Warnung

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Warnung | Manualzz

Fachhochschule Jena

University of Applied Sciences Jena

Praktikum

Fertigungsmesstechnik

Fachbereich

SciTec

Labor Fertigungsmesstechnik

Versuch 4: Bestimmung von Positionsabweichungen einer Werkzeugmaschine mit einem Laserwegmesssystem mittels Linearverfahren

Dem Studierenden werden Kenntnisse auf dem Gebiet der Überprüfung von Werkzeugmaschinen mit einem Laserwegmeßsystem sowie Kenntnisse auf dem Gebiet der Lasermeßsysteme vermittelt.

Aufgabe: An einem gegebenen Prüfling sind die Positionsabweichungen auf der Basis der

VDI/DGQ 3441 zu bestimmen.

Fragen zur Bedienung der Software sind vorzugsweise mit Hilfe der Onlinehilfe der

Software zu klären.

Warnung

Niem als direkt in den

Laserstrahl schauen!

A chten S ie darauf, daß der Laserstrahl nicht durch

R eflektion in die A ugen gelangen kann!

Anleitung:

1. Versuchsvorbereitung

1.1. Kenntnisse zum Meßgerät /1/, /2/, /3/

Aufbau, Funktion und Anwendung des Renishaw

Laser-Interferometer-Systems

1.2. Kenntnisse zu Begriffen /3/, /4/

- Arbeitsunsicherheit

- Arbeitsstreubreite

- Positionstoleranz T p

- Positionsunsicherheit P

- Positionsabweichung P a

- Umkehrspanne U

- Positionsstreubreite P s

1.3. Kenntnisse zum Meßverfahren /3/, /5/

- Abbe'sches Messprinzip

- Kippfehler 2. Ordnung (Kosinusfehler)

- Verfahren zum Aufnehmen der Messpunkte

• Linearverfahren

• Quasi-Pilgerschritt-Verfahren

• Pendelschritt-Verfahren

Bild 1: Laser mit Klimastation

Meßreihe

Meßposition

Bild 2: Linearverfahren

2. Versuchsdurchführung

2.1 Aufbauen und Einrichten der Messanordnung

Strahlteiler Reflektor

Laser

Interferometer bestehend aus Strahlteiler und Reflektor

Reflektor

Bild 3: Aufbau und Strahlenverlauf einer linearer Messung

Laser, Strahlteiler mit Reflektor und Reflektor sind fluchtend hintereinander aufzubauen, so daß der Laserstrahl parallel oder fluchtend zum Maßstab verläuft. (siehe Bild 3)

- Der Reflektor ist in der Regel die bewegte Optik. Wird das Interferometer zur bewegten

Optik und der Reflektor zur unbewegten Optik, sinkt die maximale Meßstrecke von 40 m auf 15 m.

- Für die Lasermontage steht ein Stativ zur Verfügung. Für die Montage der Optiken sind

Montageplatten oder Magnetfüße, Montagestäbe und Montageblöcke vorhanden. reduz. Strahl

Strahl Strahl

Kein Strahl

Sicherheitsstellung Stellungen für die Justage

Bild 4: Stellungen der Laserverschlußkappe

Meßstellung

- Montieren Sie zuerst den Laser und stellen Sie die Klimastation (dient zur Kompensation von Umweltparametern) auf den Laser. Drehen Sie die Laserverschlußkappe auf

Sicherheitsstellung (siehe Bild 4) und schalten Sie Laser und Klimastation ein. (Bei der

Montage der Klima-Sensoren und dem Anschluß von Laser und Klimastation an den

Rechner hilft Ihnen die Praktikumsaufsicht.)

- Montieren Sie die Optiken gemäß Bild 3. Die roten Punkte auf den Reflektoren müssen den roten Punkten auf den Strahlteiler gegenüber liegen. Die beiden Pfeile auf den Strahlteiler zeigen auf die Reflektoren.

• Der Parallelversatz zwischen zu dem überprüfenden Maßstab und zu justierenden

Strahlenverlauf ist so gering wie möglich zu halten (Abbe'sches Meßprinzip)

• Der Totweg (kleinster, während der Messung auftretender Abstand zwischen

Interferometer und Reflektor) ist minimal zu halten.

- Hat sich der Laser stabilisiert (LED an Laservorderseite grün), kann mit der

Justage begonnen werden (minimieren des Kosinusfehlers).

• Setzen Sie die Justageabdeckkappe mit dem weißen Reflektionspunkt nach oben auf die Strahleintrittsöffnung der bewegten Optik.

• Stellen Sie die Laserverschlußkappe auf reduzierten Strahl.

Bild 5: Abdeckkappe

PK Fertigungsmesstechnik: Versuch 4 Seite 2 von 4

• Sollte das Interferometer die unbewegte Optik bilden, so ist es aus den Strahlengang zu nehmen (unbeeinflußter Strahlengang zur bewegten Optik).

• Justieren Sie den Laserstrahl so, daß er beim Verschieben der bewegten Optik über den

Meßweg nicht aus der Mitte des weißen Reflektionspunktes der Justageabdeckkappe weicht. (Einstellmöglichkeiten am Stativ)

• Entfernen Sie die Justageabdeckklappe und verschieben Sie, in der senkrecht zum Laserstrahl stehenden Ebene, die bewegte Optik, bis der zum Laser gesendete Strahl in der Mitte des weißen Reflektionspunktes der Laserverschlußkappe abgebildet wird.

• Setzen Sie die unbewegte Optik in den Strahlengang und verschieben Sie diese in der senkrecht zum Laserstrahl stehenden Ebene, bis beide zum Laser gesendeten Strahlen in der Mitte des weißen Reflektionspunktes der Laserverschlußkappe abgebildet werden.

2.2. Messwertaufnahme

Hilfe zur Bedienung der Software erhalten Sie mit <F1>.

Benutzen Sie im Programm die Cursortasten (aktuellen Num-Lock-Status beachten) um den

Cursorbalken zu bewegen und die Entertaste um eine Auswahl zu aktivieren.

Im Programm wird der Laser als ML 10 und die Klimastation als EC 10 bezeichnet.

- Schalten Sie den Rechner ein und starten Sie das Modul zur Positionsmessung, hierauf das

Modul zur Datenaufnahme.

- Drehen Sie die Laserverschlußkappe auf Meßstellung. Überprüfen Sie die Justage mit Hilfe der Signalanzeige des Rechnerprogramms, welche über den Meßweg konstant bleiben muß.

Verbessern Sie nötigenfalls die Einrichtung.

- Löschen Sie die Strahlstörung (ML 10-Fehler). Sollte es während der Messung zu einer

Strahlstörung kommen, ist die Messung komplett zu wiederholen.

- Verfahren Sie die zu überprüfende Koordinate Ihres Meßobjektes in Nullstellung und nullen

Sie das Laserinterferometer.

- Sollte beim Verfahren der Prüflingskoordinate sich diese vorzeicheninvertiert zum Laserinterferometer verhalten, invertieren Sie das Vorzeichen des Laserinterferometers.

- Erstellen Sie Ihre Prüfpositionen (Positionen automatisch erstellen)

• Vereinbaren Sie, daß der Prüfling über seinen gesamten Anzeigebereich durch 11 gleichmäßig über den Bereich verteilte Meßpunkte zu überprüfen ist.

• Die Nachkommastellen sind auf 4 festzulegen.

• Mit <ESC> kommen Sie nach der Positionserstellung weiter.

- Nehmen Sie die Meßwerte im Linearverfahren auf.

• Die Meßwertaufnahme erfolgt bidirektional in 5 Zyklen.

• Achten Sie bei der Meßwertaufnahme darauf, daß Sie die Umkehrspanne durch anfahren aus der vorgegebenen Richtung herausnehmen. ( ( n)-Anfahren von kleineren Werten kommend, ( p)-Anfahren von größeren Werten kommend)

• Das Aufnehmen eines einzelnen Meßwertes erfolgt mittels Handtaste (am Rechner angeschlossen).

• Sollten Sie einen Meßwert falsch oder nicht aufgenommen haben, wählen Sie mittels

Cursortasten die Meßposition an und nehmen Sie den Meßwert korrekt auf.

- Speichern Sie die Meßwerte unter einem Dateihauptnamen dessen erste 3 Zeichen sich aus

Ihrer Seminargruppe (Jahr, Fachrichtung) ergeben und die restlichen 5 Zeichen sich aus den

Anfangsbuchstaben Ihres Namens ergeben. (z.B.: SG 022F1, Schulze o 3F1SCHUL.RTL)

PK Fertigungsmesstechnik: Versuch 4 Seite 3 von 4

3. Versuchsauswertung

- Starten Sie die Messwertauswertung.

- Wählen Sie Epson / IBM Matrix-Drucker.

- Auf dem Drucker sind die Meßwerte (alle Daten), die Umgebungsparameter und die

Auswertung nach VDI/DGQ 3441 auszugeben. Die Auswahl der auszugebenden Parameter finden Sie unter dem Punkt GRAFIK im Auswertemenu.

- Beenden Sie das Programm.

- Berechnen Sie für die ersten 5 Meßpositionen folgende Größen nach VDI/DGQ 3441:

• Positionsstreubreite am Ort

• Umkehrspanne am Ort

• Systematische Abweichung vom Sollwert am Ort

• Maximale Positionsstreubreite

• Maximale Umkehrspanne

• Positionsabweichung

• Positionsunsicherheit.

- Diskutieren Sie die Fehlereinflüsse auf den Versuchsaufbau.

4. Literatur

/1/ RENISHAW GmbH

Benutzerhandbuch Laser-Interferometer-System

2. Auflage, 04.1993

/2/ RENISHAW GmbH

Applikationsinformation Laser-Interferometer-System

1993

/3/ Dutschke, Wolfgang

Fertigungsmeßtechnik

Stuttgart: Teuber Verlag 1990

/4/ VDI/DGQ 3441

Statistische Prüfung der Arbeits- und Positionsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen

- Grundlagen

03.1977

/5/ VDI/VDE 2617 Blatt 3 - Seite 12

Genauigkeit von Koordinatenmeßgeräten

- Kenngrößen und deren Prüfung

- Komponenten der Meßabweichung des Gerätes

05.1989

PK Fertigungsmesstechnik: Versuch 4

Bearbeitungsstand: 04/05

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