Linearführung mit Integriertem Messsystem von Rexroth

Praktisch unzerstörbares Messsystem

| Autor / Redakteur: Matthias Wolf, Bosch Rexroth AG / Silvano Böni

Die Tiefbohr-Fräszentren der TFZ-Baureihe von SAMAG decken in fünf Baugrössen das Werkstückspektrum von sieben Tonnen bis zu 50 Tonnen Werkstückgewicht ab.
Bildergalerie: 5 Bilder
Die Tiefbohr-Fräszentren der TFZ-Baureihe von SAMAG decken in fünf Baugrössen das Werkstückspektrum von sieben Tonnen bis zu 50 Tonnen Werkstückgewicht ab. (Bild: SAMAG Saalfelder Werkzeugmaschinen GmbH))

Präzise, unempfindlich gegenüber magnetischen Störfeldern, Spänen und Kühlschmiermitteln: Diese Anforderungen stellt der Werkzeugmaschinenhersteller SAMAG an die Messsysteme für seine Fräszentren. Prädestiniert für diesen Einsatz: das Integrierte Messsystem IMS-I von Rexroth.

Der Lastkran mit Hebemagnet setzt ein bis zu 50 Tonnen schweres kubisches Werkstück von oben auf den NC-Rundtisch des Tiefbohr-Fräszentrums der TFZ-Baureihe von Saalfelder Werkzeugmaschinen GmbH, SAMAG. Bei den kleineren Maschinen ist er auf zwei, bei den grösseren auf vier Rollenschienenführungen gelagert. Als X-Achse positionieren sie das Werkstück. Das in einen Führungswagen der Linearführung integrierte Messsystem IMS-I von Rexroth arbeitet mit einer Wiederholgenauigkeit von ± 0,25 µm. Die Komplettbearbeitung aller vier Seiten in einer Aufspannung beginnt. Die Bohr-Fräseinheit gewährleistet durch zwei Schwenklager höchste Stabilität bei grossen Stützweiten. Sie greift auch schräg in das Werkstück ein.

Ein typischer Einsatzbereich der TFZ ist die Fertigung von Spritzguss-Formen. Die Baureihe deckt in fünf Baugrössen das Werkstückspektrum von sieben Tonnen bis zu 50 Tonnen Werkstückgewicht ab. Die extrem steife Maschinenstruktur garantiert äusserste Präzision.

Luft ist das teuerste Medium

Dazu dienen auch die Messsysteme an den Vorschub- und Positionierachsen. «Glasmassstäbe erfordern einen hohen Aufwand, da sie Sperrluftanschlüsse brauchen, und Luft ist das teuerste Medium», gibt Wolfgang Rüttinger von der Elektrokonstruktion/Software bei SAMAG zu bedenken. «Wir haben deshalb schon vor einigen Jahren auf Linearführungen mit Integriertem Messsystem gesetzt.» Im Rahmen der kontinuierlichen Modernisierung des Maschinenkonzepts entschied sich SAMAG, das Integrierte Messsystem IMS-I von Rexroth im praktischen Einsatz zu testen. Dazu rüstete die Elektrokonstruktion eine Kundenmaschine zusätzlich mit dem IMS-I aus. «Die Genauigkeit des neuen Messsystems von Rexroth erreicht das Niveau von Glasmassstäben, es arbeitet berührungslos und damit verschleissfrei und es ist unempfindlich gegenüber magnetischen Störfeldern und Spänen», begründet Wolfgang Rüttinger die Entscheidung. Ausserdem benötigt es keine Sperrluft.

Geschmeidiges Regelverhalten

Beim Integrierten Messsystem IMS-I ätzt Rexroth eine hochpräzise Gitterteilung in ein Stahlband ein. Die Massverkörperung wird in die Profilschiene integriert und über die gesamte Länge durch ein dicht verschweisstes Edelstahlband geschützt. Diese Verbindung hält auch extremen Vibrationen und Stössen bis zu 10 G stand. Die hochpräzisen Sensorelemente und Elektronikkomponenten sind vollständig im Messkopf integriert. Kugel- und Rollenschienenführungswagen aller Varianten nehmen den Messkopf komplett auf. Das verringert den Aufwand in der Montage und beim Service und ermöglicht die Positionserfassung dicht am Tool Center Point. Weitere externe Anbauteile sind nicht notwendig.

«Die elektronische Interpolation ist sehr sauber und ohne Regelkreisschwingungen», fasst Wolfgang Rüttinger die Ergebnisse des Praxisversuchs zusammen. «Wir haben ein sehr geschmeidiges Regelverhalten.» Der Messsensor tastet die Periodenteilung berührungslos ab und interpoliert die Position elektronisch. Die Signalperiode liegt bei 40 µm/1 VSS. Die Interpolationsgenauigkeit der neuen Generation beträgt ± 0,75 µm.

Die Wiederholgenauigkeit erreicht ± 0,25 µm und die Präzision der Massverkörperung beträgt ± 3 µm/m. Das ist auch notwendig, denn das TFZ ist auf Bearbeitungsgenauigkeiten am Werkstück von weniger als 20 µm ausgelegt. Das induktive Messsystem arbeitet berührungslos und damit verschleissfrei. Es deckt Verfahrwege bis zu 4500 mm ab. Dabei können mehrere Führungswagen auf einer Profilschiene unabhängig voneinander ihre Positionen erfassen und genau anfahren.

Unempfindlich gegenüber magnetischen Störfeldern

Bei der Weiterentwicklung hat Rexroth den Abstand vom Sensor zur Massverkörperung optimiert und so die Unempfindlichkeit gegenüber Spänen, Staub und Kühlschmiermitteln gesteigert. Das IMS-I erfüllt die Schutzklasse IP 67. «Das Messsystem ist so gut wie unzerstörbar», hebt Wolfgang Rüttinger hervor. Auch magnetische Störfelder, hervorgerufen durch den Hebemagneten oder Messuhren mit magnetischer Halterung, haben keinerlei Auswirkungen auf die Messungen.

Innovative Softwarefunktionen

Vor Bearbeitungsbeginn ermittelt das TFZ den Null-Punkt, den die Maschine über die gesamte Bearbeitung erhält. Das reduziert Fehlermöglichkeiten, die durch eine Neuaufspannung mit erneuter Null-Punkt-Ermittlung entstehen können. Bei der Überarbeitung zum aktuellen Serienstand hat SAMAG eine ganze Reihe neuer Softwarefunktionen für eine höhere Produktivität entwickelt, die auch auf der hochgenauen Positionserfassung durch Wegmesssysteme beruhen. So misst und korrigiert Quick Check Kinematics (QCK) die kinematische Genauigkeit der Maschine.

«Beim Tieflochbohren sind Querbohrzyklen immer kritisch», hebt Wolfgang Rüttinger hervor. Im Bereich der Querbohrungen kommt es zu einem unterbrochenen Schnitt. Um den dabei auftretenden Werkzeugverschleiss zu minimieren, reduziert die Steuerung bei Erreichen eines Hohlraums die Vorschubgeschwindigkeit. Eine weitere Funktion ist der integrierte Maschinen-Airbag. Er schützt das Tiefbohr-Fräszentrum beziehungsweise seine Spindeln in eventuellen Crash-Situationen mittels einer 3D-Beschleunigungssensorik, die bei Kollisionen in weniger als einer Millisekunde eine Vollbremsung einleitet. Schwere Verformungen und Schäden werden so im Ernstfall verhindert.

Nur ausgereifte Technik für den Anwender

«Bevor wir eine Entscheidung für eine so wichtige Komponente wie das Messsystem treffen, testen wir sie immer redundant mit den bewährten Komponenten, damit der Kunde stets die Sicherheit hat, mit einer ausgereiften Maschine zu arbeiten», betont Wolfgang Rüttinger. Das Ergebnis für das IMS-I im Praxiseinsatz bei der Spritzguss-Formen-Herstellung: Es erfüllt die hohen Erwartungen von SAMAG an die Präzision und Wiederholgenauigkeit und es ist vor allem extrem robust – Test bestanden. -sbo- SMM

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 44177409 / Automation & Antrieb)