Der "Nullabgleich" kann dazu beitragen, die Stabilität der Messkurven zu erhöhen. Eine höhere Stabilität wird dadurch erreicht, dass ein evtl. schwankendes Grundniveau (z.B. eine schwankende "Leerlaufleistung") immer zunächst auf einen festen Wert ("Offset") gebracht wird.
Eine schwankende (Leerlauf-)Leistung kann z.B. bedingt sein, durch: - kalte Elektromotoren, - stark erwärmte Spindellager, - Regler-Unterschiede des Frequenzumrichters.
Technische Erklärung des "Nullabgleichs":
Auf dem Display wird der Nullabgleich als "senkrechte Linie" (punktuell), oder auch als Bereich dargestellt. Sobald die Messkurve diese Linie / Bereich überfahren hat, erfolgt automatisch ein Abgleich, bzw. ein vertikaler Abfall oder Anstieg auf einen festen (einstellbaren) Wert ("Offset"), z.B. Null. Technisch wird der während des Nullabgleichs vorhandene bzw. ermittelte Wert im weiteren Verlauf permanent vom tatsächlichen Messwert subtrahiert.
Nullabgleich als Bereich:
Wenn die Messkurve (bzw. das „Grundniveau“) eine relativ gleichmäßige, kurzwellige, harmonische Schwankung aufweist, lässt sich die Stabilität der Messkurve (nach dem Nullabgleich) evtl. noch weiter verbessern, indem der Nullabgleich über einen möglichst breiten Bereich erfolgt.
Innerhalb dieses Bereiches findet eine zusätzliche Mittelung statt. Der errechnete Mittelwert wird, beginnend mit dem zeitlichen Ende des Bereiches, permanent vom tatsächlichen Messwert subtrahiert.
Nullabgleich punktuell:
Wenn das Grundniveau eher undefinierte Schwankungen aufweist, sollte ein punktueller Nullabgleich gewählt werden, indem der Bereich einfach zu einem Punkt zusammengeschoben wird.
Der Zeitpunkt (oder Zeitbereich) des Nullabgleichs muss so gewählt werden, dass der Nullabgleich noch während des Leerlaufs der Spindel erfolgt! D.h., der Werkstück-Anschnitt darf sich nicht im Bereich des Nullabgleichs befinden, er sollte jedoch kurz dahinter erfolgen!
Außerdem sollte die Messkurve zum Zeitpunkt des Nullabgleichs einen möglichst waagerechten Verlauf aufzeigen! D.h., der Beschleunigungsvorgang einschließlich des typischen "Einpendelns" einer Spindel muss vollständig abgeschlossen sein.
Ein typischer Anwendungsfall für den "Nullabgleich" ist z.B. die Wirkleistungsmessung. Bei der Wirkleistungsmessung besteht normalerweise das Problem, dass die Leistungsaufnahme des Elektromotors u.a. von seiner Temperatur abhängt. D.h., bei "kaltem" Motor fließt ein erhöhter Strom, die Messkurve ist somit ebenfalls erhöht. Mit zunehmender Temperatur des Motors sinkt die Messkurve. Damit dieses Verhalten nicht ständig zu "falschen Alarmen" führt, müsste die obere und untere Grenze eigentlich entsprechend "grob" eingestellt werden. Bei zu grober Grenzeinstellung steigt jedoch die Gefahr, Werkzeugbrüche nicht mehr sicher erkennen zu können! Damit dies möglichst nicht passiert, kann der Einsatz eines Nullabgleichs wichtig sein.
Die Bilder 4 bis 7 verdeutlichen die Wirkungsweise des Nullabgleichs:
Bild 4 - Messkurve vor der Spindelerwärmung Bild 5 - Messkurve nach der Spindelerwärmung
Bild 4 (ohne Nullabgleich): Die Spindel ist noch "kalt", es ergibt sich eine erhöhte Leistungsaufnahme und die obere Grenze wird verletzt. Im Laufe der folgenden Bearbeitungen steigt die Temperatur, die Leistungsaufnahme sinkt und die Messkurve verschiebt sich parallel nach unten...
Bild 5 (ohne Nullabgleich): Die Spindel hat ihre Betriebstemperatur und "normale" Leistungsaufnahme erreicht, die Messkurve verläuft innerhalb der Grenzen.
Bild 6 und 7 (mit Nullabgleich): Während steigender Temperatur erfolgt ein Sinken der Messkurve, welches mathematisch etwa einem "parallelen Verschieben" der gesamten Messkurve entspricht. Der Nullabgleich macht sich die Tatsache zunutze, dass bei diesem "parallelen Verschieben" auch das "Delta" zwischen Leerlauf und Belastung nahezu gleich bleibt. Sobald die Messkurve - unabhängig von ihrem Leerlauf-Niveau - den Bereich des Nullabgleichs überfahren hat, wird die Messkurve automatisch auf einen festen Wert ("Offset") gebracht. Somit hat die Messkurve stets die gleiche Ausgangslage und verläuft innerhalb der Grenzen.
Das Prinzip des Nullabgleichs:
Bild 6 - Spindel "kalt" - Messkurve innerhalb der Grenzen Bild 7 - Spindel "warm" - Messkurve ebenfalls innerhalb der Grenzen
(a) Zeitbereich zur Mittelwertberechnung.
(b) Ab dem Ende des Nullabgleich-Zeitbereichs wird für den weiteren Messkurvenverlauf permanent die Subtraktion des gemittelten Messwertes durchgeführt.
(c) Spindelerwärmung (s. Bild 4 und 5)
Der Zeitpunkt (oder Zeitbereich) des Nullabgleichs lässt sich grafisch im Messkurvenfenster justieren (s. Kap. Grafisches bearbeiten des Nullabgleichs).
In den Sensor-Verstärkern (der Kraft- und Leistungs-Sensoren) findet - je nach Verstärker-Typ und Anwendungsfall - bereits ein elektronischer Nullabgleich statt, sodass der Nullabgleich auf dem Display nicht in jedem Fall eingesetzt werden muss. Technischer Hinweis: Der elektronische Nullabgleich erfolgt zum Zeitpunkt des Startsignal-Beginns.