Sensoren zur Erfassung von Wegen und Winkeln

Zusammenfassung

Die präzise Zuordnung von Werkzeug und Werkstück ist das Kerngeschäft in der Fertigungstechnik. Dazu werden die gebräuchlichen Verfahren und Sensoren zur Weg‐ und Winkelmessung vorgestellt. Das sind z. B. Codescheiben und ‐lineale, Resolver, Potenziometer, Inkrementalgeber und spezielle Transformatoren. Die analogen und digitalen Verfahren wie Laufzeitmessung, V‐Abtastung bei Codelinealen, Phasenmessung, Triangulation und magnetische Effekte werden besprochen und illustriert. Für Neigungssensoren werden ebenfalls Lösungen gezeigt, bei denen verschiedene physikalische Effekte ausgenutzt werden, Es wird gezeigt, wo Fehler entstehen können: Kopplungsart, Anordnung im Kraftfluss und Mehrfachreflexion bei der Triangulation. Bei drehenden und schiebenden Bewegungen wird auch die Erkennung der Richtung benötigt. Lösungen dazu werden angegeben und kommentiert. Weg‐ und Winkelmesssysteme dienen hauptsächlich zur Erfassung des Istwertes der Relativposition von Werkstück und Werkzeug in einer Maschine. Die Positionserfassung erfolgt im Bearbeitungsprozess in der Regel mittelbar, d. h. nicht direkt am Werkstück, sondern an einer Maßverkörperung. Die Art der Maßverkörperung hat insbesondere Einfluss auf die Genauigkeit der Positionsbestimmung sowie auf das regelungstechnische Verhalten eines geschlossenen Positionsregelkreises [1–3]. Die Forderungen an die Auflösung der Messsysteme liegen bei NC‐Maschinen bei 0,001 Millimeter bzw. bei 0,001 Grad, teilweise auch darunter.