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Was ist ein Linear-Encoder?

Ein Linear-Encoder ist ein Gerät, das mit Hilfe eines Sensors die lineare Position eines sich bewegenden Geräts erfasst.

Es gibt zwei Typen: inkrementelle Typen, die den zurückgelegten Weg entsprechend dem zurückgelegten Betrag ausgeben, und absolute Typen, die die absolute Position ausgeben. Beim absoluten Typ ist die aktuelle Position beim Wiedereinschalten bekannt, unabhängig davon, unter welchen Bedingungen das Gerät ausgeschaltet wurde.

Neben der zuverlässigen Messung in digitaler Form kann das Messgerät auch an einen PC oder ein anderes Gerät angeschlossen werden, um die Messergebnisse einfach und zuverlässig aufzuzeichnen.

Anwendungen für Linear-Encoder

Linear-Encoder werden in industriellen Geräten eingesetzt, die mit Hilfe von Motoren, Hydraulik oder Pneumatik positioniert werden müssen und bei denen eine mehrfache hochpräzise Positionierung erforderlich ist.

Typische Anwendungen sind Messmaschinen, Komparatoren, Präzisionsgeräte für Längenmesssysteme, Prüfgeräte und Messgeräte für die Halbleiterfertigung.

Funktionsweise von Linear-Encodern

Ein Linear-Encoder besteht aus zwei Komponenten: einem linearen Maßstab mit einer eingebauten Skala zur Positionserfassung und einem Sensor, der den Maßstab abliest.

Es gibt zwei Arten von Positionserfassungsmethoden: optische und magnetische.

1. optische Linear-Encoder

Optische Linear-Encoder haben einen Schlitz oder einen Reflektor an der Maßstabsposition und bestimmen die Position danach, ob Licht durch den Schlitz fällt oder, im Falle eines Reflektors, ob Licht zurückgeworfen wird.

Sie werden für hochpräzise und hochauflösende Anwendungen eingesetzt, benötigen jedoch eine Abdeckung für den Einsatz in Umgebungen, in denen Wasser, Öl oder Staub entstehen können. Der Aufbau ist in der Regel komplex und groß, da sich der Sensor während der Abdeckung bewegen muss.

2. Magnetische Linear-Encoder

Magnetische Linear-Encoder haben eine magnetische Kraft an der Maßstabsposition und bestimmen die Position durch Erfassen von Änderungen der Magnetkraft. Aufgrund ihrer magnetischen Sensorstruktur sind sie wasser-, öl- und staubbeständig und zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau und ihre kompakte Größe aus.

Absolute Typen haben ein bestimmtes Muster von Schlitzen, Reflektoren und Magnetkraft auf der Maßstabsseite und verwenden eine Kombination von Mustern zur Bestimmung der absoluten Position. Da das Muster jedoch unzureichend ist, wenn der Abstand verloren geht, wird es manchmal in Verbindung mit einem Hilfsmechanismus verwendet, um die Position zu bestimmen.

Inkrementale Typen erzeugen jedes Mal ein Impulssignal, wenn sie eine bestimmte Strecke zurücklegen. Da es bei kontinuierlichem Betrieb zu Fluchtungsfehlern kommen kann, ist eine periodische Referenzfahrt erforderlich.

Weitere Informationen zu Linear-Encodern

1. Höhere Präzision bei der Positionserfassung

Der rasante Fortschritt bei den Halbleitern hat zu einer Entwicklung der Halbleiterindustrie geführt, die gemäß dem Mooreschen Gesetz eine höhere Integration aufweist. Dieser Fortschritt in der Halbleiterindustrie hat sich auch auf verschiedene elektronische Geräte ausgewirkt, so dass die verschiedenen Produkte immer stärker elektronisch gesteuert und hochpräzise werden.

Mit zunehmender Integration und Dichte muss die Präzision der Fertigungsanlagen und Maschinenteile, die zur Herstellung von Halbleitern verwendet werden, erhöht werden, so dass es wichtig ist, die Präzision der Positionserfassung zu erhöhen. Eine präzise Positionssteuerung in Halbleiterfertigungsanlagen und Werkzeugmaschinen erfordert einen Aktuator, der ein Objekt bewegt, und ein Mittel zur Erfassung der genauen Position dieses Aktuators.

Daher werden Linear-Encoder eingesetzt, die eine lineare, präzise Positionserfassung ermöglichen. Maßstäbe und Detektoren werden an den beweglichen bzw. stationären Teilen angebracht, um Abstände präzise zu erfassen.

2. Auflösung und Montage von Linear-Encodern

Linear-Encoder werden häufig in Präzisionsgeräten in Werkzeugmaschinen und in der Halbleiterfertigung eingesetzt, da sie Positionen mit hoher Genauigkeit messen können. Sie sind üblicherweise mit Auflösungen in der Größenordnung von Mikrometern oder sogar unter Mikrometern erhältlich.

Die Befestigungsmethode und die Präzision, mit der Linear-Encoder konstruiert sind, sind wichtig für ihre Genauigkeit. Die für die Leistung des Linear-Encoders erforderliche Montagegenauigkeit ist in den jeweiligen Produkt- und Herstelleranleitungen angegeben.

Die Genauigkeit von Linear-Encodern liegt in der Größenordnung von Mikrometern, so dass eine Montagegenauigkeit von weniger als 1 mm für jeden der Bereiche Sensor-zu-Maßstab-Abstand, Gieren, Rollen und Neigen erforderlich ist. Falls erforderlich, werden Präzisionsvorrichtungen für die Montage entworfen und hergestellt, und die Einstellungen werden während der Montage manuell vorgenommen.

Was ist eine Linearwelle?

Linearwellen sind verschleißfeste, hochpräzise Rundstäbe, die als Führungen bei linearen (hin- und hergehenden) Bewegungen verwendet werden.

Der Außendurchmesser der Welle wird angepasst und ist im Allgemeinen in f8, g6 und h5 erhältlich.

Zu den Werkstoffen gehören Eisen (mit Oberflächenbehandlung wie z. B. Hartverchromung) und rostfreier Stahl, der durch Induktionshärtung in einen festen Oberflächenzustand versetzt werden kann.

Die Formen sind nicht nur gerade, sondern können auch rohrförmig oder abgestuft, mit Gewinde an der Stirnseite, mit D-Fase oder mit Passfedernut versehen sein.

Anwendungen von Linearwellen

Linearwellen dienen als Führung bei linearen Hin- und Herbewegungen.

Linearantriebe mit Luftzylindern oder Motoren bieten keine Linearität, daher werden Linearwellen in Kombination mit stark gleitenden Teilen wie Trockenlagern oder Linearbuchsen verwendet, um die Linearität der Bewegung zu erhöhen.

Sie werden häufig in Vorrichtungen verwendet, die von Hand in einer geraden Linie bewegt werden, z. B. in einem Schraubstock.

In jüngster Zeit sind auch Linearwellenmotoren mit Linearwellen auf den Markt gekommen, die im Stillstand extrem vibrationsarm sind und sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen können; sie werden in Bearbeitungsmaschinen eingesetzt, bei denen es auf Positioniergenauigkeit ankommt.

Funktionsweise der Linearwellen

Linearwellen sind ein unverzichtbares mechanisches Bauteil für kostengünstige, hochpräzise Linearantriebe und statische Positioniergenauigkeit.

Sie sind in hohem Maße standardisiert und können durch die Auswahl aus einer Reihe von Standardprodukten sehr kostengünstig und einfach für hochpräzise lineare Bewegungen eingesetzt werden.

Linearwellen unterliegen aufgrund der ständigen Reibung des Objekts einem Verschleiß. Um die Haltbarkeit zu erhöhen, werden sie oft gehärtet, um die Oberfläche zu verstärken. Selbst wenn Sie also nach dem Kauf eine zusätzliche Bearbeitung vornehmen wollen, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass sie hart sind und nur auf einem vollwertigen Bearbeitungszentrum bearbeitet werden können.

Eine ähnliche Methode zur Erzielung eines hohen Grades an Linearität sind Linearführungen. Bei Linearführungen befindet sich der Auflagepunkt an der Stelle, an der die Last aufgebracht wird, während bei Linearwellen der Auflagepunkt von der Last entfernt ist und sie daher in Bezug auf die Festigkeit den Linearführungen unterlegen sind. Es ist üblich, Linearführungen zu verwenden, wenn hohe Präzision und Festigkeit erforderlich sind, und Linearwellen, wenn ein kostengünstiges, vereinfachtes System erforderlich ist, je nach Zweck.

Was ist ein Linearmaßstab?

Ein Linearmaßstab ist ein Gerät, das Positionen und Strecken, die auf einer geraden Linie zurückgelegt werden, mit hoher Genauigkeit misst und als elektrische Signale ausgibt. Sie werden manchmal auch als Längenmessgeräte bezeichnet.

Linearmaßstäbe lassen sich je nach Verfahrweg in zwei Typen unterteilen. Der erste ist der absolute Typ, der den Verfahrweg ausgehend von einer absoluten Position berechnet, und der zweite ist der inkrementelle Typ, der keine absolute Position hat und nur den Verfahrweg berechnet.

In Linearmaßstäben werden zwei Arten von Positionserfassungsmethoden verwendet. Es handelt sich dabei um elektromagnetische Detektoren, die mit elektromagnetischer Induktion arbeiten, und um optische Detektoren, die das Licht einer Lichtquelle lesen, indem sie es durch ein Kodierrad leiten. Die elektromagnetische Methode ist etwas weiter verbreitet als die optische.

Anwendungen von Linearmaßstäben

Linearmaßstäbe werden unter anderem in Werkzeugmaschinen und in der Halbleiterfertigung eingesetzt. Sie werden in Werkzeugmaschinen zum Ablesen und Kontrollieren des Bewegungsumfangs während des Maschinenbetriebs und in Prüfgeräten für Halbleiterbauteile zur Messung eingesetzt, insbesondere in Bereichen, in denen Präzisionsmessungen erforderlich sind.

Insbesondere elektromagnetische Linearmaßstäbe werden aufgrund ihres einfachen Aufbaus in allgemeineren Anwendungen eingesetzt. Typische Beispiele sind digitale Messschieber. Digitale Messschieber sind Messgeräte, die die Länge von zwei Punkten messen, aber aufgrund ihrer Vielseitigkeit in vielen Produktionsstätten eingesetzt werden.

Funktionsweise der Linearmaßstäbe

Das Prinzip der elektromagnetischen Linearmaßstäbe beruht auf der elektromagnetischen Induktion in der Physik. Konkret enthalten der Hauptmaßstab und der Detektor jeweils eine Spule, die eine elektromotorische Kraft erzeugt, die der Veränderung des Abstands zwischen den beiden entspricht. Die Entfernung wird indirekt gemessen, indem die durch die Bewegung erzeugte elektromotorische Kraft gemessen und in eine zurückgelegte Entfernung umgerechnet wird. Linearmaßstäbe mit elektromagnetischer Induktion haben einen einfachen Aufbau, sind unempfindlich gegen Schmutz und andere Verunreinigungen und können in vielen Fällen eingesetzt werden, eignen sich aber nicht für Umgebungen, in denen Magnetfelder erzeugt werden.

Das Prinzip der optischen Linearmaßstäbe beruht auf dem Licht, das von einem lichtemittierenden Element ausgestrahlt und von einem auf der gegenüberliegenden Seite angebrachten lichtempfangenden Element erfasst wird. Zwischen dem lichtemittierenden und dem lichtempfangenden Element befinden sich ein fester Hauptmaßstab und ein Fadenkreuzgitter. In die Hauptskala und das Fadenkreuzgitter sind Schlitze geschnitten, die Interferenzstreifen erzeugen, die zur Positionsbestimmung elektrisch umgewandelt werden.

Im Vergleich zum elektromagnetischen System ermöglicht der optische Linearmaßstab hochpräzise Messungen und ist weniger anfällig für Magnetfelder. Andererseits sind sie in der Regel etwas größer und anfälliger für externe Lichteinstrahlung auf die Oberfläche.

Weitere Informationen über Linearmaßstäbe

Anwendung von Linearmaßstäben

Linearmaßstäbe werden als Mittel zur Erfassung der genauen Position des Stellglieds und des Aktuators, der zur Bewegung des Objekts verwendet wird, in Halbleiterfertigungsanlagen, Werkzeugmaschinen usw. zur präzisen Positionskontrolle eingesetzt. Laserinterferometer und Encoder sind derzeit als Methoden zur präzisen Positionserfassung verfügbar.

Bei der Konstruktion eines Aktuators ist es üblich, dass der Aktuator auf einer linearen Bewegung in den drei Achsen (X-, Y- und Z-Achse) basiert und durch eine räumliche Bewegung, die die drei Achsen kombiniert, aufgebaut wird. Daher werden Linearmaßstäbe eingesetzt, die eine lineare Präzisionspositionserfassung ermöglichen. Die Maßstäbe und Detektoren werden an den beweglichen bzw. festen Teilen angebracht und ermöglichen eine präzise Erfassung der Abstände.

In den letzten Jahren hat es rasante Fortschritte bei den Halbleitern gegeben, und die Halbleiterindustrie entwickelt sich gemäß dem Mooreschen Gesetz mit höherer Integration weiter. Die aktuellen Fortschritte in der Halbleiterindustrie haben sich auch auf verschiedene elektronische Geräte ausgewirkt, wobei verschiedene Produkte immer stärker elektronisch gesteuert und präziser werden. Da Integration und Dichte weiter zunehmen, ist es wichtig, dass die Positionserfassungsgenauigkeit von Fertigungsanlagen für Halbleiter und Werkzeugmaschinen zur Herstellung von Maschinenteilen mit hoher Präzision ebenfalls hochgenau ist.

Einbau von Linearmaßstäben

Linearmaßstäbe werden häufig in Präzisionsausrüstungen für Werkzeugmaschinen und in der Halbleiterfertigung eingesetzt, da sie Positionen mit hoher Präzision messen können und einige Auflösungen im Mikrometerbereich oder darunter haben.

Bei der Konstruktion von Linearmaßstäben sind das Montageverfahren und die Montagegenauigkeit wichtig, um eine hohe Erfassungsgenauigkeit zu gewährleisten. Die Montagegenauigkeit für die Leistung von Linearmaßstäben ist in der Gebrauchsanweisung des jeweiligen Produkts und Herstellers beschrieben. Die Einbaumethode hängt von der Struktur des Geräts ab, in das der Linearmaßstab eingebaut wird, und muss vom Konstrukteur berücksichtigt werden.

Da die Genauigkeit des Linearmaßstabs selbst in der Größenordnung von Mikrometern liegt, ist eine Montagegenauigkeit von weniger als 1 mm für den Abstand zwischen Sensor und Maßstab, z. B. Gieren, Rollen und Nicken, erforderlich. In einigen Fällen ist es erforderlich, eine Präzisionsvorrichtung für die Montage zu entwerfen und herzustellen oder den Maßstab während der Montage manuell zu justieren.

Was ist ein Linearkugellager?

Ein Linearkugellager ist ein Wälzlager, das das Rollen einer integrierten Kugel nutzt, um eine lineare Bewegung auf einer linearen Welle zu ermöglichen. Je nach Hersteller werden sie auch als Gleitbuchsen bezeichnet.

Das Abrollen der Kugeln wird genutzt, um die Linearbuchse zu bewegen, da die Kugeln eine Abrollbewegung mit geringer Reibung ausführen, während sie in punktuellem Kontakt mit der linearen Welle stehen. Dadurch kann sich das Linearkugellager mit geringem Kraftaufwand sanft bewegen.

Da Linearkugellager selbst keine Antriebskraft haben, werden sie in Kombination mit Mechanismen wie Zylindern, Zahnriemen oder Kugelumlaufspindeln verwendet, um sich auf der Linearwelle in jede Richtung zu bewegen.

Anwendungen von Linearkugellagern

In Kombination mit linearen Wellen werden Linearkugellager in Gleitmechanismen in Präzisionsgeräten, Industriemaschinen, medizinischen Geräten, Büroautomationsgeräten und vielen anderen Arten von Geräten verwendet, bei denen leichte Lasten, Vibrationen und Stöße keine Rolle spielen.

Da Linearkugellager selbst keine Kraft haben, können sie in Kombination mit Zylindern oder Motoren verwendet werden, um eine lineare Bewegung zu ermöglichen.

Zwischen der linearen Welle und dem Linearkugellager ist eine reibungsarme und hochpräzise lineare Bewegung möglich. Beim Einsatz unter Last muss darauf geachtet werden, dass eine Durchbiegung der Linearwelle und der Betriebsumgebung vermieden wird.

Funktionsweise der Linearkugellager

Linearkugellager bestehen aus einer Außenhülse, einer Kugel und einem Käfig. Sie wird in Kombination mit einer Linearwelle verwendet und nutzt die Rollbewegung der Kugeln für eine lineare Bewegung.

Die Außenhülse besteht aus Lagerstahl mit hoher Verschleißfestigkeit und Zähigkeit, und nach einer Wärmebehandlung werden der Innen- und der Außendurchmesser geschliffen und bearbeitet. Bei linearen Bewegungen ist eine hochpräzise Positionierung möglich.

Der Käfig hat eine Führungsrille, in der die Kugel rollt. Die Kugel kann entlang der Führungsrille und der Innenfläche des Außenzylinders rollen, wobei der Abstand zwischen der Laufbahn des Außenzylinders und der Welle konstant bleibt. Aufgrund des Punktkontakts zwischen der Kugel und der linearen Welle kann sich die Kugel durch die Abrollbewegung mit einer geringen zulässigen Last, aber wenig Reibung, gleichmäßig und mit hoher Präzision bewegen.

Die Auswahl der Linearkugellager richtet sich nach der Einbaulage, der Verfahrgeschwindigkeit und der Häufigkeit der Verwendung. Beim Einsatz unter Last in horizontaler Führung wird die Durchbiegung der Linearwelle zum Problem. Beim Einsatz des Systems müssen Belastungsberechnungen durchgeführt und die Nennlebensdauer sowie die Betriebsumgebung berücksichtigt werden.

Was ist ein Proportionalzähler?

Proportionalzähler sind eine Art von Strahlungsdetektor. Sie weisen Strahlung nach, indem sie die Menge an Elektronen (Strom) messen, die durch die Ionisierung von Gasmolekülen erzeugt wird, wenn energetische Teilchen ein Gas durchdringen.

Strahlungsmessgeräte mit einem ähnlichen Prinzip sind die Ionisationskammer und der GM-Zähler (Geiger-Müller-Zähler), sie unterscheiden sich jedoch in der Höhe der Spannung, die zur Messung des Stroms angelegt wird. Ionisationskammern arbeiten in einem niedrigeren Spannungsbereich als Proportionalzähler, während GM-Zähler in einem höheren Spannungsbereich als Proportionalzähler arbeiten.

Anwendungen von Proportionalzählern

Proportionalzähler detektieren Strahlung wie Röntgenstrahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen und Neutronen und messen die Anzahl und Energie der Strahlung. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer relativ leichten Herstellung werden sie häufig als Detektoren in der akademischen Forschung und anderen Bereichen eingesetzt.

Sie werden in der Regel zur Messung der Luftdosis eingesetzt, insbesondere zum Nachweis von Neutronen und Betastrahlung. Proportionalzähler für Röntgenstrahlen werden manchmal auch als Detektoren in Röntgenfluoreszenz-Schichtdickenmessgeräten zur berührungslosen Messung z. B. der Dicke von Beschichtungen eingesetzt, da sie ein größeres Einfallsfenster haben und einen höheren Wirkungsgrad als Halbleiterdetektoren.

Funktionsweise der Proportionalzähler

Proportionalzähler sind in der Regel zylindrische Aluminiumgefäße, die mit einem Gemisch aus inerten Gasen wie Argon, Helium oder Neon, Methan oder Butan gefüllt sind und durch Anlegen einer Hochspannung an im Inneren des Rohrs gespannte Drähte betrieben werden. Das zylindrische Gefäß hat ein Einfallfenster, durch das die Strahlung in die Röhre eintritt.

Wenn die einfallende Strahlung das Gas durchdringt, wird das Gas auf seinem Weg ionisiert, wobei Elektronen und Kationen entstehen. Die erzeugten Elektronen werden als Primärelektronen bezeichnet. Die Primärelektronen werden durch das elektrische Feld in der Röhre beschleunigt, wodurch das Gas erneut ionisiert wird, und diese ionisierten Elektronen bewirken eine weitere Ionisierung, was zu einem explosionsartigen Anstieg der Elektronenzahl führt – ein Phänomen, das als Gasverstärkung bezeichnet wird. Die verstärkten Elektronen fließen in einen Draht in der Röhre, der als elektrischer Impuls erfasst wird.

Da die Anzahl der verstärkten Elektronen proportional zur Energie der einfallenden Strahlung ist, wird der Detektor als Proportionalzähler-Rohr bezeichnet. Die Verstärkungsrate der Elektronen hängt von der Art des Gases und der angelegten Spannung ab, aber wenn das Gas und die Spannung bekannt sind, kann die Energie der einfallenden Strahlung gemessen werden.

Ionisationsboxen funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip wie Proportionalzähler, arbeiten aber mit einer niedrigeren Spannung und verstärken daher das Gas nicht. Proportionalzähler haben daher den Vorteil, dass sie empfindlicher sind als Ionisationsboxen. Andererseits haben Proportionalzähler den Nachteil, dass sie die Anzahl der Primärelektronen nicht so genau messen können wie eine Ionisationskammer und eine geringere Energieauflösung haben.

Was ist eine Pulverwaage?

Eine Pulverwaage (englisch: Powder weighing machine) ist ein Messgerät, das aus zwei Komponenten besteht: einem Aufbewahrungsbehälter, in dem die zu wiegenden Pulver nach Sorten getrennt aufbewahrt werden, und einer elektronischen Waage.

Sie werden in der Regel bei Pulvern eingesetzt, bei denen es gefährlich ist, mit den bloßen Händen zu arbeiten, oder wenn die Messgenauigkeit verbessert werden soll.

Die Messung selbst erfolgt durch die Zuführung des zu messenden Pulvers aus dem Aufbewahrungsbehälter zur elektronischen Waage.

Es gibt technologische Entwicklungen, die die Bildung von Klumpen verhindern und hochpräzise Messungen gewährleisten, indem sie das Pulver dispergieren und der Waage zuführen.

Anwendungen von Pulverwaagen

Pulverwaagen werden eingesetzt, um die Pulvermenge unter Einhaltung von Temperatur und Feuchtigkeit sicher und mit hoher Genauigkeit zu messen.

Konkrete Beispiele für Anwendungen sind:

• Wiegen von Pulvern zur Isolierung, um das Mischungsverhältnis zu überprüfen.
• Wägen für die Formulierung in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung
• Wiegen für die Formulierung in der Forschung und Entwicklung von Agrochemikalien

Bei der Messung von Pulvern empfiehlt es sich, die Messungen in einem Reinraum oder in einem Raum mit konstanter Temperatur durchzuführen, da die Fließfähigkeit wichtig ist.

Einige Pulverwaagen selbst sind mit einer thermostatischen Umgebung ausgestattet.

Funktionsweise der Pulverwaagen

Hier wird die Funktionsweise der Pulverwaage erklärt.

Es gibt vier Haupttypen von Wiegemethoden für Pulverwaagen:

• (i) Art der Gewichtsverlustkontrolle

Durch Messung des Gewichts des Materials im Wiegebehälter wird eine Rückkopplungskontrolle durchgeführt und die Dosiergeschwindigkeit so gesteuert, dass sie sich dem Sollwert nähert.

• (ii) Typ Volumensteuerung

Ein System, bei dem die verschiedenen Dosierer mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit betrieben werden, um eine konstante Dosiermenge aufrechtzuerhalten.

Um die Genauigkeit der Fördermenge zu stabilisieren, ist es wichtig, das Speichervolumen im Vorratsbehälter konstant zu halten.

• (iii) Gurtsystem

Bei dieser Methode werden das Gewicht auf dem Band und die Bandgeschwindigkeit erfasst und durch Rückkopplung auf die Bandgeschwindigkeit gesteuert.

• (iv) Trichtersystem

Das Material wird in den Trichter gefüllt, nachdem ein separater Mechanismus, die so genannte Zuführvorrichtung, installiert wurde, und der Zuführvorgang wird gestoppt, wenn das eingestellte Gewicht erreicht ist.

Toyo High-Tech, Alpha und Shimadzu sind bekannte Hersteller von Pulverwaagen in der Branche.

Was ist ein Rundlaufprüfgerät?

Ein Rundlaufprüfgerät (englisch: Eccentric inspection machine) ist ein Messstativ, auf dem eine Messuhr zur vergleichenden Messung von zwei oder mehr Messobjekten montiert ist.

Sie werden normalerweise zur Messung des Rundlaufs von Wellen, Zahnrädern, Riemenscheiben usw. verwendet.

Die Messung selbst erfolgt in der Regel berührend mit einer Messuhr, und die Rundlaufprüfgeräte werden als Messständer zur Durchführung der Messung positioniert.

Anwendungen von Rundlaufprüfgeräten

Rundlaufprüfgeräte werden hauptsächlich als Vorrichtungen für die vergleichende Messung von zwei oder mehr Messobjekten verwendet.

Konkrete Anwendungsbeispiele sind:

• Fixierung von Messobjekten für Stichprobenkontrollen bei der Bearbeitung von Zahnrädern, wie z. B. Riemenscheiben.
• Fixierung von Messobjekten für die vergleichende Messung von Motorwellen.
• Fixierung von Lamellenkernen zur Rechtwinkligkeitsmessung.

Es gibt die folgenden zwei Messmethoden:

• Berührungslos mit Sensoren oder Wegmessgeräten
• Die berührende Methode mit einer Messuhr

Funktionsweise der Rundlaufprüfgeräte

In diesem Abschnitt wird das Prinzip von Rundlaufprüfgeräten beschrieben.

Rundlaufprüfgeräte sind Messtische, die zur Fixierung des Messobjekts dienen, um den Rundlauf von Wellen, Zahnrädern, Riemenscheiben usw. zu messen.

Die Einheit zur Fixierung des Messobjekts ist links und rechts auf einem hochpräzisen, nivellierten Sockel montiert, und der Teil zur Befestigung der Vorrichtung ist ein Allzweckbauteil, das je nach der Form des Messobjekts ausgetauscht werden kann.

Nach der Befestigung wird die eigentliche Messung in zwei Arten unterteilt: die berührungslose Messung, bei der Sensoren und Wegaufnehmer verwendet werden, und die berührende Messung, bei der Messuhren zum Einsatz kommen.

Da die meisten Messungen mit Messuhren durchgeführt werden, ist es notwendig, die Arbeitsabläufe vor Ort zu verbessern, um Fehler zu minimieren, die durch Unterschiede im Messpersonal verursacht werden.

Einige Modelle werden auch mit einem Stativ zur Befestigung der Messuhr geliefert.

Typische Anwendungsbeispiele sind Befestigungsanwendungen für Stichprobenkontrollen von Werkstücken in Fertigungsprozessen.

Was ist ein Verschiebungsmesser?

Ein Verschiebungsmesser (Englisch: Displacement meter) wird zur Messung von Dimensionen wie Höhe/Dicke/Breite eines Messobjekts verwendet.

Da es verschiedene Arten von Verschiebungsmessern (Wegsensoren) gibt, ist es notwendig, das geeignete Messgerät je nach erforderlicher Messgenauigkeit, Betriebsumgebung und Verwendungszweck auszuwählen.

Da es viele verschiedene Arten von Verschiebungsmessern (Wegsensoren) gibt, herrscht ein harter Wettbewerb zwischen den Herstellern, und das technologische Niveau auf diesem Gebiet hat sich deutlich verbessert.

Keyence, Mitsubishi Electric und OMRON sind die führenden Hersteller von Verschiebungsmessern in der FA-Industrie.

Anwendungen von Verschiebungsmessern

Verschiebungsmesser (Wegsensoren) sind Messgeräte, die hauptsächlich für dimensionelle Messungen, wie z. B. Höhe/Dicke/Breite des Messobjekts, verwendet werden.

Konkrete Beispiele für die Anwendung sind:

• Maßliche Messung der Dicke, Höhe und Breite bei der Bearbeitung von Zahnrädern, z. B. Riemenscheiben
• Maßkontrolle der Dicke, Höhe und Breite von Antriebsmotorenkernen
• Maßliche Messung der Höhe und Breite von Halbleitersubstraten auf der Grundlage einer dreidimensionalen Formmessung

Es gibt zwei Messmethoden:

Berührungslos unter Verwendung von Licht, Magnetfeldern/Schallwellen usw.

Berührend, das durch direkte Berührung des Objekts misst.

Funktionsweise der Verschiebungsmesser

Hier wird die Funktionsweise der Pulverwaage erklärt.

Es gibt vier Haupttypen von Wiegemethoden für Pulverwaagen:

• (i) Art der Gewichtsverlustkontrolle

Durch Messung des Gewichts des Materials im Wiegebehälter wird eine Rückkopplungskontrolle durchgeführt und die Dosiergeschwindigkeit so gesteuert, dass sie sich dem Sollwert nähert.

• (ii) Typ Volumensteuerung

Ein System, bei dem die verschiedenen Dosierer mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit betrieben werden, um eine konstante Dosiermenge aufrechtzuerhalten.

Um die Genauigkeit der Fördermenge zu stabilisieren, ist es wichtig, das Speichervolumen im Vorratsbehälter konstant zu halten.

• (iii) Gurtsystem

Bei dieser Methode werden das Gewicht auf dem Band und die Bandgeschwindigkeit erfasst und durch Rückkopplung auf die Bandgeschwindigkeit gesteuert.

• (iv) Trichtersystem

Das Material wird in den Trichter gefüllt, nachdem ein separater Mechanismus, die so genannte Zuführvorrichtung, installiert wurde, und der Zuführvorgang wird gestoppt, wenn das eingestellte Gewicht erreicht ist.

Toyo High-Tech, Alpha und Shimadzu sind bekannte Hersteller von Pulverwaagen in der Branche.

Im Zuge der jüngsten Verlagerung auf das Internet der Dinge (IoT) mit der Verbreitung der 5G-Technologie hat in den letzten Jahren auch das Hinzufügen von Funktionen, die mit verschiedenen Kommunikationsgeräten verbunden sind, Aufmerksamkeit erregt.

Kontakt-Verschiebungsmesser

Kontakt-Verschiebungsmesser verfügen über einen Wegaufnehmerkörper und ein bewegliches Teil und messen den vom beweglichen Teil zurückgelegten Weg. Die meisten Verschiebungsmesser verfügen über einen Anzeiger, der den Weg anzeigt. Der Anzeiger muss entsprechend den Spezifikationen des Verschiebungsmessers ausgewählt werden. Einige Verschiebungsmesser werden mit einer Anzeige geliefert, die mit dem Handelsnamen des Herstellers bezeichnet wird, z. B. Messuhr, digitale Messuhr, Digimatic-Anzeige usw. Diese werden hauptsächlich in der spanabhebenden Fertigung eingesetzt und gehören zum Bereich der Messwerkzeuge.

Kontakt-Verschiebungsmesser können in drei Haupttypen unterteilt werden:
1. Lineare Messgeräte, bei denen ein Messabschnitt aus dem Gehäuse herausragt, der sich ausdehnt und zusammenzieht, um relativ kurze Strecken zu messen.
2. Ein Typ, bei dem der Messabschnitt auf einer Schiene gleitet und größere Entfernungen als der oben genannte Typ messen kann.
3. Ein Typ mit einem einziehbaren Draht, der aus der Haupteinheit herausragt, genannt Drahtmessgerät. Bei allen Typen ist die messbare Entfernung auf den Bewegungsbereich der Messeinheit begrenzt. Die messbaren Abstände nehmen in der Reihenfolge 1, 2 und 3 zu, und die Genauigkeit nimmt in der Reihenfolge 3, 2 und 1 zu.

Kontaktlose Verschiebungsmesser

Im Gegensatz zu Kontakt-Verschiebungsmesser gibt es kontaktlose Verschiebungsmesser, die keine beweglichen Teile haben.

Typische kontaktlose Verschiebungsmesser sind Laser-Wegaufnehmer, Überstrom-Messwertgeber und Kapazitäts-Messwertgeber. Von diesen werden häufig Verschiebungsmesser eingesetzt. Einige Verschiebungsmesser können nicht nur die vertikale und horizontale Bewegung, sondern auch die Tiefenrichtung messen.

Kontaktlose Systeme haben den Vorteil, dass das zu messende Teil keinen Widerstand für die Bewegung bietet. Sie eignen sich auch für die Messung relativ kurzer Entfernungen mit hoher Genauigkeit, werden aber oft durch die Umgebung, in der sie eingesetzt werden, beeinträchtigt, z. B. wenn Gase oder Spritzer das Licht behindern oder wenn elektrisches Rauschen auftritt, kann die Entfernung nicht korrekt gemessen werden.

In den letzten Jahren wurde eine Kamera verwendet, um Bilder der Messstrecke aufzunehmen und die Entfernung anhand der Bilder zu messen.

Analoge Verschiebungsmesser

Bei den Verschiebungsmesser handelt es sich um kapazitive Wegsensoren. Manchmal auch als Messuhr mit Skalenscheibe bezeichnet, im Gegensatz zu einer digitalen Anzeige.

Was ist eine Funkenerodiermaschine?

Funkenerodiermaschinen sind Werkzeugmaschinen, die das Werkstück mit Hilfe der durch eine Bogenentladung erzeugten Wärme schmelzen. Sie wird hauptsächlich für die Metallbearbeitung eingesetzt, sofern das Werkstück aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, unabhängig von seiner Härte.

Die Funkenerosion (EDM) ist ein Verfahren, bei dem eine Elektrode in einer Flüssigkeit zwischen der Elektrode und dem Werkstück entladen wird, um das Werkstück durch Hitze zu schmelzen, und das geschmolzene Teil durch die Flüssigkeit abgekühlt und dispergiert wird. Auch bei der Bearbeitung harter Materialien, bei denen die Schneide dem Schneidprozess nicht standhalten kann, ist es möglich, das Werkstück in präzise Formen zu bringen.

Anwendungen von Funkenerodiermaschinen

Mit der Funkenerosion können Werkstoffe bearbeitet werden, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu bearbeiten sind. In erster Linie gibt es Anwendungen für die Bearbeitung sehr harter Materialien. Sechskantlöcher, Keilnuten und Winkelbearbeitung werden nicht durch das Schneidwerkzeug eingeschränkt.

Bei der Gewindebearbeitung kann das Erodieren zur Nachbearbeitung von Gewinden eingesetzt werden, wenn die Bearbeitung vergessen wurde und eine Abschreckung stattgefunden hat. Die Funkenerosion wird auch für die Bearbeitung kleiner, tiefer Löcher verwendet, die nicht gebohrt werden können.

Auch diagonale Löcher können leicht bearbeitet werden. Proben mit mikroskopisch kleinen Fehlern, so genannten künstlichen Fehlern, werden durch Erodieren hergestellt. In anderen Fällen eignet sich die Funkenerosion für die Bearbeitung von feinen Zahnrädern mit hoher Präzision. Das Drahterodieren mit feinem Draht erzeugt eine saubere Evolventenlinie und ein perfekt kreisförmiges Loch in der Mitte.

Funktionsweise der EDM-Bearbeitung

Beim Erodieren wird das Werkstück in eine hochisolierende Arbeitsflüssigkeit getaucht und durch wiederholte elektrische Entladungen mit einer Geschwindigkeit von 1000 bis 100 000 Mal pro Sekunde bearbeitet. Wenn die Elektrode und das Werkstück mit einem Abstand von einigen zehn Mikrometern entladen werden, erreicht das Metall eine Temperatur von mehreren tausend Grad Celsius und beginnt zu schmelzen.

Das geschmolzene Metall wird schnell durch die Arbeitsflüssigkeit abgekühlt, die verdampft und explodiert, wodurch sie von der bearbeiteten Oberfläche weggeblasen wird. Das Prinzip der Funkenerosion besteht darin, dass die Oberfläche des Werkstücks beim Abkühlen in der Arbeitsflüssigkeit abgeschabt und in Form kleiner Partikel zerstreut wird.

Arten von Funkenerodiermaschinen

Die folgenden drei Arten von Funkenerodiermaschinen sind in Gebrauch:

1. Funkenerodiermaschinen (Senkerodiermaschinen)

Funkenerodiermaschinen sind Werkzeugmaschinen, die die Form der Elektrode durch eine elektrische Entladung auf das Werkstück übertragen. Elektroden aus Kupfer oder Graphit werden in eine umgekehrte Form der zu bearbeitenden Form gebracht, und wenn die Elektrode in die Nähe des Werkstücks gebracht wird, wird eine elektrische Entladung ausgelöst, und das Werkstück wird in die entgegengesetzte Form der Elektrode gefräst. Die NC-Steuerung der Elektrode ermöglicht eine komplexe Bearbeitung in drei Dimensionen. Wird häufig für die Bearbeitung von Formen für das Harzgießen verwendet.

2. Funkenerodiermaschinen

Funkenerodiermaschinen verwenden sehr dünne Drähte mit Durchmessern zwischen 0,05 mm und 0,3 mm als Elektroden für die EDM-Bearbeitung. Häufig wird Messingdraht verwendet, und der Draht wird durch eine numerische Steuerung (NC) geführt, um das Werkstück in die gewünschte Form zu schneiden, auch bekannt als WEDM.

Funkenerodiermaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass sie keine Bearbeitung von Elektroden erfordern und dass sie sehr dünne Drähte zum Schneiden verwenden, was zu einem minimalen Materialverlust führt. Es ist nicht möglich, Formen mit Boden zu bearbeiten, die nicht durchdrungen werden können. Sie werden z. B. für die Bearbeitung von Presswerkzeugen eingesetzt.

3. Funkenerodiermaschinen mit kleinen Löchern

Diese Maschinen verwenden stangen- oder rohrförmige Elektroden, um sehr feine Löcher in die Bearbeitungsflüssigkeit zu bohren, während sie das Werkstück aufschmelzen und entfernen. Sie sind in der Lage, Löcher mit einem Durchmesser von 0,1 mm oder weniger zu bohren. Die Elektrode und das Werkstück werden berührungslos bearbeitet. Wird für die Bearbeitung von Luftlöchern in Formen und Präzisionsdüsen verwendet.

Aufbau der Funkenerodiermaschinen

Eine Funkenerodiermaschine besteht aus drei Teilen: der Maschine, die das Metall bearbeitet, der Steuereinheit, die die Maschine steuert, und der Versorgungseinheit, die die Bearbeitungsflüssigkeit zuführt.

1. Haupteinheit der Funkenerodiermaschine

Die Bearbeitungsmaschine verfügt über Elektroden, die das Metall bearbeiten, und die Elektroden werden gegen das zu bearbeitende Metall gedrückt, während die Bearbeitungsflüssigkeit aus den Düsen gesprüht wird. Da der Bereich, in dem das Erodieren stattfindet, mit der richtigen Menge an Bearbeitungsflüssigkeit gefüllt sein muss, ist um den Umfang herum ein Bearbeitungstank vorgesehen. Ein Flüssigkeitsstandregler ist vorhanden.

2. Bearbeitungssteuerungseinheit

Die Bearbeitungssteuerungseinheit ist eine wesentliche Funktion von NC-Werkzeugmaschinen. Durch die Eingabe von Daten in das Bearbeitungsprogramm ermöglicht sie es, immer wieder genau dasselbe bearbeitete Produkt mit hoher Genauigkeit herzustellen.

3. Vorrichtung zur Versorgung mit Bearbeitungsflüssigkeit

Die elektrische Entladung ist ein Phänomen, bei dem Elektrizität durch ein isolierendes Gas oder eine Flüssigkeit fließt und die Bearbeitungsflüssigkeit als Isolator wirkt. Als Hauptbestandteil wird Wasser oder Öl verwendet. Es ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der Funkenerosion und spielt auch eine Rolle bei der Kühlung und der Beseitigung von Bearbeitungsrückständen.

Weitere Informationen über Funkenerodiermaschinen

Merkmale von Funkenerodiermaschinen

Funkenerodiermaschinen zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie auch sehr harte Werkstoffe problemlos bearbeiten können. Darüber hinaus ist eine Präzisionsbearbeitung bis auf wenige Mikrometer und die Bearbeitung komplexer Formen möglich.

Da es sich beim Erodieren um ein berührungsloses Bearbeitungsverfahren ohne physischen Kontakt zwischen Elektrode und Werkstück handelt, zeichnet es sich dadurch aus, dass Genauigkeitsfehler aufgrund von Verformungen des Werkstücks unwahrscheinlich sind. Selbst dünne Bleche können problemlos bearbeitet werden.

Beim Schneiden entstehen in der Regel Grate, beim Erodieren jedoch nicht, so dass ein Entgratungsprozess überflüssig ist. Da keine Klingen verwendet werden, können auch Innenecken genau bearbeitet werden. Außerdem können tiefe Nuten und Löcher mit einer Breite von weniger als 0,1 mm bearbeitet werden.

Die Funkenerosion hat auch ihre Schwächen. Beim Erodieren wird das Werkstück nach und nach aufgeschmolzen, so dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit langsam ist. Außerdem werden viele Verbrauchsmaterialien wie Elektroden benötigt, und das Verfahren ist nicht für die Massenproduktion geeignet.

Was ist ein Schwebekörper-Durchflussmesser?

Ein Schwebekörper-Durchflussmesser (englisch: Area flow meter) misst die Menge eines Fluids, z. B. Gas oder Luft, die sich von einer Position zu einer anderen bewegt.

Da es viele verschiedene Arten von Schwebekörper-Durchflussmesser gibt, ist es notwendig, das geeignete Messgerät je nach erforderlicher Messgenauigkeit, Betriebsumgebung und Verwendungszweck auszuwählen.

Das Vorhandensein vieler verschiedener Typen von Schwebekörper-Durchflussmesser hat zu einem starken Wettbewerb zwischen den Herstellern geführt, und der Stand der Technik hat sich in diesem Bereich erheblich verbessert.

Messgeräte für die Durchflussmessung von Flüssigkeiten oder Gasen, für die Messung von Spülflüssigkeiten oder Gasen usw.

Anwendungen von Schwebekörper-Durchflussmessern

Schwebekörper-Durchflussmesser sind Messgeräte, die in erster Linie zur Durchflussmessung von Flüssigkeiten oder Gasen, zur Messung von Spülflüssigkeiten oder -gasen usw. eingesetzt werden.

Zu den spezifischen Anwendungsfällen gehören die folgenden:

• Durchflussmessung bei der Injektion von Chemikalien
• Durchflussmessung unter hohem Druck auf Offshore-Ölplattformen
• Messung der Versorgung von Haushalten mit Stadtgas

Es gibt auch zwei Messmethoden, die berührende und die berührungslose, so dass es wichtig ist, die Methode zu wählen, die sich am besten für die Anwendung und den Verwendungszweck eignet.

• Berührungslose Methode mit Hilfe von Magnetfeldern/Schallwellen usw.
• Berührende Methode, bei der die Messung direkt durch das Objekt hindurch erfolgt

Funktionsweise von Schwebekörper-Durchflussmessern

In diesem Abschnitt wird die Funktionsweise von Schwebekörper-Durchflussmessern beschrieben.

Ein Schwebekörper-Durchflussmesser besteht aus einem verjüngten Rohr und Befestigungselementen (z. B. Gelenken).

Das konische Rohr wird durch die Kraft, die durch den Druckunterschied entsteht, nach oben gedrückt, wenn ein Fluid (Flüssigkeit, Gas oder Dampf) durch das Rohr fließt.

Mit zunehmender Verteilungsfläche des Spalts zwischen dem konischen Rohr und dem oben genannten, nimmt die Druckdifferenz ab und der Schwebekörper befindet sich in einer Gleichgewichtslage zwischen seinem effektiven Gewicht und der durch die Druckdifferenz verursachten Kraft.

An diesem Punkt ist die Durchflussfläche, die durch die Position des Schwebekörpers im konischen Rohr bestimmt wird, gleich der Durchflussmenge durch das Rohr, so dass die Position erkannt und die Durchflussmenge gemessen werden kann.

Keyence, Flow, Omron und Brocks sind bekannte Hersteller von Schwebekörper-Durchflussmessern in der Industrie.