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Exakt positioniert

CT-Systeme mit wälzgelagerten Drehtischen und Winkelmessmodulen
Exakt positioniert

In der zerstörungsfreien Materialprüfung liefert die Computertomografie (CT) einen dreidimensionalen Einblick in Prüfteile. Bei zwei neuen Systemen von Yxlon sorgen wälzgelagerte Drehtische mit integrierten Winkelmessmodulen von Heidenhain für extrem genaue Prüfergebnisse.

Um CT-Systeme für die unterschiedlichsten industriellen und wissenschaftlichen Anwendungsbereiche zu optimieren, ist ein tiefes Verständnis dieser speziellen Röntgentechnologie nötig. Daher entwickelt Yxlon wichtige Schlüsselkomponenten selbst oder in enger Kooperation mit Partnern. Das war zum Beispiel bei den Drehtischen der Fall, die in den neuen horizontalen CT-Systemen FF20 CT und FF35 CT zum Einsatz kommen und gemeinsam mit Heidenhain entstanden sind.

„Die Bezeichnung horizontal bezieht sich auf den Röntgenstrahl. Anders als in der Medizintechnik dreht sich bei horizontalen Systemen nicht das Röntgengerät um den Prüfkörper. Hier dreht sich das Prüfteil um 360 Grad“, erklärt Peter Kramm, Produktmanager bei Yxlon.
Beim FF20 CT wird das Prüfteil extrem nah an die Röntgenröhre gebracht. Dadurch können sehr kleine Bauteile in starker Vergrößerung dargestellt werden. Dank des extrem kleinen Röntgenbrennflecks der eingebauten Mikrofokus-Röntgenröhre werden Prüfergebnisse mit sehr hoher Auflösung erreicht. Mit diesem System kann bei Bildgüte-Prüfkörpern noch ein Drahtabstand von 600 nm erkannt werden, weshalb es sich ideal für den Einsatz in der Halbleiter- und Elektronikindustrie, also auch in der Medizintechnik oder Materialwissenschaft eignet.
Das FF35 CT deckt eine wesentlich größere Anwendungsbandbreite ab und ist zusätzlich mit noch einer leistungsstärkeren Röntgeneinheit ausgestattet, wobei das Prüfteil typischerweise etwas weiter weg von der Röntgenröhre positioniert wird. Mit diesem CT-System können somit auch Gussteile und Baugruppen bis 30 kg für die Automobil-, Elektronik- und Luftfahrtindustrie sowie die Medizintechnik geprüft werden.
Beide CT-Systeme sind mit einer Touch-Bedienung versehen. Nach dem Motto „Beladen und Loslegen“ verfügen die CT-Systeme über eine einfache Prüfteilpositionierung sowie eine automatische Kalibrierung des gesamten Prüfraums mit integriertem vollautomatischem Kollisionsschutz. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems verfügen diese über einen umfangreichen „Health Monitor“, mit dem unter anderem der Zustand beziehungsweise die Betriebsstunden der verbauten Komponenten überwacht werden. Über einen Fernzugriff, zum Beispiel mittels Tablet-PC oder Smartphone, kann sich der Bediener nach Bedarf über den Status des Health Monitors oder den Status der aktuell laufenden Prüfung informieren.
Dem hochgenauen Positionieren des Prüfteils kommt bei den Prüfanwendungen eine entscheidende Bedeutung zu. Zur Rotation des Prüfteils arbeiten herkömmliche Systeme häufig mit luftgelagerten Rundtischen. Sie bieten den Vorteil eines äußerst exakten Rundlaufs der Drehachse im unbelasteten Zustand, der für die präzise Positionierung ausschlaggebend ist. „Die Güte des Drehtisch-Rundlaufs im unbelasteten Zustand ist für uns zwar ebenfalls eine sehr wichtige Anforderung. Doch wir wollen die Drehtische auch mit Prüfkörpern bis 30 kg belasten. Deshalb haben wir einen neuen Weg beschritten und einen wälzgelagerten Drehtisch entwickelt“, erklärt Andreas Mecke, Systemingenieur bei Yxlon.
Der Drehtisch des FF20 CT ist bis 20 kg belastbar, das größere System kann Prüfteile bis 30 kg aufnehmen. „Ein wichtiges Kriterium war, dass die Drehtische durch die Last nicht einfedern oder verkippen. Dadurch können beachtliche Rundlauffehler entstehen – die größte Schwachstelle von Luftlagern“, so Mecke weiter.
Hier bieten die eingesetzten Winkelmessmodule MRP von Heidenhain deutliche Vorteile. Sie vereinen die positiven Eigenschaften einer Luftlagerung, also die hohe Führungsgenauigkeit, mit denen einer Wälzlagerung, die hohe Steifigkeit. Beim luftgelagerten System beträgt die Kippsteifigkeit typischerweise 33 Nm/mrad, die Winkelmessmodule erreichen dagegen 102 Nm/mrad (FF20 CT) beziehungsweise über 1000 Nm/mrad (FF35 CT). In der Praxis resultieren aus diesen Werten eine höhere Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse.
Des Weiteren muss die Winkelabweichung beim Rotieren der Achse so klein wie möglich sein. Das erfordert ein hochpräzises rotatorisches Messsystem. Beim luftgelagerten Drehtisch muss dieses Messsystem zusätzlich angebracht werden, wodurch die Systemgenauigkeit sinkt.
„Bei der Lösung von Heidenhain bilden Lagerung und Messgerät eine steife, kompakte Einheit direkt an der Wirkstelle“, so Mecke. Axel Klein, Projektleiter bei Yxlon, ergänzt: „Durch diese Eigenschaften erreichen wir auch eine bessere thermische Stabilität gegenüber luftgelagerten Systemen, da diese Einheit überaus unempfindlich auf Wärmeeinflüsse reagiert.“
„Außerdem werden auch Fehler vermieden, wie sie beim Einbau einer konventionellen Lagerung auftreten können“, erläutert Christian Marossy aus dem Technischen Verkauf von Heidenhain. „Alle Komponenten der Winkelmessmodule sind schon bei der Fertigung exakt zueinander ausgerichtet. Für den Anwender sind keine sensiblen Ausrichtprozesse mehr nötig. Der Kunde erhält eine spezifizierte Lagerqualität und Messgerätegenauigkeit.“
Weitere Vorteile ergeben sich für den Anwender: Mit dem absoluten Winkelmessmodul hat er die Vorteile der Endat 2.2-Schnittstelle inklusive: Sie vereinfacht die Parametrierung und macht eine Referenzierung der Achse unnötig. Zudem ist durch die dauergeschmierten Wälzlager keine Wartung der Drehachsen nötig. Der notwendige und regelmäßige Filterwechsel für ein luftgelagertes System entfällt ebenso wie die für die Druckluftversorgung der Luftlager anfallenden Betriebskosten. ■
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