Die Messgenauigkeit einer Videomessmaschine hängt nicht nur vom optischen System und den Softwarealgorithmen ab – die Grundkonstruktion und das Antriebssystem spielen eine ebenso entscheidende Rolle für den langfristigen Erhalt der Genauigkeit. Ob eine Maschine ihre Werksgenauigkeit nach jahrelangem Einsatz beibehält oder merkliche Verschlechterungen aufweist, hängt maßgeblich von der Wahl des Konstruktionsmaterials und der Auslegung des Antriebssystems ab.
1. Grundmaterial und strukturelle Stabilität
Die Basis bildet den Genauigkeitsbezugspunkt für das gesamte Messsystem . Ihre Stabilität beeinflusst direkt die relative Position von Linearmaßstab, Führungsschiene und Säule, was wiederum die Langzeitstabilität des Messkoordinatensystems bedingt. Die beiden in Videomessgeräten üblicherweise verwendeten Basismaterialien sind Granit und Gusseisen.
Granit bietet folgende Vorteile: einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch er weniger temperaturempfindlich ist als Metalle; minimale Eigenspannungen nach langfristiger natürlicher Alterung, sodass er sich im Gegensatz zu Gusseisen nicht durch Spannungsabbau verformt; und eine dichte Struktur mit geringer Wasseraufnahme, die für Formstabilität in normalen Werkstattumgebungen sorgt. Gusseisenfundamente bieten eine höhere Dämpfung und bessere Schwingungsdämpfung und können in komplexen Geometrien gegossen werden; allerdings ist ihr Wärmeausdehnungskoeffizient höher als der von Granit, und die Gusseigenspannungen müssen durch künstliche Alterung abgebaut werden – ist die Alterung unzureichend, kann sich das Fundament im Laufe der Zeit langsam verformen.
Das JATEN JTDIM-200 verwendet eine Granitbasis als Instrumentenfuß, kombiniert mit präzisen linearen Skalen – beide Konfigurationen sind in der offiziellen Produktdokumentation explizit aufgeführt. Die Granitbasis trägt dazu bei, den Einfluss von Umgebungstemperaturschwankungen auf die Genauigkeit zu reduzieren und so die Konsistenz des Messsystems in Standardprüfumgebungen zu gewährleisten.
2. Antriebssystem und Positioniergenauigkeit
Das Antriebssystem positioniert den Messtisch entlang der X-, Y- und Z-Achse; seine Positioniergenauigkeit und Bewegungsstabilität beeinflussen direkt die Messwiederholbarkeit. Die beiden wichtigsten Antriebstypen für Videomessgeräte sind Servoantriebe und Schrittmotorantriebe.
Ein Servoantriebssystem ermöglicht die Positionsregelung mittels eines Servomotors in Kombination mit einem geschlossenen oder halbgeschlossenen Regelkreis und bietet so hohe Positioniergenauigkeit, schnelle Reaktionszeiten und gleichmäßige Bewegungsabläufe. Es ermöglicht koordinierte Mehrachsenbewegungen und Hochgeschwindigkeitsmessungen bei gleichbleibender Positioniergenauigkeit. Das JATEN JTDIM3020 verwendet ein dreiachsiges Servoantriebssystem von Mitsubishi in Verbindung mit einem eigens entwickelten Messalgorithmus, der die Positioniergenauigkeit und Bewegungsstabilität in automatisierten Messszenarien gewährleistet.
Schrittmotorantriebe sind zwar kostengünstiger, können aber bei niedrigen Drehzahlen Schrittschwingungen und bei hohen Drehzahlen Schrittverluste aufweisen, was zu einer geringeren Positioniergenauigkeit und Laufruhe führt. Unabhängig vom Antriebstyp unterliegen die Getriebekomponenten (Gewindespindeln, Führungsschienen, Kupplungen usw.) im Langzeitbetrieb einem Verschleiß: Der Verschleiß der Gewindespindel erhöht den Steigungsfehler, der Verschleiß der Führungsschiene beeinträchtigt die Geradheit und der Verschleiß der Kupplung führt zu Spiel. Mit zunehmender Verschleißmasse sinkt die Messwiederholgenauigkeit und der Anzeigefehler steigt.
3. Wartung wichtiger Getriebekomponenten
Um die Genauigkeit des Antriebssystems langfristig zu gewährleisten, müssen die folgenden Komponenten regelmäßig überprüft und gewartet werden:
Leitspindel und Mutter. Die Steigungsgenauigkeit bestimmt direkt die Positioniergenauigkeit. Schmierung regelmäßig prüfen und Fett bei Bedarf nachfüllen oder ersetzen; die Spindeloberfläche auf Kratzer oder Verschleißspuren untersuchen und gegebenenfalls Steigungsfehler ausgleichen oder die Spindel austauschen.
Führungsschiene. Geradheit ist für die Genauigkeit des Messkoordinatensystems unerlässlich. Reinigen Sie die Schienenoberfläche regelmäßig, um zu verhindern, dass Staub und Späne in den Schlitten gelangen und Riefen verursachen. Prüfen Sie die Vorspannung – zu geringe Vorspannung führt zu Ruckgleiten, zu hohe Vorspannung beschleunigt den Verschleiß.
Kupplung. Das elastische Element altert mit der Zeit und kann dadurch Spiel verursachen. Überprüfen Sie den Zustand der Verbindung regelmäßig und beheben Sie Lockerungen oder Verschleißerscheinungen durch rechtzeitigen Austausch.
Lineare Skala. Lesekopf und Skalenoberfläche müssen sauber gehalten werden. Staub oder Öl beeinträchtigen das Auslesesignal und verursachen Koordinatensprünge. Reinigen Sie die Skalenoberfläche regelmäßig mit geeigneten Reinigungsmitteln und vermeiden Sie organische Lösungsmittel.
4. Wartungsunterschiede zwischen manuellen und automatischen Maschinen
Bei manuellen Videomessmaschinen entsteht der Verschleiß des Antriebssystems hauptsächlich durch die manuelle Bedienung. Unterschiede in Kraft und Geschwindigkeit beim Drehen des Handrads verursachen ungleichmäßigen Verschleiß an Spindel und Führungsschiene. Die Wartung konzentriert sich daher auf die ausreichende Schmierung von Spindel und Führungsschiene sowie auf die regelmäßige Überprüfung auf Ruckgleiten und Spiel.
Bei automatischen Videomessmaschinen (wie der JTDIM3020 ) arbeitet das Antriebssystem programmgesteuert und erzeugt so eine relativ gleichmäßige Bewegung und Kraft sowie einen relativ gleichmäßigen Verschleiß. Da automatische Maschinen jedoch eine höhere Laufleistung erreichen, sind regelmäßige Schmierung der Leitspindel, Reinigung der Führungsschienen und erneute Genauigkeitsprüfungen weiterhin unerlässlich.
5. Zusammenfassung
Die langfristige Genauigkeit hängt von der Stabilität des Konstruktionsmaterials, der Auslegung des Antriebssystems und der sorgfältigen Wartung der Getriebekomponenten ab. Ein Granitsockel bietet Vorteile hinsichtlich thermischer und Alterungsbeständigkeit, während ein Servoantriebssystem eine höhere Positioniergenauigkeit und Bewegungskonsistenz gewährleistet. Unabhängig von der Maschinenkonfiguration sind regelmäßige Wartung und der rechtzeitige Austausch verschlissener Teile notwendig, um die langfristige Zuverlässigkeit der Messdaten sicherzustellen.