Eigengelagerte Winkelmessgeräte

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Eigengelagertes Winkelmessgerät für höchste Genauigkeiten

Die hohe garantierte Wiederholgenauigkeit der b-Achse erfordert eine sehr genaue Regelung und somit ein hochgenaues Winkelmessgerät (Bild 6). Weitere Anforderungen an das Messgerät waren neben der Eigenlagerung ein Hohlwellendurchmesser von 35 mm bei kompaktem Aufbau. «Für unsere Applikation war somit das hochauflösende Winkelmessgerät RCN 5000 von Heidenhain die optimale Lösung», so Bernard Gschwend. «Da bei der Entwicklung unserer b-Achse dieses Messgerät noch nicht auf dem Markt verfügbar war, stellte uns Heidenhain aufgrund der intensiven und seit vielen Jahren guten Zusammenarbeit ein Vorserienprodukt zur Verfügung.» Heute ist es serienmässig verfügbar.

«Zur hochgenauen Positionserfassung verfügen die Winkelmessgeräte der Baureihe RCN über zwei Teilungsspuren», erklärt Dr.-Ing. Friedrich Ruech, bei Heidenhain zuständig für die Entwicklung der Winkelmessgeräte. «Die Absolutinformation auf dem Teilkreis ist dabei in einer Spur verschlüsselt und über eine Umdrehung eindeutig. Die zusätzliche Inkrementalspur wird nach dem Prinzip der Einfeld-Abtastung ausgelesen. Die Abtastsignale dieser auch als Feinspur bezeichneten Inkrementalspur werden für den Positionswert interpoliert und zusammen mit der Information aus der seriellen Code-Spur zu einem Positionswert mit hoher Auflösung verarbeitet. Durch die spezielle optische Filterung der Abtastoptik werden dabei Abtastsignale mit sehr hoher Signalqualität erzeugt. Dies ist Voraussetzung für eine hochgenaue Regelung!» Michael Martin, Produktmanager Messgeräte bei Heidenhain, ergänzt, «die Einfeld-Abtastung bietet darüber hinaus eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung – eine wichtige Voraussetzung für den Einsatz der eigengelagerten Winkelmessgeräte beispielsweise in Werkzeugmaschinen. Verantwortlich hierfür ist neben dem Abtastprinzip die grosse Abtastfläche».

Integrierte Statorkupplung zur hochgenauen Ausrichtung

Im Gegensatz zu modularen Winkelmessgeräten, die üblicherweise nur aus einer Abtasteinheit und einem Teilungsträger bestehen, besitzen die eigengelagerten Winkelmessgeräte für eine einfache Montage und gleichzeitig hochgenaue Ausrichtung zusätzlich eine integrierte Statorkupplung. «Dadurch wird erreicht, dass die an der Abtastung beteiligten Komponenten optimal zueinander ausgerichtet sind, selbst wenn Abweichungen (innerhalb definierter Anbautoleranzen) der Wellenankopplung vorliegen», erläutert Michael Martin. «Axial- und Radialabweichungen der Antriebswelle werden durch die Statorkupplung so ausgeglichen, dass diese keine torsionale Bewegung durchführt. Dies ist ein wesentlicher Pluspunkt gegenüber modularen Geräten.» Für Bernard Gschwend sind «die steckbaren Kabelbaugruppen des Messgerätes ein zusätzlicher Vorteil bezüglich Montage. Die Montage der steckbaren IP-67-Kabelbaugruppe an das Winkelmessgerät ist einfach, da das separate Adapterkabel über eine Schnellsteckverbindung (Push-Pull-Verbindung) angeschlossen wird, wobei kein Werkzeug benötigt wird».

Ein weiterer Vorteil der Messgeräte ergibt sich durch die digitale Schnittstelle EnDat 2.2 und deren Überwachungs- und Diagnosefunktionen. «Besonders die über diese Schnittstelle ausgegebenen Bewertungszahlen ermöglichen einen aktuellen Zustandsbericht zur Ist-Situation des Messgeräts. Mittels der Bewertungszahlen kann so eine Online-Diagnose einfach realisiert werden», erläutert Dr. Ruech. Des Weiteren geben sie Auskunft, wie gut die Qualität der Signale ist. Hierdurch können die Betriebsreserve und somit die Serviceintervalle bestimmt werden – eine wesentliche Voraussetzung für die hohe Verfügbarkeit der Messgeräte. «Dies ist ein wesentlicher Mehrwert, der in Zukunft noch mehr Bedeutung bekommt», ist sich Bernard Gschwend sicher.

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