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DER KONSTRUKTEUR 6/2020

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DER KONSTRUKTEUR 6/2020

SENSORTECHNIK AUF DIE

SENSORTECHNIK AUF DIE POSITION! Die Bauformen von Rundachsen in Werkzeugmaschinen sind vielfältig. Ebenso groß ist das Angebot an Winkelmessgeräten mit unterschiedlichen Abtast- und Messverfahren. Eine Demo-Einheit mit vier verschiedenen Winkelmessgeräten unterstützt den Konstrukteur dabei, die für ihn passende Lösung zu finden. Winkelmessgeräte werden in Maschinenkomponenten eingesetzt, die eine hochgenaue Erfassung von Winkeln im Bereich von wenigen Winkelsekun - den benötigen, beispielsweise in Rundtischen und Schwenkköpfen von Werkzeugmaschinen, C-Achsen von Drehmaschinen aber auch an Messeinrichtungen oder Teleskopen. Dabei muss das Winkelmessgerät hinsichtlich der möglichen Einbaubedingungen, der Genauigkeitsanforderungen, der geforderten Drehzahl und der dynamischen Anforderungen an die Anwendung genau angepasst sein. Über die Steuerung einer Demo-Einheit, der Heidenhain TNC 640, können Positioniervorgänge mit den einzelnen Winkelmessgeräten simuliert werden. Dabei werden der Einfluss der Signalqualität auf die Dynamik und der Einfluss des Messprinzips auf die Genauigkeit analysiert. Außerdem zeigt die Demo-Einheit Möglichkeiten zur Erhöhung der Prozesssicherheit durch die intelligente Nutzung von Daten aus dem Gesamtsystem Motor-Winkelmessgerät-Sensorbox auf. Der Aufbau der Demo-Einheit ist denkbar einfach. An einem Torquemotor TMB+ der Firma Etel sind vier verschiedene Winkelmessgeräte montiert: a) ein absolutes Heidenhain RCN 8311 als typischer Vertreter gekapselter Winkelmessgeräte b) ein absolutes Heidenhain ECA 4410 als typischer Vertreter modularer Winkelmessgeräte mit Stahlteilungstrommel und optischer Abtastung c) ein absolutes Heidenhain ECM 2410 mit magnetischer Abtastung als besonders schmutzunempfindliche Variante der modularen Winkelmessgeräte d) ein absolutes WMxA 1010 der Firma AMO mit induktiver Abtastung als typischer Vertreter von Maßbandgeräten für Anwendungen, die besonders kompakte, schmutzunempfindliche und flexible Anbaulösungen erfordern SPECIAL Autor: Andreas Hager, Marketing Messgeräte für Werkzeugmaschinen, Dr. Johannes Heidenhain GmbH, Traunreut SIGNAL ENTSCHEIDEND FÜR OBERFLÄCHENQUALITÄT Bei Direktantrieben ist die Signalqualität eines Messgerätes unmittelbar entscheidend für das Stromrauschen und damit für die 36 DER KONSTRUKTEUR 2020/06 www.derkonstrukteur.de

SENSORTECHNIK SENSORINFORMATIONEN AUS DEM MOTORSYSTEM SIND DIREKT UND MIT REDUZIERTEM VER- KABELUNGSAUFWAND NUTZBAR erreichbare Dynamik sowie die mögliche Verlustleistung des Antriebs. Das Stromrauschen beeinflusst die erreichbare Dynamik einer Achse als Rückwirkung von Interpolationsfehlern. Interpolationsfehler sind schnelle Änderungen des Positionswertes, die Fehler in der Geschwindigkeitsberechnung bewirken. Diese Fehler in der Geschwindigkeitsberechnung führen wiederum zu höherem Stromrauschen. Um Instabilitäten beim Antrieb zu vermeiden, muss auf zunehmendes Stromrauschen durch eine Reduzierung der Regelkreisverstärkung reagiert werden – wodurch auch die Dynamik eingeschränkt wird. Aber auch die Temperaturentwicklung im Motor hängt mit dem Stromrauschen zusammen. Niedriges Stromrauschen bewirkt eine geringere Verlustleistung und somit auch eine niedrigere Motortemperatur, hohes Stromrauschen erhöht dagegen die Verlust- leistung im Antrieb und führt damit auch zu einer stärkeren Temperaturentwicklung. Ein Vergleich des Stromrauschens der verschiedenen Messgeräte zeigt deutlich das unterschiedliche Verhalten. Optische Messgeräte bewirken ein geringes und gleichmäßiges Stromrauschen, magnetische und induktive Geräte führen zu einem stärkeren und viel heterogeneren Stromrauschen trotz eingesetzter Tiefpassfilter. Entsprechend sind optische Messgeräte die erste Wahl, wenn es darum geht, das Leistungspotenzial eines Motors optimal auszuschöpfen und bestmögliche Oberflächenqualität zu erreichen. 01 Schnitt durch die Demo-Einheit mit Lage der einzelnen Winkelmessgeräte MESSUNG DER POSITIONIERGENAUIGKEIT Ob die tatsächliche Position eines Rundtischs auch der gewünschten Position entspricht, kann anhand der statischen Messung der Positioniergenauigkeit nach ISO 230-2 beurteilt werden. Dazu werden über fünf Umdrehungen des Rundtischs im Uhrzeigersinn und fünf Umdrehungen des Rundtischs gegen den Uhrzeigersinn jeweils 12 Messungen in 30°-Schritten vorgenommen. Für die Beurteilung eines Messgerätes sind vor allem die bidirektionale Positioniergenauigkeit (A) und die durchschnittliche Abweichung der bidirektionalen Positioniergenauigkeit (M) aussagekräftig. Denn der Kennwert A ist vergleichbar mit der Systemgenauigkeit eines Winkelmessgerätes, der Kennwert M mit der Teilungsgenauigkeit – jeweils unter Berücksichtigung der Abweichungen aus der Applikation. Um Aussagen über die erreichbare Bahngenauigkeit bei einer gegebenen, maximalen Verfahrgeschwindigkeit treffen zu können, Hochdynamisch, robust und präzise: Der neue Wegaufnehmer TF1 Der innovative Linearsensor für die anspruchsvolle Positionsmessung − auch unter rauen Umgebungsbedingungen. • verschleißfreie, berührungslose Messung • minimalster Zeitverzug durch 10 kHz Update Rate • störsicher auch in Magnetfeldnähe • flache Bauform • mit Analog-, SSI- CANopenoder IO-Link-Schnittstelle Überzeugen Sie sich: support@novotechnik.de Tel. +49 711 4489-250 www.novotechnik.de

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