Um den Anforderungen der sich ständig weiterentwickelnden Werkzeugmaschinenindustrie und Halbleiterindustrie zu entsprechen, müssen wir kontinuierlich unsere Entwicklung vorantreiben. Basierend auf den Anforderungen unsere Kunden und der Tendenz des Marktes arbeiten wir kontinuierlich an der Weiterentwicklung unser Produkt “Roadmap”. Diese Umzusetzen scheuen wir keine Anstrengungen. Um neue Geräte und Messsysteme mit pm Auflösung zu entwickeln, müssen gleichzeitig Qualitätssicherungssysteme geschaffen werden, die dies auch ermöglichen. Auch Konstruktions- und Entwicklungsverfahren müssen ständig weiterentwickelt werden. Ingenieure auf den Gebieten der Physik, Chemie, Elektronik, Maschinenbau und Software arbeiten gemeinsam daran, die Funktionen von Magnescales und Laserscales noch weiter zu verbessern.
Mechanische Konstruktion
Umsetzbare Simulationen mit FEM Analyse
Signalverzögerungstests mit LSI-Verdrahtung
Die neuen absoluten Magnescale sind die ersten hochgenauen magnetischen Messsystem mit einer Auflösung von 0,01 µm. Vergleichbar mit einem optischen Messsystem, welches Änderungen der Lichtstärke an einem Gitter wahrnimmt, erkennt der Kopf eines magnetischen Messsystems die Magnetfeldstärke einer magnetischen Teilung. Um bei einem magnetischen Messsystem eine hohe Auflösung zu erzielen, ist eine qualitativ hochwertige magnetische Teilung und ein verzerrungsarmer Kopf erforderlich. Wir haben mithilfe unserer spezialisierten Produktions- und Fertigungsanlagen ein magnetisches Material mit hoher Dichte und der für den Einsatz in unterschiedlichen Umgebungen erforderlichen Robustheit entwickelt. Die Köpfe werden mit HDD-verbesserten magnetischen Widerstandselementen (MR) hergestellt. Die einzigartige Struktur der MR Elemente im Lesekopf ermöglicht die Erfassung von magnetischen Signalen mit hoher Genauigkeit und minimaler Verzerrung.
Um die absolute Positionserfassung zu realisieren haben wir eine magnetische M-Code-Signalerkennung entwickelt. Aufgrund einer speziell entwickelten und einzigartigen Korrekturschaltung werden die negativen Auswirkungen der DC-Signalzusammensetzung sowie Phasen- und Amplitudenungleichgewicht zwischen Sinus- und Cosinus-Signalen beseitigt und schließlich bei hoher Auflösung und Präzision mit dem M-Code synchronisiert, um eine absolute Position zu bilden. Der neue absolute Magnescale funktioniert dank Magnettechnologie in rauer Produktionsumgebung mit Ölnebel oder Feuchtigkeit, d.h. an Orten, an denen der Einsatz von optischen Messsystemen mit Lichtgitter sehr schwierig wäre. Die Magnescale Messsysteme haben aufgrund ihres Aufbaues aus Stahl den gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten wie Stahl bzw. Gusseisen, das als Ausgangsmaterial für die Werkzeugmaschinen dient. Dadurch verhält sich das magnetische Messsystem bei Temperaturschwankungen der Umgebung wie die Werkzeugmaschine und trägt damit zur Erhöhung der Genauigkeit bei.
Die Magnescale Messsysteme erreichen eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit.
Bild der Magnetisierung eines Maßstabes
Hochpräzises Messsystem mit langem Messbereich
Der Laserscale, welcher aus einen Halbleiter-Laser und einem Holographischen Maßstab besteht, ist eine Sonderform eines Beugungsgitterlaserinterferometers. Wie anhand des Funktionsschemas erläutert wird, passiert der Laser den polarisierenden Strahlteiler und wird dadurch in P- und S-Welle aufgeteilt. Der geteilte Laserstrahl wird von einem 550-nm-Hologrammgitter auf einen Spiegel mit einer 4-nm-Phasenplatte abgelenkt. Die P- und die S-Welle werden vom Spiegel reflektiert sowie polarisiert und zurück zum Hologrammgitter reflektiert, wo sie zum zweiten Mal gebeugt werden. Nach der Beugung kehrt der Laserstrahl zum Beamsplitter zurück. Da P- und S-Welle polarisiert wurden, wird der Laserstrahl in die Richtung der Sensoren reflektiert und dort zur Interfenze gebracht und ausgewertet. Bei normalen Interferometern können sich Temperaturschwankungen auf die Wellenlänge der Lichtquelle auswirken, oder Änderungen des Brechungsindex der Luft können Fehler hervorrufen. Der symmetrische Strahlengang des Laserscales Kompensiert jedoch diese Auswirkungen von Wellenlängenänderungen und -schwankungen des Lichts sowie der Druckänderungen der Luft. Aufgrund der doppelten Beugung wird die Signalperiode im Interferenzsignal vervierfacht. Infolgedessen wird vom Empfänger ein Positionssignal mit einer 138-nm-Wellenlänge erfasst. Da die Signalausbeute des Beugungsgitters sehr hoch ist, hat das Signal ein sehr hohes S/N-Verhältnis. Dadurch kann durch Interpolation eine Auflösung von bis zu 17 pm erzeugt werden.
Eine Auflösung von 17 pm entspricht 1/3 der Länge eines Wasserstoffatoms. Durch die Nutzung unserer Lasertechnologie, bieten die Laserscales nicht nur eine hohe Auflösung, Genauigkeit und Stabilität, sondern auch eine hohe Ansprechgeschwindigkeit. Die nächste Generation von 2D Laserscale ist bereits in unserer Entwicklung um die zukünftigen Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen.
Laserscale-Funktionsschema
