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heidenhain20812Titelstory

AMB Halle 4, Stand E12

Um mechanische Fehlerquellen einer Kugelumlaufspindel im Präzisionsmaschinenbau auszuschließen, werden immer häufiger Maschinen mit Linearmotoren eingesetzt. Das stellt auch hohe Anforderungen an die Messtechnik. Heidenhain hat dafür die bereits seit vielen Jahren im Markt bekannten gekapselten inkrementalen Längenmessgeräte der LF-Baureihe speziell für solche höchste Ansprüche überarbeitet und dabei eine erhebliche Verbesserung erreicht.



An hochgenauen Werkzeugmaschinen werden heute häufig Linearmotore eingesetzt, die zur Geschwindigkeitsbestimmung keine zusätzlichen Drehgeber verwenden. Lage und Geschwindigkeit werden hier über das Längenmessgerät bestimmt. Für eine hohe Genauigkeit und Dynamik muss das Lagemessgerät über eine entsprechend hohe Auflösung und Wiederholgenauigkeit verfügen, um auch bei langsamer Verfahrgeschwindigkeit eine exakte Geschwindigkeitsregelung zu ermöglichen.

Funktion und Aufbau der Messgeräte

Ein zielführender Betrieb von Direktantrieben an Werkzeugmaschinen erfordert  Längenmessgeräte, die ein qualitativ hochwertiges Positionssignal mit nur kleinen Interpolationsabweichungen erzeugen. Hier eignen sich besonders Messgeräte der Baureihe LF mit photoelektrischem, interferentiellem Abtastprinzip, da mit dieser Methode sehr feine Teilungen als Maßverkörperung genutzt werden können.

So werden durch das interferentielle Messprinzip des LF aus einer Teilungsperiode von 8 µm Abtastsignale von 4 µm erzeugt. Die Abtastsignale sind weitgehend frei von Oberwellen und können hoch interpoliert werden.

Neben der Anwendung an Linearmotoren eignen sich die neuen Modelle auch besonders als Lagemessgerät an Schleifmaschinen, Lehrenbohrwerken und anderen Präzisionswerkzeugmaschinen. Die LF-Längenmessgeräte gibt es wie andere Baureihen auch, sowohl als groß- als auch kleinprofilige Ausführung LF 185 bzw. LF 485. Die im „Supradur“-Verfahren hergestellte Maßverkörperung der gekapselten Längenmessgeräte besteht aus Stahl. Dadurch weisen die LF ein definiertes thermisches Verhalten auf und  entsprechen mit ihrem Längenausdehnungskoeffizient αtherm ~10x10-6K-1 den meisten im Maschinenbau verwendeten Materialien.

Einfeld-Abtastung mit hoher Signalzuverlässigkeit

heidenhain30812Die Erzeugung der Positionsinformation erfolgt durch Verarbeitung der inkrementalen Spur mit der bewährten Einfeld-Abtastung. Diese Art der Abtastung hebt sich in punkto Signalqualität aber auch Signalzuverlässigkeit deutlich von einer Drei- oder Vierfeld Abtastung ab. Dafür wurde ein spezieller optischer Sensor entwickelt. Die große Abtastfläche macht die Messgeräte mit Einfeld-Abtastung weitgehend unempfindlich gegen lokale Verschmutzung. Selbst wenn größere Verschmutzungen vorliegen, führen diese lediglich zu etwas kleineren Abtastsignalen und geringfügig erhöhten Signalabweichungen.

Bei Anwendungen wie an Präzisions-Schleifmaschinen ist die Luftfeuchtigkeit sehr hoch. Um hier höchste Zuverlässigkeit garantieren zu können, empfiehlt es sich, die Messgeräte mit einem geringen Überdruck in Form von sauberer Druckluft zu beaufschlagen. Für deren Reinigung empfiehlt der Hersteller den Einsatz der Druckluftanlage DA 400.

Hohe Steifigkeit in Messrichtung

Die Längenmessgeräte LF 185 und LF 485 zeichnen sich auch durch hohe Steifigkeit in Messrichtung aus – eine wesentliche Voraussetzung für die hohe Bahngenauigkeit einer Werkzeugmaschine. Da sie außerdem mit kleinen bewegten Massen auskommen, verfügen sie über ein sehr gutes dynamisches Verhalten. Vor allem das neue LF 185 wurde im Nachgiebigkeitsverhalten gegenüber seinem Vorgänger LF 183 deutlich verbessert.

heidenhain10812Speziell an Linearmotoren ist die hohe Steifigkeit in Messrichtung maßgebend für das dynamische Regelverhalten. Die damit einhergehende höhere Eigenfrequenz des Messgerätes erlaubt eine höhere Bandbreite des Lage- und Geschwindigkeitsregelkreises.

Die neuen gekapselten Längenmessgeräte LF sind so genau und zuverlässig wie nie zuvor und daher für Anwendungen, die höchste Präzision erfordern, prädestiniert. Die Längenmessgeräte LF 185 und LF 485 sind im Design den entsprechenden anderen Baureihen LS bzw. LC angepasst. Dadurch ist ein mechanischer Austausch ohne weiteres möglich.

Bild oben: Längenmessgeräte LF 185 (großprofilig) und LF 485 (kleinprofilig)

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