geometrieabweichungen einer 3-Achs-Maschine ermittelt, die ein Werkzeug oder ein Taster innerhalb des Maschinenraums eines Multisensor-Messsystems, eines Koordinatenmessgeräts oder einer Hochpräzisions-Werkzeugmaschine aufweisen kann. Die entsprechenden Korrekturdaten werden danach im maschinenspezifischen Format zur volumetrischen Kompensation bereitgestellt. Weitere OEM-Anwendungen sind unter anderem in der Halbleiterindustrie anzutreffen. Hier wird beispielsweise in Prozessen, die im Hochvakuum stattfinden, höchste messtechnische Genauigkeit gefordert. Unabhängig von der konkreten OEM-Aufgabenstellungen kann der IDS3010 durch seine Modularität als maßgeschneidertes Subsystem entworfen und kundenspezifisch an verschiedene Anwendungen angepasst werden. AUF DEN PUNKT GEBRACHT Der IDS3010 schlägt auf industriegerechte und wirtschaftlich effiziente Weise die Brücke von der Mikro- zur Nanowelt. Damit wird der Messsensor auch in vielen weiteren Anwendungsfeldern zu einer wegbereitenden Technologie mit hoher Investitions- und Zukunftssicherheit. Bilder: attocube; fotoliaxrender/ Fotolia.de (Hintergrund Aufmacherbild) www.attocube.com WSCAD SUITE X NEXT GENERATION ELECTRICAL CAD 35.000 zufriedene Anwender, integrierte CAE-Gesamtlösung fürEngineering, Fertigung und Instandhaltung: Gebäudeautomation, Elektroinstallation,Stromlaufpläne, Schalt- P&ID und Fluidtechnik. schrankaufbau, Mit Augmented Reality App und 1,3 Millionen Artikeldaten in wscaduniverse.com,der weltweit mächtigsten E-CAD-Datenbibliothek. Rufen Sie uns an! Kostenlose Beratung unter Tel. +49 (0)8131 36 27-98 Testen Sie die Demoversion www.wscad.com WSCAD auf der ISH Frankfurt, Halle 10.3, Stand B92, eltefa Stuttgart, ttgart Halle 10, Stand C12 und Hannover Messe, Halle 6, Stand J46

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