Dynamische Fehlermessung erfasst Verschleiß an Vorschubantrieben

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Renishaw GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

JESSBERGER GmbH

Institut für Werkzeugmaschinen Universität Stuttgart

Für das Verfahren werden eingangsseitig die Motorlage und ausgangsseitig die Schlittenposition entsprechend Bild 1 gemessen. Im Gegensatz zu statischen Messverfahren werden sie dynamisch und damit kontinuierlich während der Bewegung der Antriebsachse erfasst, wodurch eine schnelle Durchführung der Messung gewährleistet ist. Die Übertragungsstrecke setzt sich aus den mechanischen Komponenten (Motor, KGT, Lager) zwischen dem Maschinenmesssystem und dem Referenzmesssystem am Schlitten zusammen. Die Regelung der Schlittenposition erfolgt nur über das indirekte Messsystem. Dadurch werden Übertragungsfehler nicht kompensiert, wie dies bei einem direkten Messsystem (Linearmaßstab) der Fall wäre.

Das Referenzmesssystem muss eine hohe Auflösung und geringe Messunsicherheit haben. Beides gewährleistet zum Beispiel ein Laserinterferometer. Der Abgriff der impulsförmigen Messsystemsignale – zum Beispiel TTL – geschieht dabei direkt am Messsystem oder wird durch externe Auskopplung (paralleler Signalabgriff) mit einem T-Stück ermöglicht. Die beiden Messsysteme werden jeweils an einen Zähler in einer Messeinrichtung angeschlossen. Zur Messwertbildung werden die Zähler mit einem wegproportionalen Impuls getriggert. Diese Triggerung geschieht mit Hilfe eines Impulsteilers, der während der Bewegung an definierten Positionen (konstanter Messpunktabstand) einen Impuls ausgibt.

Dieser Prozess erfolgt kontinuierlich und unabhängig von der Bewegungscharakteristik (Geschwindigkeit). Infolge der synchronen Speicherung der Positionswerte von Maschinen- und Referenzmesssystem ergibt sich aus der Differenz beider Werte direkt der Übertragungsfehler der Achse mit einer sehr hohen Genauigkeit.

Umkehrspanne liefert beste Aussagen über Zustand der Vorschubantriebe

Zur Quantifizierung des Verschleißes wird der Übertragungsfehler der Vorschubachse durch eine Kenngröße definiert. In Anlehnung an die Norm VDI/DGQ 3441 oder DIN-ISO 230-2 [1 und 2] bieten sich dazu grundsätzlich folgende mathematische Definitionen für die Kenngröße an: gemittelte Positionsabweichung auf Basis der Position, der Umkehrspanne oder der Wiederholgenauigkeit.

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