Laserdickenmessung mit Mesacon Messelektronik und Hiwin-Linearachsen

Das Messprinzip basiert auf zwei gegenüberliegend positionierten Laser-Abstandssensoren.

Auf dem Gebiet der berührungslosen Dickenmessung gehört die Firma Mesacon Messelektronik aus Dresden, als Sondermaschinenbauer, mit über 60 Jahren Erfahrung und Know-how, zu den top vier Messsystem-Herstellern am Markt. Weltweit überzeugen Mesacon-Anlagen durch hochgenaue Messungen, kurze Lieferzeiten und guten Service vor Ort.

„Unsere Messsysteme lassen sich einfach in nahezu jede Fertigungslinie integrieren“, so Alexander Rasch, Prokurist von Mesacon. Insbesondere die hochgenauen laserbasierten Messsysteme sind universell für viele Prozesslinien einsetzbar. Durch die wartungsarme und kompakte Bauweise können die Lasersysteme als Plug-&-play-Lösung zur berührungslosen und legierungsunabhängigen Dickenmessung von Flachprodukten wie Metallbändern oder Platten, Folien oder Kunststoff- und Textilbahnen eingesetzt werden.

Mesacon verwendet die HM- sowie HT- und HD-Linearachsen von Hiwin als Antrieb in ihren verschiedensten Messsystemen. Besonders in den laserbasierten Messsystemen können die Lineareinheiten mit ihren Vorteilen punkten.

Alexander Rasch
Prokurist bei Mesacon

„Die kurze und termintreue Lieferzeit von Hiwin ermöglicht uns, individuelle Kundenprojekte zügig zu realisieren. Die gute Zusammen- und Zuarbeit durch den Außendienst und der außerordentliche Service, auch durch die Auslegungs- und CAD-Tools auf der Hiwin-Website, sind besonders hervorzuheben.“

Vorteile gegenüber alternativer Messverfahren

Das Messprinzip basiert auf zwei gegenüberliegend positionierten Laser-Abstandssensoren. Neben der hohen lokalen Auflösung und dem sehr kleinen Messfleck ist die damit verbundene Messwertaufnahme bis nah an den Randbereich des Messguts einer von vielen Vorteilen gegenüber alternativen Messverfahren.

Zweifellos bieten laserbasierte Messsysteme eine effiziente und hochwertige Lösung, um der Produktion im Hinblick auf Qualität und Produktivität unter die Arme zu greifen. Martin Kuss, Vertriebsingenieur bei Mesacon, erklärt: „Die Vorteile liegen unter anderem in der einfachen und kompakten Bauweise sowie den vergleichsweise geringen Anschaffungskosten und dem geringen Wartungsaufwand. Weiterhin entfallen Themen wie Strahlenschutz und Zulassungsgenehmigungen, die bei dem Betrieb und für den Umgang mit radiometrischen Messsystemen erforderlich sind.“

Grundlegend beruht bei allen laseroptischen Messsystemen das Messprinzip der Differenzmessung auf konstanten Abständen zwischen den Einzelsensoren.

Martin Kuss
Vertriebsingenieur bei Mesacon

„Die Umstellung auf eine Linearachse mit Zahnriemenantrieb hatte gleich mehrere Vorteile: Der Antrieb und die Führung sind kompakt in einer Einheit vereint.“

Genaues Messen in dynamischen Prozessen

Präzision und gleichbleibende Bewegungen sind für Messungen und deren Aussagekraft essentiell. „Bis vor etwa zehn Jahren sind unsere Messsysteme je nach Anwendung noch klassisch aus Komponenten mit Führungsschienen und einem Zahnstangenantrieb gebaut worden. Die Mechanik war damit sehr schwer und auch wartungsintensiv“, so Kuss. „Die Umstellung auf eine Linearachse mit Zahnriemenantrieb hatte gleich mehrere Vorteile: Der Antrieb und die Führung sind kompakt in einer Einheit vereint. Damit reduziert sich der Aufwand bei der Konstruktion und auch bei der Montage erheblich. Ein weiterer Pluspunkt der Hiwin-Linearachsen ist das Abdeckband und der integrierte Sperrluftanschluss, der einen geringen Überdruck in der Achse erzeugt. Die Komponenten sind so optimal vor Schmutzeintrag geschützt und die Wartungsintervalle können verlängert werden.“

Mesacon verwendet unter anderem die HM- sowie HT- und HD-Linearachsen als Antrieb in ihren verschiedensten Messsystemen. Besonders in den laserbasierten Messsystemen können die Lineareinheiten mit ihren Vorteilen glänzen. Ihre Aufgabe: den C-Bügel inklusive Sensorik so präzise und laufruhig wie möglich zu verfahren. „Hinzu kommt, dass die Lineareinheiten am Messsystem sehr platzsparend montiert werden können“, fügt Kuss hinzu.

Klassisches Baukastenprinzip

Das Messsystem zeichnet sich insbesondere durch sein Baukastenprinzip aus. Durch die modulare Komponentenbauweise lassen sich Sensorik, Elektronik und vor allem die Mechanik kundenindividuell an jede Applikation anpassen. „Durch unser flexibles Baukastenprinzip muss auch die Linearachse, als zentrales Element der Mechanik, flexibel anpassbar sein. Mit Hiwin haben wir hierfür den richtigen Partner gefunden“, berichtet Martin Reger, Projektleiter bei Mesacon. „Durch das Hiwin-Baukastensystem lässt sich auch die Achse flexibel und individuell konfigurieren – ein Hub in Millimeterschritten, eine spezifische Schlittenlänge, die richtige Antriebsadaption oder ein Abdeckband sind im Handumdrehen konfiguriert. Das ist ein echter Vorteil.“

Die Technik im Detail

Mit einer Genauigkeit ab ±1 μm erzielen laserbasierte Messsysteme der Firma Mesacon Messelektronik vergleichbare Präzision wie taktile und röntgenbasierte Messgeräte. Grundlegend beruht bei allen laseroptischen Messsystemen das Messprinzip der Differenzmessung auf konstanten Abständen zwischen den Einzelsensoren. Basierend auf dem Prinzip der Laserabstands- bzw. Differenzmessung wird je nach Anwendung das Laser-Triangulationsverfahren oder das konfokal-chromatische Messverfahren angewendet. Dabei misst ein in der Mechanik integriertes, gegenüberliegend platziertes Sensorpaar berührungslos von oben und unten gegen die Materialoberfläche.

Bei den Lasersystemen hat auch die Verfahrgeschwindigkeit einen wesentlichen Anteil an der Messgenauigkeit. „Richtig präzise Messungen erfolgen am besten mit ca. 100 mm/s. Hierbei können die meisten Messinformationen aufgenommen werden.“ berichtet Martin Reger von Mesacon. „Wir haben auch Projekte mit Verfahrungen von 1 m/s realisiert. Das ist aber schon sehr schnell, vor allem, wenn man bedenkt, was da an Mechanik und damit an Gewicht dranhängt. Da müssen alle Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sein.“

Die in den Linearachsen verbauten Linearführungen mit Kugelkette sorgen auch bei hohen Geschwindigkeiten für einen ruhigen und gleichmäßigen Lauf. Die ebenfalls aus dem Hause Hiwin kommenden Linearführungen haben deshalb auch einen essenziellen Anteil der der Richtigkeit der Messergebnisse.

Zuverlässigkeit zählt

„Die kurze und termintreue Lieferzeit von Hiwin ermöglicht uns, individuelle Kundenprojekte zügig zu realisieren. Das war und ist nach wie vor einer der großen Wettbewerbsvorteile. Die gute Zusammen- und Zuarbeit durch den Außendienst und der außerordentliche Service, auch durch die Auslegungs- und CAD-Tools auf der Website von Hiwin, sind nicht zu unterschlagen“, so Rasch abschließend. „Mit dieser Unterstützung im Rücken können wir Anlagen schnell umkonfigurieren und passend auf jeden Kunden adaptieren.“

Dabei liefert Hiwin nicht nur Standardprodukte an den Messsysteme-Hersteller, sondern auch kundespezifische Produkte. Mit den jahrzehntelangen Erfahrungen im Bereich der berührungslosen Dickenmessung hat die Firma Mesacon Messelektronik ein System entwickelt, dass trotz der Simplizität mit absoluter Präzision glänzt. Zusammen mit den Linearachsen des Offenburger Antriebsspezialisten Hiwin liefern sie gemeinsam nicht nur Standardlösungen, sondern auch kundenindividuelle Messsysteme.