In der Messtechnik werden heute immer höhere Anforderungen gestellt. Jeder Industriebetrieb legt inzwischen Wert darauf, nach ISO 9000 zu fertigen oder auch die entsprechende Zertifizierung ausweisen zu können. Entsprechend hoch sind auch die Anforderungen an die messtechnischen Verfahren und Systeme, ohne die eine Fertigung hinsichtlich dieser Norm gar nicht möglich wäre. Das heißt: Moderne Messsysteme müssen immer genauere Ergebnisse in immer kürzerer Zeit und bei möglichst geringem Kostenaufwand liefern. Gerade im harten Industrieeinsatz vor Ort sind zudem robuste Systeme gefragt.
Manfred Friebe, Newall Measurement Systems Ltd., Ammerbuch
Die Messtechnik unterscheidet sich im allgemeinen in ihren Anwendungen und Anforderungen. Einerseits wird das 0,10 µm, andererseits hohe messtechnische Anforderungen aus den Bereichen Werkstatttauglichkeit, Verfahrgeschwindigkeiten, Vibrationen und sogar Schutzart IP 67 (betriebsfähig in 1 m Wassertiefe) gefordert. Ausschlaggebend sind hier zum einen die Fähigkeiten des betreffenden Messsystems, die einzuhaltenden Genauigkeiten und Toleranzen, die reproduzierbar messbar sein müssen, und eben die Umgebungsbedingungen, die bei den Messungen auftreten und keine Genauigkeits- und Qualitätseinbußen mit sich bringen dürfen. Benötigt werden vor allem Linearmesssysteme, die den Gegebenheiten vor Ort in der Fertigung und am Standort der Messung gerecht werden.
Diesen Forderungen kommt die SPHEROSYN- und MICROSYN-Technologie des englischen Herstellers Newall (DIN ISO 9000 zertifiziert) entgegen, die sich bereits weltweit bewährt hat und sich starker Nachfrage auch auf dem deutschen Markt erfreut. Der Beweis dafür zeigte sich auch in dem überaus starken Interesse auf der vergangenen EMO.
Das berührungslos arbeitende Längenmesssystem, das mit Schutzart IP 67 ausgewiesen ist, kann aufgrund dessen auch voll versenkbar eingesetzt werden und ist zudem auch mit dem CE-Zeichen ausgestattet. Das Messsystem wird bis zu einer Länge von 11 m an einem Stück geliefert und steht mit einer Messlänge bis 60 m modular zur Verfügung. In der Luftfahrtindustrie wurden bereits 32 m Messlänge realisiert. Die besonderen Vorteile bestehen in der einfachen Montage des Systems, die der Anwender selbst vor Ort vornehmen kann, und in der nahezu völligen Unempfindlichkeit gegen Öl, Späne, Emulsion, Schmutz, Staub. Durch die berührungslose Messtechnik kann und wird dieses System auch in der Lebensmittel- und der chemischen Industrie eingesetzt. Besonders interessant hat es sich auch in der Automatisierungstechnik und bei Prüfstandbauern bewährt, da Vibrationen oder Temperaturen das Messergebnis nicht beeinflussen.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip ist denkbar einfach, man muss nur drauf kommen: In einem Rohr aus Edelstahl (SPHEROSYN) und einem Rohr aus Karbonfaser (MICROSYN ) befinden sich hochpräzise Stahlkugeln. Diese werden anhand eines rückführbaren Normals in einer temperaturgeregelten Umgebung von 20°C vorbelastet und kalibriert. Der dazugehörige Lesekopf besteht aus einer Reihe von Spuleneinheiten, zusammen mit der unterstützenden Elektronik. Nach der Endmontage wird der Hohlraum des Lesekopfes mit Epoxydharz gefüllt, um Elektronik und Spuleneinheiten vollständig abzukapseln und zu schützen.
Beide Linearmesssystem SPHEROSYN und MICROSYN arbeiten nach dem Induktionsprinzip. Das heißt: eine im Lesekopf angesteuerte Spule erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das auf die Stahlkugeln im Maßstab einwirkt. Die Aufnahmespulen im Lesekopf erfassen die Schwankungen im induzierten Feld. Diese werden kombiniert und verarbeitet, um dann Signale mit variierender Sinus- und Kosinusform zu erzeugen, die durch die Axialbewegung entlang des Maßstabs verursacht wird. Der Grad der Phasenverschiebung – zwischen 0° und 360° – steht in Korrelation zur Position des Lesekopfes über einer Kugel. Die Linearmesssysteme sind als Analog- und Digitalsignal TTL-Signal oder 1 V P to P bzw. 11 µA P to P erhältlich und werden mit einem Kalibrierzertifikat ausgeliefert. Ein schneller digitaler Signalprozessor (DSP = digital speed processor) tastet die Signale ab und wandelt sie von ihrem analogen Sinus-/Kosinus-Zustand in die Differentialquadratur nach Industrienorm um. Der DSP synchronisiert ebenso das periodische Referenz-Markierungs-Signal (RM-Signal) mit den hohen A- und B-Ausgangspegeln an der entsprechenden Position.
Verfahrgeschwindigkeiten
Beide Messsysteme, sowohl das SPHEROSYN Digital als auch das MICROSYN Digital, erzeugen eine Impulsrate von 2000000 Impulsen/s, was einer Verfahrgeschwindigkeit von 20 m/s entspricht, und dies bei einer Auflösung von 10 µm oder 2 m/s bei einer Auflösung von 1 µm.
Wenn es sein muss, kann es auch mal eine „Schocktherapie“: bis zu 11 m/s², entsprechend 11 g, ebenso wie Schwingungen von 55 bis 2000 Hz vertragen. Da das Messsystem auf hochpräzisen Edelstahlkugeln basiert, spielen im Gegensatz zu anderen Materialien wie beispielsweise Glas, Stein, Aluminium, wie sie in Wettbewerbs-Systemen eingesetzt werden, hinsichtlich Temperaturschwankungen eine zu vernachlässigende Rolle.
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