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Mit höherer Genauigkeit neue Wege beschreiten
• Dr. Torsten Becker
• BOGEN Electronic GmbH
BOGEN electronic GmbH
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•  Vorstellung der BOGEN electronic GmbH
•  Entwicklung zu höherer Genauigkeit
•  Trend 1: Closed-Loop
•  Trend 2:...
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Genauigkeit, Auflösung und Wiederholgenauigkeit
•  Genauigkeit:
–  Grad der Übereinstimmung
zwischen angezeigtem u...
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Toleranzklasse IT01 für Nennmaß 100 mm bedeutet
1 µm Toleranzbreite
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Die Genauigkeitsanforderungen steigen
Ultrapräzisionsbearbeitung
Laser-Inferometer
Optische Strukturen
Magnetische...
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Das
Richtige
messen
Weniger
Aufwand
zum
Messen
Richtig
messen
Neue Wege zu mehr Genauigkeit folgen drei Trends
1
C...
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Messen, worauf es ankommt
Semi Closed Loop Closed Loop
•  Messen mit Drehencoder an
Achse oder im Motor
•  Positio...
Folie 8
Beispiel: Lineare magnetische Messung
Produktion Maßverkörperung
Erzeugen eines
magnetischen Musters
Anwendung
Aus...
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•  Außendurchmesser von
3 mm bis 2.100 mm
•  Innendurchmesser von
150 mm bis 2.000 mm
•  Auf der Flanke mit
Durchm...
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Closed Loop erfordert weniger Kompensationen
und reduziert Ungenauigkeiten
Semi Closed Loop Closed Loop
•  Temper...
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•  Ausgangssituation
–  Optische Messung
–  Messung in der Mitte
•  Auflösung bis 29 Bit = 6*10-7
•  Genauigkeit ...
Folie 12
2. Trend: Inkremental- durch Absolutmessung
ersetzen
Inkremental Absolut
•  Messen durch Zählen
•  Messen in Bezu...
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Welche Möglichkeiten gibt es zum Messen?
Einspurige, inkrementale Messung
Zweispurige, inkrementale Messung mit
R...
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Alternative Möglichkeiten zum absoluten Messen
Zweispur-Nonius-Lösung
Inkrementalspur mit Zusatzspur
Pseudorandom...
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Die Signale werden durch Interpolation verfeinert
Aus sinusförmigen
Signalverläufen können
Zwischenwerte interpol...
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•  Nach ETH/IWF erzeugen energieeffiziente Maschinen weniger
Abwärme und verbessern andere Eigenschaften
–  Höher...
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Hohe Kosten entstehen für teure Druckluftanteile 3
Quelle: ETH/IWF
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Magnetisches Messen reduziert den Druckluftbedarf
•  Optisch
•  Licht
•  Auswertung
•  Kapselung
•  Pneumatik für...
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Das
Richtige
messen
Weniger
Aufwand
zum
Messen
Richtig
messen
Neue Wege zur Genauigkeit haben drei Ziele
1
Closed...
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•  Zählen auch Sie auf magnetische Produkte
•  Vielen Dank
•  Dr.-Ing. Torsten Becker
Geschäftsführer
BOGEN Elect...
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Anhang
Folie 22
Mehr Informationen: www.bogen-electronic.com
Folie 23
•  International vocabulary of metrology — Basic and general
concepts and associated terms (VIM), Document produc...
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Mit höherer Genauigkeit neue Wege beschreiten

  1. 1. Folie 1 Mit höherer Genauigkeit neue Wege beschreiten • Dr. Torsten Becker • BOGEN Electronic GmbH BOGEN electronic GmbH Potsdamer Str. 12-13 14163 Berlin Germany Tel +49 30 810002-0 Fax +49 30 810002-60 www.bogen-electronic.com magnetics@bogen-electronic.com
  2. 2. Folie 2 •  Vorstellung der BOGEN electronic GmbH •  Entwicklung zu höherer Genauigkeit •  Trend 1: Closed-Loop •  Trend 2: Absolutmessung •  Trend 3: Energieeffizienz •  Magnetisches Messen •  BOGEN Lösungsportfolio •  Anhang Mit höherer Genauigkeit neue Wege beschreiten
  3. 3. Folie 3 Genauigkeit, Auflösung und Wiederholgenauigkeit •  Genauigkeit: –  Grad der Übereinstimmung zwischen angezeigtem und richtigem Wert •  Auflösung –  Der kleinste Bewegungsschritt, der messbar ist •  Präzision –  Früher: Wiederholgenauigkeit –  Die maximalen Abweichungen voneinander unabhängiger Ermittlungsergebnisse werden, wenn ein Prüfer ein festge- legtes Ermittlungsverfahren mehrfach unter vorgegebenen Bedingungen anwendet Meßsystem 2 3 Auflösung ZielpositionGenauigkeit Idealer Referenzmaßstab 41 -20 -15 -10 -5 0 +5 +10 +15 +20 Angezeigter Wert
  4. 4. Folie 4 Toleranzklasse IT01 für Nennmaß 100 mm bedeutet 1 µm Toleranzbreite
  5. 5. Folie 5 Die Genauigkeitsanforderungen steigen Ultrapräzisionsbearbeitung Laser-Inferometer Optische Strukturen Magnetische Strukturen Bearbeitung auf konventioneller Werkzeugmaschine IT Toleranzfelder Mikrometerschraube Schieblehre Messmittel Werkstück Maßstab Mechanische Strukturen Laserlicht
  6. 6. Folie 6 Das Richtige messen Weniger Aufwand zum Messen Richtig messen Neue Wege zu mehr Genauigkeit folgen drei Trends 1 Closed Loop 2 Absolutmessung 3 Energie- effizienz
  7. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 14. Folie 14 Alternative Möglichkeiten zum absoluten Messen Zweispur-Nonius-Lösung Inkrementalspur mit Zusatzspur Pseudorandomcode Patentiertes Spezialmuster 2
  15. 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. 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
  17. 17. Folie 17 Hohe Kosten entstehen für teure Druckluftanteile 3 Quelle: ETH/IWF
  18. 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. 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. 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
  21. 21. Folie 21 Anhang
  22. 22. Folie 22 Mehr Informationen: www.bogen-electronic.com
  23. 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

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