Wir kommen Unwuchten von weniger als einem Nanometer auf die Spur

Die attocube systems AG hat ein Interferometer entwickelt, das im Sub-Nanometer-Bereich berührungslose und hochauflösende Rundlaufmessungen durchführen kann. Damit lassen sich Unwuchten vom Bruchteil eines Nanometers präzise erfassen.

Minimale Unwucht erfordert maximale Kompetenz

Jeder kennt Unwuchten von den Rädern eines Autos. Sie führen zu Vibrationen und einer erhöhten Abnutzung des Fahrzeugs. Beheben kann man solche Rundlauffehler durch Auswuchten - also Messen der Unwucht und Befestigung einer Ausgleichsmasse. Was beim Auto einfach ist, wird allerdings zu einer echten Herausforderung, wenn Lagerfehler und Unwuchten mit Sub-Nanometer Genauigkeit gemessen werden sollen. Das ist der Fall in der Nano-Physik, aber immer häufiger auch bei industriellen Anwendungen.

Höchste messtechnische Präzision ist zum Beispiel gefordert, wenn es um absolute Rotationssymetrie von Antriebsspindeln in CNC-Werkzeugmaschinen oder von Motorwellen in Servoantrieben geht. Die attocube systems AG, eine WITTENSTEIN-Tochtergesellschaft, hat zur Messung von Rundlauffehlern an schnell rotierenden Objekten ein ultrapräzises, berührungslos arbeitendes Interferometer entwickelt, das Maßstäbe setzt.

Das IDS3010 ist ein optoelektronisches Längenmesssystem mit bis zu drei Optikköpfen. Um beispielsweise den Rundlauf einer Welle eines hochpräzisen Planetengetriebes zu messen, werden zwei Sensorköpfe so auf die rotierende Wellenachse ausgerichtet, dass sie diese im Winkel von 90° erfassen. Dann tastet jede von ihnen die Welle per Laser ab und misst kontinuierlich in Sekundenbruchteilen jeweils den Abstand zur Welle.

Fehlern schnell auf die Spur kommen

Die Auswertung des Interferometers ordnet jedem Messzeitpunkt zwei lineare Abstandswerte zu – einen für die 0°- und einen für die 90°-Position. Die Abweichung dieser winkelbezogenen Abstandswerte von Messpunkt zu Messpunkt ist ein Maß für die Exzentrität der Welle. Grafisch werden die Messwerte als kreisförmige Linie dargestellt – so lassen sich Position und Stärke von Lagerfehlern und Unwuchten sofort identifizieren. Diese Visualisierung und auch die elektronische Auswertung der Messdaten ermöglicht Rückschlüsse auf die Ursachen – etwa Kugellagerfehler oder Maschinenvibrationen.

Das geht ja einfach

Für die Bedienung des IDS3010 braucht man kein besonderes Fachwissen: Weil die kompakten Optikköpfe einen großen Abstrahlwinkel haben, ist die Ausrichtung auch an schwer zugänglichen Stellen einfach. Und direkt nach der Justage kann die Messung auch schon starten. Ein weiterer Vorteil: Die sehr kleinen Sensorköpfe enthalten nur passive optische und mechanische Komponenten. Daher können sie auch unter industriellen Extrembedingungen wie Hitze, Kälte oder Vakuum eingesetzt werden.

Genau das Richtige für nano-präzise Messungen

Die berührungslose und hochauflösende Rundlaufmessung im Sub-Nanometer-Bereich in Kombination mit hoher Integrations- und Bedienfreundlichkeit eröffnet Industrie und Laboren viele Einsatzmöglichkeiten: Diese beginnen bei der dynamischen Rund- und Planlaufmessung und gehen über die Validierung von Verformungssimulationen bis zur weggesteuerten Einstellung der Lagervorspannung.