Wegmesssysteme

Herausforderungen für Werkzeugmaschinen-Messsysteme

Lineare Wegmesssysteme, auch als „Encoder“ bezeichnet, bieten genaueste Positionsmessung und höchste Prozessstabilität. Ihr Einsatz zum Aufrechterhalten der Maschinenpräzision und zum Vermeiden von „Drift“ über längere Zeiträume macht sie für eine optimierte Fertigung ideal geeignet. Renishaw plante daher, ein Wegmesssystem zu entwickeln, das den drei häufigsten Herausforderungen für derartige Produkte begegnet: Installation, Leckagen und Vibrationsanfälligkeit. Corrie Fearon, Product Manager bei Renishaw, stellt hier das optische Wegmesssystem in geschlossener Bauweise FORTiS vor.

Anstatt bestehende Produkte zu replizieren, haben wir uns entschieden, aus realen Erfahrungen zu lernen und uns bei der Entwicklung eines besseren Produkts von Kundenfeedback leiten zu lassen. Zu diesem Zweck haben wir ein Partner-Entwicklungsprogramm eingeführt, an dem viele langjährige Kunden beteiligt sind, zusammen mit unserem eigenen Fertigungsteam.

Wir akzeptierten dabei von Anfang an, dass es viele Dinge gab, die wir noch nicht wussten. Daher hörten wir wichtigen Kunden der Branche genau zu, um herauszufinden, was ihnen an bestehenden Produkten gefiel und nicht gefiel. Und aus dem Feedback ging deutlich hervor, dass es drei hauptsächliche Problembereiche gab: Installation, Leckagen und Anfälligkeit gegenüber Vibrationen.

Herausforderungen bewältigen

Um der weit verbreiteten Ansicht zu begegnen, dass Wegmesssysteme für Werkzeugmaschinen schwierig zu installieren sind, hat Renishaw die FORTiS Systeme speziell für die Installation durch Bediener konzipiert. Eine intuitive Setup-LED sorgt für eine korrekte Installation gleich beim ersten Versuch und bestätigt diese durch ein einfaches blaues Licht. Dieser unkomplizierte Vorgang reduziert potenzielle Fehler und sorgt für eine schnelle und effiziente Konfiguration.

Um Leckagen zu verhindern, haben wir die Widerstandsfähigkeit der Lippendichtungen im FORTiS Messsystem gegenüber Verschleiß, Rissen und der Vielzahl von Chemikalien, die in modernen Kühlmitteln verwendet werden, deutlich verbessert. Unsere einzigartige DuraSeal™ Lippendichtung reduziert Leckagen um bis zu 70 Prozent und bietet dadurch besseren Schutz vor Kontamination.

Was Vibrationen betrifft, so ist FORTiS das einzige Wegmesssystem mit geschlossener Bauweise auf dem Markt, das mit integrierten abgestimmten Massendämpfern ausgestattet ist. Diese reduzieren die Vibrationen im Lesekopf des Geräts um mehr als 80 %, was die Steifigkeit und Positionsstabilität in Umgebungen mit hohen Vibrationen erheblich verbessert.

Reaktion auf Kundenfeedback

Wir begannen mit einem Technologie-Demonstrationsmodell und verfeinerten dies, bis wir uns sicher genug fühlten, das Wegmesssystem mit Mitgliedern des Partner-Entwicklungsprogramms zu teilen. Nachdem wir die Installationsumgebungen unserer Partner besser verstanden hatten, wurde uns klar, warum dieses Gebiet eine wichtige Verbesserung war. Es sind diese kleinen, aber wichtigen Ergänzungen, die das FORTiS Messsystem so viel besser machen.

Wir mussten außerdem nachweisen, dass das FORTiS System selbst rauesten industriellen Umgebungen gewachsen ist. Dazu haben wir verschiedene Anwender von Werkzeugmaschinen zu Rate gezogen, einschließlich solche, die High-End-Maschinen einsetzen, um Präzision im Nanometermaßstab zu erzielen. Wir haben mit Kunden gesprochen, deren Schleifmaschinen Verschmutzung durch stark abrasive Partikel erzeugen, sowie mit Betreibern von Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentren, in denen starke Stöße und Vibrationen generiert werden.

Wir haben auch mit Kunden aus der Öl- und Gasindustrie zusammengearbeitet, die ihre Maschinen an entlegenen Standorten unter extremen Wetterbedingungen einsetzen müssen, sodass nur beschränkte Wartungsaktivitäten möglich sind. Unser Ziel war dabei nicht nur, die strengsten Standards zu erfüllen, sondern sie zu übertreffen. Tests unter extremen Bedingungen belegten die Widerstandsfähigkeit des FORTiS Wegmesssystems und stellten seine Zuverlässigkeit unter Beweis.

Hochfahren der Produktion

Der Übergang von der Entwicklung im kleinen Maßstab zur Massenproduktion ist immer eine Herausforderung und das FORTiS Wegmesssystem war hier keine Ausnahme. In den frühen Phasen der Produktion waren Prozesse auf Konstruktionsebene für die Qualitätskontrolle von besonderer Bedeutung. Und beim Übergang in die Massenproduktion war es dann entscheidend wichtig, diese Qualität während der gesamten Phase aufrechtzuerhalten. Über unseren NPI-Prozess (New Product Introduction) haben wir eine strenge Qualitätskontrolle sichergestellt.

In dieser Phase arbeiteten Ingenieure aus unseren NPI-Bereichen eng mit dem Produktentwicklungsteam zusammen. Auf diese Weise konnten sie das Team schnell warnen, wenn Probleme auftraten, und Einheitlichkeit und Qualität im gesamten Ablauf gewährleisten. Als das Produkt dann in die volle Produktion überging, war das Team bereits mit jedem Detail des Prozesses vertraut. Diese kontrollierte Übergabe bedeutete, dass wir die Produktion unter Beibehaltung unserer Kontroll- und Qualitätsstandards sicher beschleunigen konnten. Im Februar 2024 wurden FORTiS Wegmesssysteme in unserer hochmodernen Produktionsanlage in Miskin, Südwales, in die Massenproduktion aufgenommen.

Das FORTiS Wegmesssystem wurde sorgfältig entwickelt, um die Herausforderungen zu bewältigen, mit denen die Werkzeugmaschinenindustrie bereits seit langem zu kämpfen hat: schwierige Installation, Anfälligkeit gegenüber Leckagen und Vibrationsempfindlichkeit. Durch das Überwindung dieser Hindernisse verbessert das FORTiS Messsystem nicht nur die Zuverlässigkeit und Präzision von Werkzeugmaschinen, sondern es setzt auch neue Maßstäbe dafür, was unter schwierigsten Umgebungen möglich ist.