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Laservermessung von Linearsystemen sorgt für präzise Achsbewegungen

14.01.2010
Bei der Montage und Prüfung von Achsbewegungen in Werkzeugmaschinen, Positionier-, Mess- und Handlingsystemen erkennt die Laservermessung selbst kleinste Bewegungsfehler. Schunk, Hersteller von Spann- und Greiftechnik, bietet Laservermessung nun auch als Dienstleistung an.

Zusätzlich zu einer hohen Wiederholgenauigkeit spielt in modernen Werkzeugmaschinen, in Positionier-, Mess- und Handlingsystemen immer häufiger auch die Genauigkeit der Achsbewegung eine entscheidende Rolle. So lassen sich beispielsweise hochpräzise Bauteile für die Produktronik- oder Elektronikindustrie nur mit einer µ-genauen Führung entlang der kompletten Achse realisieren.

Eingesetzt wird die Laservermessung überall dort, wo Anwender bei Fertigungs- oder Prüfprozessen auf eine hohe Ablaufgenauigkeit linearer Bewegungen oder auf eine hohe Absolutgenauigkeit angewiesen sind. In der Regel geht es dabei um Toleranzen unter 0,005 mm über die komplette Bewegung hinweg. Moderne Präzisionsmesssysteme – Laser-Interferometer genannt – ermitteln die dafür notwendigen, hochgenauen Daten.

Mit präzisen Modulen und aufwändiger Messtechnik zu höchster Genauigkeit

In der Lasermesstechnik steckt jede Menge Know-how: Gebündeltes Licht wird durch Strahlteiler und Spiegel auf getrennte optische Bahnen gelenkt, am Ende des Messweges über Spiegel reflektiert und im Messgerät wieder zusammengeführt. Die Differenz der Lichtstrahlen ergibt ein spezifisches Muster – Interferenzstreifen oder -ringe. Aus ihnen lassen sich Entfernungen, Winkelabweichungen und Brechzahlen ermitteln. Laser-Interferometer werden zum einen in Forschungs- und Laboranwendungen eingesetzt, finden zum anderen aber immer häufiger Anwendung in der Qualitätssicherung und sogar direkt bei Anwendern vor Ort.

Um bei Linearsystemen die Positions- und Ablaufgenauigkeit zu ermitteln, wird das Laser-Interferometer parallel zu der Achse justiert, die geprüft werden soll. Die optischen Bahnen werden in einen Messstrahl und in einen Referenzstrahl aufgeteilt. Ein Messgerät überlagert die reflektierten phasen- und frequenzgleichen Wellenfronten und gibt sie als Messgröße aus. Schließlich bereitet eine Software die Umkehrspanne, Streubreite, Führungs- oder Positionsabweichung grafisch auf.

Grundlage für die Ermittlung der Positioniergenauigkeit sind in der Regel die Abnahmekriterien nach VDI/DGQ 3441, für die Geradheitsmessung die Kriterien nach VDI/DGQ 2617. Neuere Richtlinien beschreibt auch die DIN ISO 230-2. Da bei der hochgenauen Vermessung von Linearsystemen häufig auf Vergleichsdaten zurückgegriffen wird, hat derzeit die Auswertung nach VDI-Regeln noch die größere Bedeutung.

Abweichungen werden mechanisch oder in der Steuerung korrigiert

Bei der Führungsgenauigkeit von Linearsystemen sind insbesondere Winkelfehler, Nick- und Gierwinkel sowie die daraus resultierende Rotation einer Führung von Interesse. Neueste Laser-Interferometer liefern zudem dynamische Kennwerte als Weg-Zeit-, Geschwindigkeit-Zeit- und Beschleunigung-Zeit-Diagramme. Vor allem bei Systemen für hochdynamische Anwendungen spielen diese Werte eine entscheidende Rolle.

Auf Basis der Abweichungen lassen sich die vermessenen Systeme sehr präzise korrigieren. Dies geschieht zum einen mechanisch, indem die Baugruppen und Komponenten optimal zueinander ausgerichtet werden. Zum anderen werden beim sogenannten Mapping systematische Abweichungen wie die Umkehrspanne oder die Positionsabweichungen über eine Fehlertabelle in der Maschinensteue-rung kompensiert.

Präzise Messergebnisse lohnen sich

Mit Hilfe der Laservermessung lässt sich eine extrem hohe Präzision über den kompletten Bewegungsprozess hinweg sicherstellen. So werden hochpräzise Fertigungs- und Prüfprozesse zum Teil überhaupt erst möglich.

-Die präzise Ausrichtung der Systemkomponenten minimiert deren Verschleiß und sorgt für eine lange Lebensdauer des Gesamtsystems.

-Die Laservermessung liefert die Grundlage für Dokumentation und Qualitätssicherung und sie stärkt die Kompetenz von Anlagenbauern und Systemintegratoren.

-Sie vereinfacht die Fehlersuche und spart Zeit bei Problemen mit einer bestehenden Anlage, beispielsweise nach einer Crashfahrt.

Aus diesen Gründen bietet Schunk seit kurzem die Laservermessung als Dienstleistung an. Auf diese Weise können insbesondere Anlagenbauer und Systemintegratoren sicherstellen und dokumentieren, dass die von ihnen gelieferten Systeme alle Anforderungen präzise erfüllen.

-Sie können auf Grundlage der Messergebnisse ihre Systeme optimieren und damit die Prozesssicherheit und Lebensdauer spürbar steigern.

-Sie erhalten aussagefähige Protokolle über die Genauigkeiten ihrer Systeme und können diese in die Dokumentation integrieren.

-Bei Reklamationen können sie die Messergebnisse als Hilfestellung nutzen.

Vor-Ort-Vermessung mit mobilen Laser-Interferometern

Mit Hilfe mobiler Laser-Interferometer vermisst Schunk die Systeme auch direkt vor Ort. Die Schunk-Service-Experten ermitteln dabei unter anderem die Position, die Kippwinkel sowie die Geradheit der Linearsysteme. Zudem führen sie dynamische Messungen der Anlagen durch. Nach der Messung wertet Schunk dann gemeinsam mit dem Anwender, dem Systemintegrator oder dem Anlagenbauer die Ergebnisse aus. Die Laservermessung ist bei Schunk sowohl für eigene Produkte als auch für bestehende Anlagen mit Komponenten anderer Anbieter möglich.

Jürgen Schreier | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/messtechnik_prueftechnik/articles/244933/

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