Schnurgerade bis aufs μ 1

Eines vorab: In der Lasermesstechnik steckt jede Menge Know-how. Eingesetzt wird die Laservermessung überall dort, wo man auf eine hohe Ablaufgenauigkeit linearer Bewegungen oder auf eine hohe Absolutgenauigkeit angewiesen ist. Doch lesen Sie selbst.

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 bei-spielsweise hochpräzise Bauteile für die Produktronik- oder Elektronikindustrie nur mit einer µ-genauen Führung entlang der kompletten Achse realisieren. Bei der Montage und Prüfung solcher Systeme, aber auch bei der Fehlersuche nach einer Crashfahrt leistet die Laservermessung einen wertvollen Dienst: Sie erkennt selbst kleinste Bewegungsfehler und liefert die entscheidende Grundlage für deren Korrektur.

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, so genannte Laser-Interferometer, ermitteln die hierfür notwendigen, hoch genauen Daten.

Justage parallel zur Achse
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, die so genannten Interferenzstreifen oder -ringe. Aus ihnen lassen sich Entfernungen, Winkelabweichungen und Brechzahlen ermitteln. Laser-Interferometer werden zum einen in Forschungs- und Laboranwendungen eingesetzt. Zum anderen immer häufiger auch 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 aufge-teilt. Ein Messgerät überlagert die reflektierten phasen- und frequenzgleichen Wel-lenfronten 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 Ab-nahmekriterien 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 hoch genauen Vermessung von Linearsystemen häufig auf Vergleichsdaten zu-rückgegriffen wird, hat derzeit die Auswertung nach VDI-Regeln noch die größere Bedeutung. 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 wichtige Rolle.

Auf Basis der Abweichungen können die vermessenen Systeme sehr präzise kor-rigiert werden. Dies geschieht zum einen mechanisch, indem die Baugruppen und Komponenten optimal zueinander ausgerichtet werden. Zum anderen werden beim so genannten Mapping systematische Abweichungen, wie etwa die Umkehrspanne oder die Positionsabweichungen, über eine Fehlertabelle in der Maschinensteuerung kompensiert.

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. Hinzu kommen weitere Vorteile:

  • Die präzise Ausrichtung der Systemkomponenten minimiert deren Verschleiß und sorgt für eine lange Lebensdauer des Gesamtsystems.
  • Die Laservermessung liefert die Grundlage für Dokumentation und Qualitätssi-cherung und sie stärkt die Kompetenz von Anlagenbauern und Systemintegratoren.
  • Sie vereinfacht die Fehlersuche und spart Zeit bei Problemen mit einer beste-henden Anlage, beispielsweise nach einer Crashfahrt.

Als einer der Kompetenzführer in der Automation bietet Schunk neben seinem umfassenden Programm an Standardmodulen und individuellen Baugruppen als Serviceleistung seit kurzem auch die Laservermessung an. Auf diese Weise können insbesondere Anlagenbauer und Systemintegratoren sicherstellen und dokumentieren, dass die von ihnen gelieferten Systeme alle Anforderungen präzise erfüllen. Damit einher geht ein Dreifach-Nutzen:

  • Sie können auf Grundlage der Messergebnisse ihre Systeme optimieren und damit die Prozesssicherheit und Lebensdauer spürbar steigern.
  • Sie erhalten aussagefähige Protokolle über die Genauigkeiten der Systeme und können diese in die Dokumentation integrieren.
  • Bei Reklamationen können sie die Mess-ergebnisse als Hilfestellung nutzen.

Mit Hilfe mobiler Laser-Interferometer vermisst Schunk die Systeme auch direkt vor Ort. 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.

Technik im Detail
Das Laserprinzip in Kürze
Als Kompetenzführer in der Automation bietet Schunk neben seinem umfassenden Programm an Standardmodulen und individuellen Baugruppen als Serviceleistung seit kurzem auch die Laservermessung an. Und wie funktioniert das Ganze?

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, die so genannten Interferenzstreifen oder -ringe. Aus ihnen lassen sich Entfernungen, Winkelabweichungen und Brechzahlen ermitteln.