7. Folie 7
Messen, worauf es ankommt
Semi Closed Loop Closed Loop
• Messen mit Drehencoder an
Achse oder im Motor
• Position wird aus Achsdrehung
abgeleitet
• Messen mit Wegencoder an
Wirkstelle
• Position wird direkt bestimmt
• Kraftfrei
• Messen mit
Drehencoder
mit Übersetzung
• Position wird aus
Übersetzung
abgeleitet
• Messen mit
Drehencoder
an Wirkstelle
• Position wird
direkt bestimmt
1
8. Folie 8
Beispiel: Lineare magnetische Messung
Produktion Maßverkörperung
Erzeugen eines
magnetischen Musters
Anwendung
Auswerten des
magnetischen Musters
Definierte Länge • Verschleißfreies Lesen der
Länge oder Position
• Schmutzunempflindlich
• Im Nassraum der Maschine
Position 47,213
1
9. Folie 9
• Außendurchmesser von
3 mm bis 2.100 mm
• Innendurchmesser von
150 mm bis 2.000 mm
• Auf der Flanke mit
Durchmesser 3 mm bis
2.100 mm
• Anzahl Spuren
– Eine Spur
– Mehrere Spuren
• Direkt auf Welle, Nabe
oder aufgepresstem Ring
Beispiel: Rotative magnetische Messung
1
10. Folie 10
Closed Loop erfordert weniger Kompensationen
und reduziert Ungenauigkeiten
Semi Closed Loop Closed Loop
• Temperatur
• Durchhängen
• Spiel
• Spindelfehler
• Temperatur
Kompensationsnotwendigkeit
Kompensationsmöglichkeit
• Encoderfehler mit
Multiturn
• Umkehrspiel
• Verwindung
• Encoderfehler
1
11. Folie 11
• Ausgangssituation
– Optische Messung
– Messung in der Mitte
• Auflösung bis 29 Bit = 6*10-7
• Genauigkeit ±8´´ pp bei Messdurchmesser 400 mm
• Freier Innendurchmesser maximal 100 mm
• Eingesetzte Lösung
– Magnetische Messung
– Winkelauflösung ergibt sich aus dem Winkelelement am Umfang
• Durchmesser 400 mm
• 0,5 µm Auflösung entspricht 0,00014°
• Genauigkeit ±60´´ pp
• Freier Innendurchmesser maximal 300 mm
– Messung am Umfang
– Keine Verformungen zu berücksichtigen
Beispiel: Ringmessung
12. Folie 12
2. Trend: Inkremental- durch Absolutmessung
ersetzen
Inkremental Absolut
• Messen durch Zählen
• Messen in Bezug auf
Referenz
• Nach Ausschalten Rückkehr
zur Referenz
• Messen einer Information
• Messen in Bezug zu einer
vercodeten Position
• Erfordert nach Ausschalten
keine Referenzfahrt
2
13. Folie 13
Welche Möglichkeiten gibt es zum Messen?
Einspurige, inkrementale Messung
Zweispurige, inkrementale Messung mit
Referenzmarke
Vierspurig, absolute Messung
4 Bit Binärmuster
Vierspurig, absolute Messung
4 Bit Gray-Muster
2
14. Folie 14
Alternative Möglichkeiten zum absoluten Messen
Zweispur-Nonius-Lösung
Inkrementalspur mit Zusatzspur
Pseudorandomcode
Patentiertes Spezialmuster
2
15. Folie 15
Die Signale werden durch Interpolation verfeinert
Aus sinusförmigen
Signalverläufen können
Zwischenwerte interpoliert
werden
• Bis zum Faktor 8000
2
Hall-Sensor
MR-Sensor
16. Folie 16
• Nach ETH/IWF erzeugen energieeffiziente Maschinen weniger
Abwärme und verbessern andere Eigenschaften
– Höhere Präzision
– Weniger Verschleiß
– Bessere Arbeitsbedingungen
• Energieeffiziente Maschinen erfordern daher eine geänderte
Thermokompensation
Energieeffizienz wirkt auf die Genauigkeit 3
18. Folie 18
Magnetisches Messen reduziert den Druckluftbedarf
• Optisch
• Licht
• Auswertung
• Kapselung
• Pneumatik für
– Überdruck in Maßstab
– Überdruck in Maschine
• Magnetisch
• Auswertung
• Geringe Kapselung
• Keine Pneumatik
3
19. Folie 19
Das
Richtige
messen
Weniger
Aufwand
zum
Messen
Richtig
messen
Neue Wege zur Genauigkeit haben drei Ziele
1
Closed Loop
2
Absolutmessung 3
Energie-
effizienz
• Neue Messkonzepte können nur in neue Produktgenerationen
integriert werden
• Es gibt derzeit interessante Alternativen zu den inkrementalen
Messsystemen an Achsen
• Lineare magnetische Lösungen sind energieeffizienter als
optische Messlösungen
20. Folie 20
• Zählen auch Sie auf magnetische Produkte
• Vielen Dank
• Dr.-Ing. Torsten Becker
Geschäftsführer
BOGEN Electronic GmbH
Potsdamer Str. 12-13
14163 Berlin
Tel +49 30 810002-0
Email Torsten.Becker@bogen-electronic.com
BOGEN produziert magnetische Produkte, die
zählen
23. Folie 23
• International vocabulary of metrology — Basic and general
concepts and associated terms (VIM), Document produced by
Working Group 2 of the Joint Committee for Guides in Metrology
(JCGM/WG 2).
• Internet:
– Lukas Weiss: Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen,
http://www.iwf.mavt.ethz.ch/ConfiguratorJM/talks/
Werkzeugma_132681778231640/
iwf_inspire_ee_lw_2011_05_18_final.pdf
Quellen