Systeme zur Überprüfung der Maschinengenauigkeit & Kalibrierung

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1 ML10 Gold Standard Laser System QC10 Kreisformtest MCG Maschinenprüflehre abcdh apply innovation Systeme zur Überprüfung der Maschinengenauigkeit & Kalibrierung ML10 Gold Standard Laser System Laser Interferometer System zur Kalibrierung von Werkzeugmaschinen und Koordinatenmessgeräten QC10 Kreisformtest Schnelle Analyse der Genauigkeit Ihrer Werkzeugmaschine MCG Maschinenprüflehre Zur Überwachung der volumetrischen Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten

2 abcdh apply innovation Metrology is our business ECHTE PROBLEMLÖSUNGEN Mit mehr als 25 Jahren Erfahrung im Bereich der Fertigungsmesstechnik besitzt Renishaw einen exzellenten Ruf für qualitativ hochwertige Mess-Systeme. Vom Messtaster bis zur komplexen Raman-Spektroskopie bringt Renishaw die richtigen Lösungen für ihre Probleme. Antwort auf die Herausforderungen der modernen Industrie Durch die Anforderungen an die moderne Fertigung, immer engere Toleranzen erreichen und internationale Qualitätsnormen erfüllen zu müssen, ist das Thema Genauigkeitsüberwachung von Maschinen noch nie so wichtig gewesen wie heute. Um diese Herausforderungen zu meistern, bietet Renishaw Mess-Systeme, die es erlauben, die Genauigkeit ihrer Maschine zu erfassen und zu verbessern. Durch die Kombination der modernsten Technologien im Bereich der Mechanik, der Elektronik und der Optik konnten Systeme entwickelt werden, die flexibel, portabel und äußerst einfach in der Handhabung sind. Systeme, die bisher im Bereich der Forschung und in Kalibrierlaboratorien eingesetzt wurden, kommen heute im rauhen Betrieb in Fertigungshallen zum Einsatz. "Der Industriestandard" Mess-Systeme von Renishaw sind weltweit als Industriestandard zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit von Maschinen anerkannt. Kundenbetreuung vor Ort Renishaw hat ein weltweites Netz an Niederlassungen in allen wichtigen Industrieländern sowie Vertretungen in weiteren Ländern aufgebaut. Schulung und technische Unterstützung kann somit weltweit gewährleistet werden, ebenso die Reparatur und Kalibrierung unserer Produkte. Das Ziel von Renishaw Renishaw konzipiert, produziert und liefert Mess-Systeme, die den höchsten Qualitätsund Zuverlässigkeitsansprüchen gerecht werden. Somit ermöglicht Renishaw seinen Kunden auf der ganzen Welt, Messungen nach internationalen Standards durchzuführen. Der Einsatz unserer Produkte verbessert Qualität und Produktivität. Wir sind ständig bestrebt, unsere Kunden durch ein hohes Maß an Unterstützung in jeder Hinsicht zufriedenzustellen. Unser Ziel ist es, führende Schlüsseltechnologien zur Verfügung zu stellen, um durch ständige Innovationen den Ansprüchen unserer Kunden gerecht zu werden. Durch kontinuierliche Investitionen in die Entwicklung von Produkten und neuen Fertigungsmethoden setzen wir uns für ein dauerhaftes Wachstum ein. Als führendes Unternehmen auf seinem Gebiet ist Renishaw ebenso bestrebt, einen gemeinnützigen Beitrag für die Gesellschaft zu leisten. Wir möchten unsere Ziele auf menschliche, offene und ehrliche Art und Weise erreichen. Renishaw ist ein Unternehmen, das sich seiner Verantwortung der Umwelt gegenüber bewußt ist. Alle Aspekte seiner Geschäftstätigkeit sind daher so ausgerichtet, dass diese geringstmögliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. Prüfen der Maschinengenauigkeit Forschung und Entwicklung Service und Reparatur ML10 Laser Interferometer System 2

3 abcdh apply innovation Inhaltsverzeichnis Metrology is our business 2 Echte Problemlösungen 2 Überwachung von Maschinen 4 Beschreibung der Systeme: - ML10 Gold Standard Laser System QC10 Kreisformtest MCG Maschinenprüflehre Nutzen für Maschinenhersteller 6 Warum sollten Messungen an Maschinen durchgeführt werden 6 Messung der Maschinengenauigkeit Wie und wann prüfen Sie Ihre Werkzeugmaschine ML10 Laser Interferometer System 10 System-Architektur Messoptionen Der Laserkopf und die Kompensationseinheit Das weltweit führende Laser Interferometer System Spezifikationen und Technische Daten Weitere Anwendungen für das Laser Interferometer System Software Positionsmessung Rotationsmessung Geradheitsmessung Rechtwinkligkeitsmessung Ebenheitsmessung Drehachsenmessung Dynamische Messung Zubehör System Interface QC10 Kreisformtest 36 Zubehör und Ballbar 5 HPS Software Maschinenprüfung und Fehlerdiagnose, mit dem QC10 System in nur 10 Minuten möglich MCG Machinenprüflehre 40 ML10 Laserkopf und EC10 Kompensationseinheit Optiken für viefältige Messaufgaben QC10 Kreisformtest Kundendienst und Unterstützung 42 3

4 Überwachung von Maschinen Beschreibung der Systeme ML10 GOLD STANDARD LASER SYSTEM Das ML10 Laser Interferometer System kommt für umfangreiche Genauigkeitsuntersuchungen an Werkzeugmaschinen, Koordinatenmessgeräten und anderen Positioniereinrichtungen zum Einsatz. Die Fakten sprechen für sich... Das genaueste System am Markt: Die Systemgenauigkeit beträgt 0,7 µm/m, über einen Temperaturbereich von 0-40 C. Dieser Wert unterstreicht eindrucksvoll die herausragende Leistungsfähigkeit des Renishaw Laser Interferometer Systems. ML10 Gold Standard Laser System Die Interferometrie ist rückführbar: Alle Messungen mit dem Renishaw Laser Interferometer System einschließlich Kippwinkel- und Geradheitsmessung, arbeiten auf dem Prinzip der Interferometrie. Die Messungen sind daher rückführbar auf ein staatliches Längennormal, basierend auf der Wellenlänge des Laserlichtes. Mit der neuen, patentierten Strahlsteueroptik wird die Ausrichtung auch für den weniger geübten Anwender deutlich vereinfacht. Schnelle und einfache Justage: Durch die Anordnung des Laserkopfes auf dem Stativ erfolgt die Justage schnell und sicher außerhalb der Maschine. Der verfügbare Messweg kann daher maximal ausgeschöpft werden. Leiterplattenbohrmaschine Exitech Ltd. Praxisgerechte Optiken: Alle Optikgehäuse werden aus hartanodisiertem Aluminium gefertigt. Neben der Gewichtsreduzierung bietet Aluminium vor allem den Vorteil, dass die thermische Stabilisierung 10 mal schneller als bei Stahl erfolgt. Positionsmessung (long range): Positionsmessungen können optional über einen Messbereich von bis zu 80 m durchgeführt werden. Drehachsenmessung: Mit der Kombination aus ML10 Lasersystem und RX10 Rundachsenmess-System können rotatorische Achsen vollautomatisch gemessen werden. Pionier der Spindelsteigungsfehlerkompensation: Software zur automatischen Spindelsteigungsfehlerkompensation ist für die meisten Steuerungen von Werkzeugmaschinen und Koordinatenmessgeräten verfügbar. Diagonalmessung am Koordinatenmessgerät Dynamische Analyse Erfassung von Vibrationen, Beschleunigungen und Geschwindigkeiten. Damit ergibt sich ein komplettes Bild der tatsächlichen Maschinenbewegung. Unterstützung aller internationalen Normen: Die Fertigungstechnologie unterliegt einer ständigen Weiterentwicklung. Es ist daher wichtig, dass Daten immer nach den neuesten Auswerterichtlinien erfasst und ausgewertet werden. Renishaw hat diese Anforderung erkannt. Das Lasersystem wird ständig an die neuesten Normen und Richtlinien angepasst. Weltweiter Service und technische Unterstützung: Renishaws weltweite Präsenz sorgt dafür, dass die Anwender nie alleine gelassen werden. Bei Fragen und Problemen können Sie auf unsere Erfahrung bauen. 4

5 Schnelle und einfache Messung QC10 KREISFORMTEST Der QC10 Kreisformtest hat sich als Standard zur regelmäßigen Maschinenüberwachung durchgesetzt. Das System ist leicht einzurichten einfach zu bedienen und damit eine absolute Notwendigkeit für jeden OEM, Fertigungs- und Servicebetrieb. Kostenreduzierung: Die regelmäßige Anwendung des QC10-Systems reduziert Wartungsaufwand, Stillstandzeiten und Ausschuss. Einfacher Aufbau: Schnelles Einrichten des Systems auf der Maschine durch die patentierte Zentrierung. QC10 System Einfache Anwendung: Benutzerführung und Diagnose-Software in mehreren Sprachen. Schneller Test: In nur 10 Minuten wird die Genauigkeit einer Maschine festgestellt. Leistungsfähigkeit ermitteln: Die einzigartige Diagnose-Software ermittelt aus den erfassten Daten eine Liste der geometrischen Genauigkeiten. Zustandsorientierte Instandhaltung: Durch regelmäßige Messungen kann festgestellt werden, ob Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden müssen. QC10 System Unterstützung wichtiger Normen: ISO, ANSI, QS und ATA. MASCHINENPRÜFLEHRE (MCG) Entwickelt für Koordinatenmessgeräte: Zur Messung der volumetrischen Genauigkeit und der Wiederholbarkeit. Einfacher Aufbau und Anwendung: Ideal zur schnellen Bestimmung der Leistungsfähigkeit eines KMG zwischen Kalibrierzyklen. Feststellen von Genauigkeitsänderung: Eine Änderung des Messergebnisses zeigt an, daß sich die Genauigkeit der Maschine verändert hat. MCG Maschinenprüflehre Normgerecht: Die Messmethode entspricht der Norm EN ISO Auswertung: Analyse der Messergebnisse durch die Online-Ergebnissauswertung. Flexibel in der Anwendung: Die mitgelieferte Verlängerung ermöglichen den Einsatz der Maschinenprüflehre an Koordinatenmessgeräten verschiedenster Größe. Warenzeichen Windows und Internet Explorer sind eingetragene Warenzeichen der Microsoft Corporation. Zerodur ist ein registrierter Markenname der Firma Schott Glas Technologies Inc. 5

6 Nutzen für Maschinenhersteller Warum sollten Messungen an Maschinen durchgeführt werden... Verbesserung der Maschinengenauigkeit Durch eine schnelle und präzise Messung der Maschinengenauigkeit mit dem Laser Interferometer können mechanische oder steuerungstechnische Probleme durch Reparatur, Steuerungsoptimierung oder Kompensation behoben werden. Die Genauigkeit der Maschine wird dadurch verbessert. Verbesserung der Maschinenkonstruktion Eine detailierte Analyse der Maschine zeigt den Einfluß von neuen Konstruktionsmerkmalen auf die Maschinengenauigkeit. Reduzierung der Messzeiten Durch Dokumentation der Messergebnisse können Probleme in der Montage oder der Fertigung festgestellt werden. Durch die Messung mit dem QC10 System kann auf zeitaufwendige Prüfteile weitestgehend verzichtet werden. Beurteilung der Leistungsfähigkeit Ihren Kunden können Sie eindeutig nachweisen, dass die erworbene Werkzeugmaschine den Anforderungen entspricht - mit einem Kalibrierzertifikat. Das kompakte System kann auch jederzeit vor Ort beim Kunden für Messungen eingesetzt werden. Professioneller Maschinenservice Es ist heute wichtig, dass ein qualitativ hochwertiger After-Sales-Service angeboten wird. Durch Verwendung der gleichen Messmittel vor Ort beim Kunden können Probleme in der Maschinengenauigkeit am einfachsten nachvollzogen werden. Geradheitsmessung mit dem Laser Interferometer System 6

7 Nutzen für Maschinenanwender Warum sollten Messungen an Maschinen durchgeführt werden... Erhöhung der Werkstückgenauigkeit Durch die Messung mit dem Laser Interferometer und dem QC10 wird sichergestellt, daß die Maschinengenauigkeit innerhalb der Spezifikationen liegt. Hierdurch wird die Gefahr, Ausschuss zu produzieren, minimiert. Engere Toleranzen können eingehalten werden, die Genauigkeit und Qualität wird verbessert. Reduzierung von Stillstandszeiten Regelmäßige Messungen mit dem QC10 System ergeben ein exaktes Bild über den Zustand der Maschine. Instandhaltungsmaßnahmen werden nicht nach festgelegten Plänen, sondern nach dem Zustand der Maschine durchgeführt. Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit Durch Messungen mit dem QC10 System wird der Zustand einer jeden Maschine dokumentiert. Dies stärkt das Vertrauen der Kunden und bringt somit Wettbewerbsvorteile. ISO 9000 Es ist eine Anforderung der ISO 9000 Qualitätsnorm, dass Produktions- und Messmittel kalibriert, geprüft und kontrolliert werden. Feststellen der Maschinenfähigkeit Durch die Messung aller Maschinen hinsichtlich Ihrer Genauigkeit können Werkstücke entsprechend Ihrer Fertigungstoleranzen den jeweiligen Maschinen besser zugeordnet werden. Dadurch wird die Effektivität und die Produktivität gesteigert. Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Maschine Durch Messung mit dem QC10 System kann der Verschleiss der Maschine frühzeitig erkannt werden, so dass durch rechtzeitig eingeleitete Reparaturmaßnahmen die Lebensdauer der Maschine verlängert werden kann. Prüfung der Genauigkeit von neuen Maschinen Das QC10 System ist ein exzellentes Messgerät, um die Leistungsdaten neuer Maschinen zu prüfen. Mit einem Test nach der Inbetriebnahme der Maschine wird die Genauigkeit festgestellt. Messen mit dem QC10 Kreisformtest 7

8 Messung der Maschinengenauigkeit Wie und wann prüfen Sie Ihre Werkzeugmaschine Jährliche Prüfung Prüfungen an Werkzeugmaschinen werden üblicherweise im jährlichen Rhythmus durchgeführt. Mit dem ML10 Laser Interferometer System kann das geometrische und dynamische Verhalten der Maschine ermittelt werden. Auf dieser Basis kann festgestellt werden, ob und wann Instandhaltungsmaßnahmen eingeleitet werden müssen. Eventuell vorhandene lineare Positionierfehler können über die Software zur automatischen Spindelsteigungsfehlerkompensation sofort korrigiert werden. Da sich die Maschinengenauigkeit über den Zeitraum eines Jahres signifikant ändern kann, sollten die jährlichen Messungen idealerweise durch andere häufiger durchgeführte Messungen ergänzt werden. 1. Messung mit dem ML10 Laser Interferometer System 2. Messung mit dem QC10 System Durch eine Laser Interferometer Messung kann die Positioniergenauigkeit und das geometrische Verhalten der einzelnen Achsen gemessen werden. Die anschließende Messung mit dem QC10 System zeigt die Genauigkeit der Maschine. Dieser Test dient nun als Basis für alle weiteren Messungen. Integration von jährlichen Messungen und regelmäßigen Maschinentests Das ML10 Laser Interferometer System, der QC10 Kreisformtest und die Maschinenprüflehre MCG werden als sich gegenseitig ergänzende Kalibriersysteme eingesetzt. Das Laser Interferometer System bietet höchste Genauigkeit und Rückführbarkeit auf ein staatliches Längennormal für Messungen der Maschinengeometrie. Nach einer Messung mit dem Laser Interferometer System kann an Werkzeugmaschinen der QC10 Kreisformtest und an Koordinatenmessgeräten die Maschinenprüflehre MCG für regelmäßige Prüfungen über die Genauigkeit der Maschine eingesetzt werden. Eventuell vorhandene Probleme werden durch diese Messungen erkannt. 8

9 Regelmäßige Maschinenprüfung Der QC10 Kreisformtest kann die Genauigkeit von Werkzeugmaschinen in einer vollautomatischen Messung schnell und einfach ermitteln. Die Kreisform kann innerhalb von 10 min* erfasst werden. Daraus berechnet und quantifiziert die integrierte Diagnosesoftware die vorhandenen Maschinenfehler und stellt diese in einem Diagnoseblatt übersichtlich dar. Die vorhandenen Probleme können schnell erkannt werden. Justagearbeiten können jederzeit durch weitere Messungen mit dem QC10 System oder dem Laser Interferometer System verifiziert werden. Ähnlich arbeitet die Maschinenprüflehre auf Koordinatenmessgeräten bei der Ermittlung der geometrischen Genauigkeit. Die Ergebnisse geben Hinweise auf das Trendverhalten der Messmaschine. *basierend auf üblichen Vorschüben und Testradien 3. Regelmäßige Nachmessung Die regelmäßige Überprüfung der Maschine mit dem QC10 Kreisformtest in wöchentlichen oder monatlichen Intervallen, nach Crashs oder wenn Teile außerhalb der Toleranz liegen, zeigt sofort, wo die Probleme zu suchen sind. Die regelmäßgen Überprüfungen der Maschine, erlauben es, eine lückenlose Dokumentation über die Maschinengenauigkeit zu erhalten. Mit der Ballbar 5 HPS Software kann das Trendverhalten dargestellt werden. 4. Maschinenfehler darstellen 5. Reparatur und Lasermessung Nach einer Instandhaltungsmaßnahme sollte die Maschine wieder mit einem Laser Interferometer System gemessen werden. Die QC10 Diagnosesoftware berechnet aus der ermittelten Kreisform die entsprechenden geometrischen Fehler und stellt diese explizit dar. Das Diagnoseblatt gibt aufgrund der ermittelten Fehler Hinweise auf eventuell notwendige Instandhaltungsmaßnahmen. 9

10 Laser Interferometer System System Architektur Das Laser Interferometer System ist ein ideales Messgerät für die Überprüfung von Maschinen, um verschiedene geometrische oder dynamische Eigenschaften zu überprüfen. Das modulare System kann anforderungsgerecht konfiguriert werden. ML10 Gold Standard Laserkopf Seite 12 EC10 Gold Standard Kompensationseinheit Seite 13 PC10 Interfacekarte LX10 Interface Seite 34 PCM20 Interfacekarte Seite 34 ISA STECKPLATZ Desktop PC RS232/IEEE PCMCIA STECKPLATZ Notebook andere elektronische Messmittel Seite 35 10

11 Messoptionen Seite 18 Optik zur Positionsmessung Seite 20 Optik zur Kippwinkelmessung Seite 22 Optik zur Geradheitsmessung Seite 24 Optik zur Rechtwinkligkeitsmessung Seite 26 Optik zur Ebenheitsmessung Seite 28 System zur Drehachsenmessung Seite 30 Dynamisches Verhalten der Maschine 11

12 Laser Interferometer System Der Laserkopf und die Kompensationseinheit ML10 Gold Standard Laserkopf Vertrauen Sie der Interferometrie Alle Lasermessungen einschließlich Kippwinkel- und Geradheitsmessungen, beruhen auf dem Prinzip der Interferometrie. Damit sind sie rückführbar auf die international standardisierte Wellenlänge des Laserlichtes. Separater Interferometer Renishaw verwendet einen separaten Interferometer anstatt ihn im Laserkopf anzubringen. Dadurch wird thermische Drift vermieden. Frequenzstabilität des Lasers ±0,02 µm/m über eine Stunde, ±0,05 µm/m über ein Jahr hinweg Das ML10 Gold Standard Laser Interferometer System zum Kalibrieren von Koordinatenmessgeräten und Werkzeugmaschinen ist das genaueste und flexibelste Kalibriersystem am Markt. Bei Positionsmessungen werden Genauigkeiten besser als ±0,7 µm/m erzielt. Die Auflösung des Systems beträgt 1 nm bei einer Vorschubgeschwindigkeit von max. 1 m/s. Es kann zum Kalibrieren von Achsen bis zu 40 m Länge eingesetzt werden. Mit dem ML10X können Achsen bis zu einer Länge von 80 m kalibriert werden. Genauigkeit, auf die es ankommt Der ML10 Laserkopf enthält eine Helium-Neon-Laserröhre, die auf einer Wellenlänge von 633 nm stabilisiert. Der Laserkopf entspricht der Laserklasse II, dies bedeutet, dass keine zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen notwendig sind. Das System enthält die Elektronik zur Stabilisierung, Strahlauswertung, Interpolation und die Zählereinheit. Die Wellenlänge des ML10 Laserkopfes ist rückführbar auf ein staatliches Längennormal. Die Rückführbarkeit wird für jeden einzelnen Laserkopf durch einen Vergleich mit einem jodstabilisierten Referenzlaser, der seinerseits rückführbar auf ein Referenzsystem am NPL in London ist, hergestellt. Diese Institution befindet sich in einem Netzwerk verschiedener staatlicher Kalibrierinstitute. Zum Beispiel: Kompensation der Umgebungseinflüsse Die Genauigkeit einer Positionsmessung mit dem Laser Interferometer System hängt im Wesentlichen davon ab, wie gut die Umgebungseinflüsse (Lufttemperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit) erfasst und kompensiert werden. Zur Kompensation der thermischen Materialausdehnung können bis zu drei Materialtemperaturfühler an das EC10 System angeschlossen werden. Dies ist besonders wichtig, wenn Positionsmessungen an langen Achsen durchgeführt werden oder Materialien mit hohem Ausdehnungskoeffizient verwendet werden. Messbereich Es wurden große Anstrengungen unternommen, um sicherzustellen, dass die Genauigkeit von ±0,7 µm/m über den gesamten Temperaturbereich von 0-40 C eingehalten wird. Von größter Bedeutung für die Genauigkeit des Systems ist die Leistungsfähigkeit der Umwelt- und Materialsensoren (siehe Vergleichsgrafik Wettbewerb auf der gegenüberliegenden Seite). PTB (Deutschland) LNE / CTA Frankreich NRLM (Japan) IGMC (Italien) NPL (Indien) NIST (USA) NIM (China) 12 Optiken für vielfältige Messaufgaben

13 Das weltweit führende Laser Interferometer System The world s leading laser measurement system Spezifikationen Die Messungenauigkeit der Laserstabilität, der Sensorgenauigkeit, der Berechnungen und anderer Parameter, welche die Messung beeinflussen wird auf ISO Normen zurückgeführt. Die Systemgenauigkeit wird mit einem Vertrauenswert von 95% (k=2) angegeben. Dies beinhaltet Produktionstoleranzen und Drift. Die ausführliche Dokumentation ist auf Anfrage erhältlich Eine Berechnung der Messgenauigkeiten der Messoptionen (z. B. Kippwinkel, Geradheit) ist ebenfalls erhältlich. In der Praxis bewährt Mehrere tausend installierte Systeme weltweit, die über viele Jahre hinweg im Einsatz sind, zeigen, dass die Lasersysteme von Renishaw unter den verschiedensten Umgebungsbedingungen tagein, tagaus zuverlässig arbeiten. Dies wurde wiederholt von den verschiedensten unabhängigen Stellen bestätigt, unter anderem von nationalen Laboratorien. Genauigkeit für alle Messungen Das Laser Interferometer System ist ein wichtiger Bestandteil in der Messtechnik. Das Erfassen und Analysieren der Maschinengenauigkeit (Position, Rotation, Geradheit, Rechtwinkligkeit, Ebenheit, Drehachsen, Dynamik) mit dem ML10 Gold Standard Laser System ist eine wichtige Grundlage zum Bestimmen der Leistungsfähigkeit Ihrer Werkzeugmaschinen und Koordinatenmessgeräte. EC10 Kompensationseinheit Die Genauigkeit einer Positionsmessung mit dem Laser Interferometer System hängt im Wesentlichen davon ab, wie gut die Einflüsse des Brechungsindexes der Luft auf die Laserwellenlänge ermittelt und kompensiert werden. Ohne diese Kompensation ist die Genauigkeit eines Laser Systemes deutlich eingeschränkt. Die Kompensationseinheit EC10 arbeitet mit einem speziellen Verfahren und bietet dadurch eine besonders hohe Genauigkeit. Die Kompensationseinheit EC10 erfasst kontinuierlich die Umgebungsbedingungen über hochpräzise Sensoren. Dabei werden Lufttemperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit erfasst. Aus diesen Daten wird über die Edlen-Formel die tatsächliche Wellenlänge ermittelt. Um auch die thermische Materialausdehnung zu ermitteln, können bis zu drei Materialtemperaturfühler an das EC10 System angeschlossen werden. Diese Materialtemperaturfühler werden an wichtigen Punkten der Maschine positioniert. Dadurch wird die Messung auf eine Temperatur von 20 C normiert. Die Kompensation der thermischen Ausdehnung ist besonders wichtig, wenn Positionsmessungen an langen Achsen durchgeführt werden oder Materialien mit hohem Ausdehnungskoeffizient verwendet werden. Genauigkeit der Linearmessung mit Renishaw Genauigkeit µm/m Genauigkeit der Linearmessung von Mitbewerbern** Genauigkeit µm/m Mit Berücksichtigung der Materialkompensation Ohne Berücksichtigung der Materialkompensation Umgebungstemperatur ( C) Genauigkeit der Laserwellenlänge Kompensationsgenauigkeit Systemgenauigkeit Genauigkeit der thermischen Kompensation bei α = 10 µm/m/ C ±0,05 µm/m ±0,7 µm/m ±0,7 µm/m ±1,0 µm/m* Umgebungstemperatur ( C) Genauigkeit von Wettbewerbersystemen bis zu ±3,0 µm/m Typische Genauigkeit der thermischen Kompensation von Wettbewerbsystemen ±3,5 µm/m* bei α = 10 µm/m/ C * Lineare Genauigkeit mit kompensierten Umgebungseinflüssen. ** Daten vom Januar

14 Spezifikationen und Technische Daten ML10 Gold Standard ML10 Spezifikationen Laserquelle Laserleistung Wellenlänge im Vakuum Frequenzstabilität (Langzeit) Ausgangssignal Spannungsversorgung Arbeitstemperatur Umgebungsfeuchtigkeit Masse Abmessungen Helium Neon Laserröhre (KLASSE II) <1 mw nm (nominal) ±0,05 µm/m 5 poliges Datenkabel Optional: Rechtecksignal 85 bis 265 V automatisch Frequenzbereich Hz 0 40 C 0 95% (nicht kondensierend) 4,5 kg 335 x 176 x 75 mm EC10 Kompensationseinheit EC10 Spezifikationen Messbereich für Lufttemperatur Genauigkeit der Lufttemperatur Messbereich für Luftdruck Genauigkeit des Luftdrucks Messbereich für relative Luftfeuchte Genauigkeit der relativen Luftfeuchte Genauigkeit der Wellenlängenkompensation Messbereich für Materialtemperatur Genauigkeit der Materialtemperatur Spannungsversorgung Masse Abmessungen 0 40 C ±0,2 C mbar ±1,0 mbar 0 95% (nicht kondensierend) 15% ±0,7 µm/m 0 40 C ±0,1 C V oder V (umschaltbar) 4,0 kg 335 x 176 x 75 mm 14

15 Weitere Anwendungen für das Laser Interferometer System ML10 laser measurement system Applications using the Unabhängig davon, um welche Anwendung es sich handelt, das ML10 Laser Interferometer System erfüllt alle Kalibrieranforderungen. Tausende von Werkzeugmaschinen und Koordinatenmessgeräte werden mit dem ML10 kalibriert. Und es hat auch in anderen Industriebereichen seine zufriedenen Anwender gefunden*. Kalibrieren von Wire Bonding Maschinen Problem: Wire bonding Maschinen verbinden/löten elektrische Anschlüsse an Silicon Chips Anschlüsse sind meist < 100 µm quadratisch Wire bonding Maschinen arbeiten mit Geschwindigkeiten bis zu 10 Anschlüssen pro Sekunde und mit einer Positionsgenauigkeit von wenigen Mikrometern 24 Stunden Dauerbetrieb bei höchsten Geschwindigkeiten verursacht Verschleiss und Spiel in Lagern und Antrieben Lösung: Mit dem ML10 können Sie die Positions-, Winkel-, Geradheits- und Ebenheitsgenauigkeit der X-Y Achse prüfen Die ermittelten Daten helfen Ihnen, gezielt die Mechanik zu justieren, verschlissene Bauteile zu wechseln und Fehler elektronisch zu kompensieren Vorteil: Höhere Maschinengenauigkeit wird erzielt, die Wartung zweckmäßig optimiert Wire Bonding In der Druckindustrie Problem: In der Druckindustrie werden Trommel- und Flachbettscanner zum Digitalisieren von hochwertigen Kunstdrucken und Bildern benutzt Ausgabe wahlweise durch Farb- /Tintendruck auf Papier oder durch UV, thermische oder Laserbeschriftung von Druckplatten Kleinste Fehler beim Scannen oder Schreiben verschlechtern das Ergebnis Lösung: Mit dem ML10 die Positions-, Winkel- und Geradheitsgenauigkeit des Scanners und Schreibkopfes prüfen Abweichungen durch gezielte Justage der Mechanik und durch elektronische Kompensation der Fehler beheben Vorteil: Leistungsfähigere Arbeitsgeräte Bessere Druckplattenqualität führt zu besserer Druckqualität Druckindustrie Kalibrieren von induktiven Sensoren Problem: Induktive Sensoren besitzen eine Nicht- Linearität zwischen Bewegung und Ausgangssignal Die Sensoren müssen kalibriert werden, um höchsten Anforderungen gerecht zu werden und die genauesten Ergebnisse zu erreichen Bei herkömmlichen Kalibriermethoden werden manuelle Mikrometer eingesetzt, sehr zeitaufwendig und teuer Lösung: Das ML10 kann diese Sensoren automatisch kalibrieren Es erzielt höchste Auflösung (1 nm) sowie höchste Genauigkeit (<1 µm/m) für Positionsmessungen Nationale Normen werden erfüllt Vorteil: Hochgenaue & rückführbare Kalibrierung Vereinfachung der Sensorlinearisierung Zeitersparnis durch schnellere Kalibrierung Induktivsensoren *Mehr Information finden Sie unter 15

16 Software für das ML10 Laser Interferometer System Anwenderfreundliche Software Die Software für das ML10 Laser Interferometer System und den QC10 Kreisformtest ist lauffähig unter Windows 95, 98, NT4, 2000, XP oder ME. Die Software für das Laser Interferometer System erlaubt sowohl statische als auch dynamische Messung der Positioniergenauigkeit, des Kippens, der Geradheit, der Rechtwinkligkeit und der Genauigkeit von Drehachsen. Die Software beinhaltet auch Module zur Zwei-Kanal-Messung und Kompensationsberechnung für verschiedene Werkzeugmaschinensteuerungen sowie einer Online-Hilfe. Die Software für das ML10 Laser Interferometer System wird als CD-ROM in folgenden Sprachen angeboten: Deutsch, Englisch, Französisch, Italienisch, Spanisch, Japanisch, Chinesisch und Koreanisch. Simultane Zwei-Kanal-Messung Die Messergebnisse von zwei Achsen können simultan erfasst und dann unabhängig voneinander ausgewertet werden. Flexible Datenerfassung Für die verschiedenen Applikationen stehen verschiedene Arten der Datenerfassung zur Verfügung: Manuell: Durch Tastatureingabe oder Fernbedienung. Automatisch: Auf Basis der Messposition, in konstanten Zeitintervallen oder bei dynamischen Messungen über die Triggerbox TB10. Darstellung der Zwei-Kanal- Messung 16

17 Auswertung nach internationalen Normen Nach folgende Normen können Auswertungen erfolgen: ISO 230 VDI 2617 Schablone JIS-B6330 VDI 3441 ANSI B5.54 GB Unter einer Windows Umgebung können die Daten über die Zwischenablage in andere Anwendungen kopiert werden. Dies ermöglicht die Aufbereitung der Testresultate in einem gängigem Format. Unterstützung anderer Messgeräte Elektronische Wasserwaagen und Messuhren VDI 2617 ANSI B89 Die äusserst flexible Software kann auch zur Erfassung von geometrischen Daten verwendet werden, die über eine elektronische Wasserwaage oder Messuhr aufgezeichnet werden. Die ermittelten Daten können dann nach den verschiedenen nationalen und internationalen Normen ausgewertet werden. Online-Hilfe Die mitgelieferte Online-Hilfe bietet komfortable Such- und Indexfunktionen. Diagramme und Bilder geben einen detaillierten Überblick über die Hardware und die Software des Laser Interferometer Systems. Der Anwender erhält so umfangreiche Informationen zur Anwendung und zum Betrieb des Laser Systemes. PC Anforderungen Lasersystem Windows 95, 98, NT4, 2000, ME oder XP min. 200 MHz Pentium Prozessor 32 MB RAM Bildschirmauflösung min. 800 x 600 CD-ROM für die Softwareinstallation 3.5" Diskettenlaufwerk (optional zur Datenspeicherung und zum Datentransfer) Laser System: Für die PCM 20 Interfacekarte wird ein PCMCIA Slot Typ 2 benötigt, für die PC10 Interface-Karte muss eine 8-Bit ISA Steckplatz zur Verfügung stehen. Die RS232 Schnittstelle wird benötigt, wenn Daten oder Programme an die PC-Steuerung übertragen werden sollen. Für die Drehtischmessung mit dem RX10 System ist ebenfalls eine RS232 Schnittstelle erforderlich. Lineare Datenaufnahme Renishaw Laser Handbuch 17

18 Laser Interferometer System Positionsmessung Die Positionsmessung ist die am häufigsten durchgeführte Messung an Maschinen. Das System erfaßt die Positionier- und Wiederholgenauigkeit durch Vergleich zwischen dem von der Maschine angezeigten Positionswert und der tatsächlichen, vom Laser Interferometer System erfassten Position. Die Ergebnisse können dann am PC- Bildschirm angezeigt, gedruckt und statistisch ausgewertet werden. Die Resultate können nach vielen internationalen und nationalen Auswertenormen analysiert werden. Bei vielen Werkzeugmaschinen oder Koordinatenmessgeräten ist es heute möglich, einen Schritt weiter zu gehen und die ermittelten Fehler in einer Kompensationstabelle an die Maschinensteuerung zu übertragen. Mit dieser Methode ist es möglich, die Positioniergenauigkeit von Maschinen schnell und einfach wesentlich zu verbessern. Aufbau Die für die Messung benötigten Komponenten: Strahlteiler Retroreflektoren Justagehilfen (optional) Bei der Positionsmessung wird ein Retroreflektor an den Strahlteiler montiert. Damit wird der Referenzarm für die interferometrische Messung gebildet. Der zweite Retroreflektor wird entlang des Laserstrahls bewegt, um den Messarm zu bilden. Das Laser System erfasst jede Veränderung im Abstand zwischen dem bewegten Retroreflektor und dem Strahlteiler. Um die Optiken in der Maschine zu fixieren, steht ein Montageset zur Verfügung. Weiteres Zubehör finden Sie auf Seite 32. Für Messungen von Achslängen über 40 m steht die Long Range Version des Laserkopfes, ML10X und eine patentierte Long Range Optik zur Verfügung. Optik für Positionsmessung Retroreflektor und Periskop für die Long Range Messung. Zur Messungen von Gantry Maschinen können 2 Lasersysteme synchron mit der Zwei-Kanal-Software betrieben werden, siehe Seite 34. Positionsmessung in der X-Achse einer Fräsmaschine LS350 Strahlsteueroptik Die Justagezeit des Laserstrahles lässt sich mit der LS350 Strahlsteueroptik deutlich reduzieren, da umständliche Einstellungen am Laserstativ entfallen. Mehr Information finden Sie auf Seite LS350 Strahlsteueroptik

19 Leistungsfähig durch automatische Kompensation der Positionierfehler Mit einem zusätzlichen Softwarepaket zur Spindelsteigungsfehlerkompensation kann aus den ermittelten Daten einer Messung eine Kompensationstabelle erstellt werden, die dann direkt an die Maschinensteuerung übertragen werden kann. Sobald die Kompensationsdaten übertragen worden sind, kann mit einer zweiten Lasermessung gezeigt werden, dass sich die Positioniergenauigkeit der Achse deutlich verbessert hat. Die Kompensationssoftware ist für folgende Steuerungen verfügbar: Siemens 800 Serie Heidenhain TNC Bosch CC Fanuc OM und OT Mazak NUM 750, 760, Fanuc Weitere Steuerungen auf Anfrage Vor der Kompensation Technische Daten (Standard) Positionsmessung (Long Range) Genauigkeit mit EC10 Kompensationseinheit Auflösung 0 40 m 0 80 m ± 0,7 µm/m 0,001 µm Nach der Kompensation Die Konzeption der Optiken für Positionsmessung, Kippwinkelmessung und Geradheitsmessung erlaubt ein einfaches Wechseln für verschiedene Messungen, ohne dabei den Laserkopf umständlich justieren zu müssen. VORTEILE Verschleissfrei - die Optikgehäuse sind aus hartanodisiertem Aluminium gefertigt. Dies garantiert eine lange Lebensdauer. Ideales dynamisches Verhalten - das Gewicht der Aluminium-Optiken beträgt weniger als die Hälfte des Gewichtes von vergleichbaren Stahl-Optiken wodurch auch die Massenträgheit reduziert wird. Schnelle thermische Anpassung die Optikgehäuse aus Aluminium passen sich zehnmal schneller als Stahloptiken an die Umgebungstemperatur an. Keine thermische Drift - die Interferometer Optik befindet sich außerhalb der Laser Strahlquelle, so dass sie nicht durch die Wärme des Laserkopfes beeinflusst wird. Einfache Justage - mit dem separaten Interferometer ist es häufig möglich, eine Maschine in allen drei Koordinatenachsen zu messen ohne, dass der Laserkopf an eine andere Position gestellt werden muss. Externe Strahlausrichtung - der auf dem Stativ montierte Laserkopf kann durch vielfältige Verstellmöglichkeiten einfach justiert werden. Schnelle Strahlausrichtung - durch neue Methoden kann der Laserstrahl häufig binnen weniger Minuten auf die zu messende Achse justiert werden. 19

20 Laser Interferometer System Rotationsmessung Bei Werkzeugmaschinen und Koordinatenmessgeräten ist die Ursache für Positionierfehler häufig das Kippen der Achsen. Durch den Abbe schen Effekt werden die Fehler mit zunehmendem Abstand von der Achsführung immer größer. Aufbau Bei diesen Messungen verwendete Komponenten: Winkelinterferometer Winkelreflektor Justagehilfen (optional) Für die Messung der Rotation wird das Winkelinterferometer idealerweise an einer festen Position auf der Maschine fixiert, z.b bei einer Werkzeugmaschine in der Spindel, falls der Tisch fährt, an der Koordinatenmessmaschine auf dem Granittisch. Der Winkelreflektor wird dann auf dem bewegten Teil der Achse fixiert, z.b. bei der Werkzeugmaschine auf dem fahrenden Tisch oder an der Pinole eines Koordinatenmessgerätes. Bei der Messung der Rotation wird die relative Winkeländerung zwischen Winkelinterferometer und Winkelreflektor ermittelt. Kippwinkeloptik Die Optiken für die Rotationsmessung werden auch für die Ebenheitsmessung von Granittischen eingesetzt, siehe Seite 26. Rundachsen können mit der Rotationsoptik in Verbindung mit der Drehtischeinheit RX10 gemessen werden, siehe Seite 38. Rotationsmessung an der X-Achse einer vertikalen Bearbeitungsmaschine. 20

21 VORTEILE Reduzierter Gewichtseinfluss - mit weniger als der Hälfte des Gewichtes im Vergleich zu Strahloptiken wird der Einfluss des Gewichtes auf die Messung deutlich reduziert. Dies bietet besondere Vorteile bei der Messung der Rotation an Koordinatenmessgeräten in Ständerbauweise. Rückführbar - interferometrische Messungen sind durch die Frequenzstabilität des Laserlichtes, im Gegensatz zu Messungen die auf PSD, CCD oder 4-Quadranten-Methode basieren, rückführbar auf ein staatliches Längennormal. Genauigkeit - die Interferometrie bietet höhere Genauigkeit und Linearität bei geringerer Empfindlichkeit auf Turbulenzeinflüsse im Vergleich zu Messungen die auf PSD, CCD oder 4-Quadranten-Methode basieren. Komfort - die bewegten Optiken benötigen keinen Kabelanschluss Flexibilität - die Software unterstützt auch Rotationsmessungen in Verbindung mit elektronischen Wasserwaagen. Für die Messung von Rotation und Position kann auch das kostengünstige Kombinationsoptikset verwendet werden, siehe Seite 26. Ein typischer Ausdruck einer Rotationsmessung Technische Daten Messbereich (axial) 0 15 m Messbereich (rotatorisch) ±10 Genauigkeit ± 0,6%* ± 0,5 ± 0,1 M [µm/m] Auflösung 0,1 µm/m Wobei M = Messstrecke in Meter; % = Prozentualer Wert der ermittelten Winkelabweichung; *Optiken mit höherer Genauigkeit (besser als ± 0,2%) sind auf Anfrage erhältlich. 21

22 Laser Interferometer System Geradheitsmessung Die Geradheitsmessung wird zur Ermittlung der horizontalen und vertikalen Geradheit der Führung einer Maschine verwendet. Geradheitsfehler haben einen direkten Einfluss auf die Positioniergenauigkeit und die Bahngenauigkeit einer Maschine. Aufbau Bei diesen Messungen verwendete Komponenten: Geradheitsinterferometer Geradheitsreflektor Für die Messung der Geradheit wird der Geradheitsreflektor an einer festen Position an der Maschine befestigt. Das Geradheitsinterferometer wird am bewegten Teil der Maschine montiert. Es sind zwei verschiedene Sets für unterschiedliche Längenbereiche, für kurze Achsen von 0,1-4,0 m und für lange Achsen von 1-30 m verfügbar. Geradheitsset (kurzer Bereich) Geradheitsset (langer Bereich) Geradheitsmessung an einer Werkzeugmaschine mit fahrendem Tisch 22

23 Vorteile Einfache Justage mit den patentierten Geradheitsoptiken kann die Ausrichtung des Laserstrahles wesentlich schneller als bei Wettbewerbssystemen erfolgen. Leistungsfähig bei langen Achsen der Einfluss von Luftturbulenzen ist speziell bei langen Achsen deutlich geringer als bei Systemen, die auf PSD, CCD oder 4-Quadranten-Methode basieren. Komfortabel die Optiken benötigen keinen Kabelanschluss. Flexibel die Software unterstützt auch Geradheitsmessungen in Verbindung mit digitalen Messuhren. Die Optiken zur Geradheitsmessung werden auch für die Messung des rechten Winkels zwischen zwei Achsen verwendet, siehe Seite 24. Bei der Geradheitsmessung von vertikalen Achsen wird das Bei Messung der vertikalen Geradheit in der x-y-ebene wird die universelle Laser Ausgangsoptik aus dem Geradheitszubehör benötigt. Typische Darstellung einer Geradheitsmessung nach VDI2617. Technische Daten Set für kurzen Bereich Set für langen Bereich Messbereich (axial) Messbereich Geradheit 0,1 4,0 m 1 30 m ± 2,5 mm Genauigkeit ± 0,5% ± 0,5 ± 0,15 M 2 [µm] ± 2,5% ± 5 ± 0,015 M 2 [µm] Auflösung 0,01 µm 0,1 µm Wobei M = Messstrecke in Meter; % = Prozentualer Wert der Anzeige 23

24 Laser Interferometer System Rechtwinkligkeitsmessung Bei der Rechtwinkligkeitsmessung wird der Winkelfehler von zwei nominell orthogonalen Achsen durch den Vergleich zweier Geradheitsmessungen ermittelt. Rechtwinkligkeitsfehler haben einen direkten Einfluss auf die Positioniergenauigkeit und die Bahngenauigkeit einer Maschine. Aufbau Die für diese Messung benötigte Optik: Optischer rechter Winkel Geradheitsoptik Geradheitszubehör Andere Hilfsmittel sind möglicherweise zusätzlich erforderlich, abhängig von der Anordnung der Achsen und der Konfiguration der Maschine. Eine schnelle Alternative für die Rechtwinkligkeitsmessung an CNC Werkzeugmaschinen ist das QC10 System, siehe Seite 36. An Koordinatenmessgeräten kann für die Rechtwinkligkeitsmessung die MCG Maschinenprüflehre verwendet werden, siehe Seite 40. Bei kleineren Maschinen kann durch den begrenzten Verfahrbereich der Achsen die Rechtwinkligkeitsmessung häufig nicht durchgeführt werden. Als Alternative bietet sich die Verwendung eines Hartgesteinswinkels in Verbindung mit einer digitalen Messuhr an, die an die Renishaw Software angeschlossen wird, siehe Seite 35. Optischer rechter Winkel Messung der Rechtwinkligkeit zwischen der X- und der Z-Achse an einer Werkzeugmaschine 24

25 Vorteile Einfache Justage - mit den patentierten Geradheitsoptiken kann die Ausrichtung des Laserstrahles wesentlich schneller als bei Wettbewerbssystemen erfolgen. Hohe Genauigkeit - durch die hochvergüteten Optiken ist eine hohe Messgenauigkeit erzielbar. (± 0,5 arc sec). Flexibilität - Die Software unterstützt auch Rechtwinkligkeitsmessungen in Verbindung mit Hartgesteinswinkeln und digitalen Messuhren. Geradheitszubehör Geradheitsoptik Typische Darstellung der Ergebnisse einer Rechtwinkligkeitsmessung Technische Daten Bereich ± 3/M [mm/m] (Messbereich kurz) ± 0,5% ± 2,5 ± 0,8 M [µm/m] Genauigkeit (Messbereich lang) ± 2,5% ± 2,5 ± 0,08 M [µm/m] Auflösung 0,01 µm/m M = Länge der längeren Achse der Rechtwinkligkeitsmessung in Meter; % = Prozent des angezeigten Wertes 25

26 Laser Interferometer System Ebenheitsmessung Die Ebenheitsmessung wird dazu verwendet, um die Ebenheit von Koordinatenmesstischen und Platten zu ermitteln. Als Ergebnis zeigt die 3D-Darstellung, wo signifikante Abweichungen von der Idealform vorhanden sind. Aufbau Die benötigten Komponenten: Grundplatte (50 mm) Grundplatte (100 mm) Grundplatte (150 mm) Ebenheitsspiegel Kippwinkeloptik Ebenheitsset Für die Ebenheitsmessung werden die Optiken zur Kippwinkelmessung verwendet, die auf die Grundplatten geschraubt werden. Die Optiken sind als separates Set verfügbar. (siehe Seite 18) Der Winkelreflektor wird auf einer der drei Fußplatten befestigt. Die benötigte Größe der Fußplatte hängt von der Größe der Platte ab. Das Winkelinterferometer wird auf dem Ebenheitsspiegel oder einer anderen Grundplatte befestigt. Kippwinkelmessung Ebenheitsmessungen können auch in Verbindung mit einer elektronischen Wasserwaage und der Laser10 Software von Renishaw durchgeführt werden, siehe Seite 35. Ebenheitsmessung Die Grundplatten (50 mm, 100 mm und 150 mm) sind auch separat erhältlich. 26

27 Vor der Messung muss ein Gitter auf die Messplatte aufgezeichnet werden. Die Länge jeder Linie ist ein vielfaches der Länge der Grundplatte. Es sind zwei Standardmessungen verfügbar. Moodyverfahren die Messung wird in acht definierten Linien durchgeführt. Gittermethode es kann ein Gitter in beliebiger Konfiguration definiert werden. Vorteile Keine thermische Drift - die Interferometeroptik befindet sich außerhalb der Laserstrahlquelle, so daß sie nicht durch die Wärme des Laserkopfes beeinflusst wird. Rückführbar - interferometrische Messungen sind durch die Frequenzstabilität des Laserlichtes, im Gegensatz zu Messungen die auf PSD, CCD oder 4-Quadranten-Methode basieren, rückführbar auf ein staatliches Längennormal. Justage - die Ebenheitsspiegel erlauben durch die integrierte Verstellmöglichkeit eine einfache Justage des Laserstrahles Flexibilität - die Software unterstützt Ebenheitsmessungen in Verbindung mit elektronischen Wasserwaagen. Es werden sowohl die Gittermethode als auch die Moody Methode unterstützt. Laserposition - bei Bedarf können alle Messungen ausgehend von einer Position des Laserkopfes durchgeführt werden. Typische Darstellungen einer Ebenheitsmessungen nach der Moody-Methode. Typische Darstellungen einer Ebenheitsmessungen nach der Gittermethode. Technische Daten Messbereich (Länge) Ebenheitsbereich Genauigkeit Auflösung 0 15 m ± 1,5 mm ± 0,6%* ± 0,02 M 2 [µm] 0,01 µm Wobei M = die Länge der Diagonalen in Meter; % = prozentualer Anteil der berechneten Ebenheit; *Optiken mit höherer Genauigkeit sind auf Anfrage lieferbar. 27

28 Laser Interferometer System Drehachsenmessung Für die Messung von Drehachsen hat Renishaw eine spezielle Messeinrichtung, das RX10 System entwickelt, welches in Verbindung mit dem Renishaw Laser Interferometer System eingesetzt wird. Das patentierte Verfahren der Drehachsenmessung erlaubt die automatische Messung von Dreheinheiten in beliebigen Winkelschritten. Durch die automatische Selbstzentrierung des Systemes wird der Zeitbedarf für eine Messung deutlich reduziert. Aufbau Für die Drehachsenmessung benötigen Sie: RX10 Drehtisch Er besitzt eine hochpräzise Hirthverzahnung. In Verbindung mit der Genauigkeit des Laser Interferometer Systems wird eine sehr hohe Messgenauigkeit erreicht. Durch die integrierte Selbstzentrierungsroutine werden Zentrierfehler und andere Einrichtungsfehler eliminiert. Das System kann horizontal, vertikal und selbst über Kopf für die Messung von Drehachsen in verschiedenen Orientierungen eingesetzt werden. RX10 Steuereinheit Kippwinkeloptik Die optional erhältliche Kippwinkeloptik wird ausführlich auf Seite 20 beschrieben. RX10 Drehtisch Zur Messung von Drehtischen, die während der Drehbewegung ausheben ist ein spezielles Zubehör-Kit verfügbar. Hirthverzahnung 28 Drehachsenmessung

29 Die Messung einer Drehachse erfolgt in 5 Schritten: 1 Die Kippwinkeloptik wird auf dem RX10 Drehtisch montiert. 2 Die RX10 Drehtischeinheit wird auf der zu messenden Achse befestigt. 3 Das Winkelinterferometer wird an einem festen Punkt befestigt. 4 Über die Renishaw Laser Software werden an vordefinierten Winkelpositionen die Messwerte über das Laser Interferometer System erfasst. 5 Wenn die zu messende Achse weiter gedreht wird, sorgt das RX10 System automatisch dafür, dass die Optik gegenläufig positioniert wird, so daß der reflektierte Laserstrahl nicht unterbrochen wird. Verschiedene internationale Normen beschreiben die Messungen an Drehachsen. Diese Messungen können auf verschiedene Arten erfolgen: 0,1 o Schritte über einen Bereich von 5 o. 3 o Intervalle über einen Bereich von 360 o. Überprüfung der Winkelpositioniergenauigkeit bei 0, 90, 180 und 270 und neun weiteren zufällig gewählten Winkelpositionen im Bereich von 360 Diese Messung kann mit anderen Messmitteln wie Autokoliminatoren oder Polygonspiegeln nur sehr schwierig oder gar nicht durchgeführt werden. Vorteile Einfache Montage das System zur Drehachsenmessung verfügt über einen automatischen Kalibrierzyklus, um Zentrierfehler der Montage zu kompensieren. Aus diesem Grund können Zentrierfehler zugelassen werden. Schnelle vollautomatische Messung integrierte Elektromotoren sorgen für die automatische Rotation und Klemmung, so dass die Messung vollautomatisch durchgeführt werden kann. Flexibilität die Messung kann für beliebige Winkel, Drehbereiche auch mit mehrfachen Wiederholungen durchgeführt werden. Vorher Nachher Die beiden Auswertegrafiken zeigen die Fehler einer Dreheinheit vor und nach einer Kompensation. Technische Daten Messbereich (Winkel) Indexiergenauigkeit Wiederholgenauigkeit Montage Betrieb Steuerung zulässige Umgebungstemperatur Max. Geschwindigkeit des Indexiertisches Unbegrenzt ± 5 µm/m (entspricht 1 Winkelsekunde) 1 µm/m (entspricht 0,2 Winkelsekunden) Spindel- oder Tischmontage Vertikal oder horizontal Automatisch via RS232 zum PC 0 40 o C 30 U/min bei Messschritten <10 2 U/min bei Messschritten >10 29

30 Laser Interferometer System Dynamische Messung Die Software erweitert den Anwendungsbereich und die Leistungsfähigkeit des Laser Interferometer Systems. Die Echtzeitmessung von Bewegungen an Maschinenachsen bietet neue Möglichkeiten der Diagnose. Mit der Software für dynamische Messungen können Bewegungsabläufe, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Schwingungen und die Leistungsfähigkeit von Servoantrieben ermittelt werden. Diese Software kommt nicht nur an Werkzeugmaschinen und Koordinatenmessgeräten, sondern auch an vielen anderen Systemen zum Einsatz: Pick and Place Maschinen Optische Systeme Kunststoffspritzmaschinen Druckmaschinen Hydraulische und pneumatische Leiterplatten-Bohrmaschinen Systeme Leiterplatten-Druckmaschinen Positioniereinheiten Die Software für dynamische Messungen ist ohne Zusatzkosten Bestandteil der Standard Laser Software. Die Messungen können mit dem Standard- Laserkopf und den Standard-Optiken durchgeführt werden. X-Y Tisch ( Danaher Precision Systems) Die Echtzeit-Messungen erlauben die Ermittlung verschiedener charakteristischer Kennwerte an Maschinen, zum Beispiel: Stabilität des Lageregelkreises Schwingungsverhalten von Antriebsmotoren, Spindeln und anderen Systemen Genauigkeit des Vorschubs, Interpolationsgenauigkeit Optimierung von Regelkreisen Dynamische Messung 30

31 Schwingungsanalyse Fourieranalyse Weg über Zeit Geschwindigkeit über Zeit Vorteile Schwingungsanalyse Das mitgelieferte FFT Paket (Fast Fourier Transformation) erlaubt die Erstellung von Frequenzspektren. Vielseitigkeit Die Software unterstützt dynamische Messungen mit den Optiken für die Positionsmessung, für die Kippwinkelmessung und die Geradheitsmessung. Leistungsfähigkeit Das Laser System erlaubt Messungen bei Geschwindigkeiten bis zu 1 m/sek mit einer Aufnahmefrequenz von 5 khz bei einer Auflösung von 1 nm und unbegrenzten Beschleunigungen. Flexibilität Die Messpunkte können in festen Zeitintervallen oder über ein externes Triggersignal mit bis zu 4 khz erfasst werden. Überprüfung eines Servoantriebes Beschleunigung über Zeit Technische Daten Lesefrequenz Genauigkeit der Positionsmessung Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung Genauigkeit der Beschleunigungsmessung Auflösung Maximale Geschwindigkeit Genauigkeit der Zeitkonstanten % = Prozentualer Anteil des angezeigten Wertes Hz ± 0,7 µm/m ± 0,01% ± 0,01% 0,001 µm 60 m/min (1 m/s) ± 0,14% Folgende dynamische Messungen können durchgeführt werden: Weg über Zeit Geschwindigkeit über Zeit Beschleunigung über Zeit Amplitude über Frequenz In Verbindung mit der TB10 Triggerbox ist das Laser System besonders zur Messung von Vorschubspindeln geeignet, siehe Seite

32 Laser Interferometer System Zubehör Optisches Zubehör LS350 Strahlsteueroptik* Zur Ausrichtung des ML10-Laserstrahles ist die neue Strahlsteueroptik LS350 verfügbar. Hiermit kann die Justagezeit des Laserstrahles deutlich reduziert werden. Die Strahlsteueroptik bietet den Vorteil, dass bei der Strahljustage die Einstellungen am Laserstativ entfallen. Sie erlaubt es, den Laserstrahl exakt parallel zur Bewegungsachse auszurichten. Die Ausrichtung erfolgt über kleine Hebel an der Optik in horizontaler und vertikaler Strahlrichtung. Die Justage ist einfach, präzise und ohne großen Aufwand durchführbar. Die Strahlsteueroptik erlaubt die Justage des Laserstrahles in beiden Ebenen mit bis zu ± 35 mm/m (± 2 ). Die Strahlsteueroptik kann in Kombination mit der Positionsoptik, Kippwinkeloptik und Geradheitsoptik verwendet werden. Das System ist kompatibel mit dem Schwenkspiegel und dem festen Umlenkspiegel und passt zu allen Renishaw ML10 Laser Interferometer Systemen. Technische Daten Verstellbereich Reichweite ±35 mm/m 0-10 m Stative Schwenkspiegel Dieser Spiegel wird für Messungen an Schrägbettmaschinen oder für Diagonalmessungen (z.b. nach ANSI B 5.54) verwendet. Die Standardoptiken können einfach mit den mitgelieferten Schrauben befestigt werden. Fester 90 Umlenkspiegel Dieser Spiegel bewirkt eine Umlenkung des Laserstrahls um 90 Grad. Wie der Schwenkspiegel, kann dieser Spiegel an die Standardoptiken befestigt werden. Der Spiegel wird verwendet, wenn der Zugang zu den Achsen eingeschränkt ist. Kompaktstativ* Dieses Stativ bietet mit seinen kompakten Transportmaßen Vorteile, wenn das Laser Interferometer System im mobilen Einsatz verwendet wird. Ein stabiler Transportkoffer ist im Lieferumfang enthalten. Die Stativplatte wird im Laserkoffer untergebracht. Montageset* Dieses Set beinhaltet Montageelemente zur Befestigung der Optiken am Messobjekt. Optiken können einfach getauscht werden, ohne dass das Laser System neu ausgerichtet werden muss. Die Montageblocks bestehen aus anodisiertem Aluminium, die Montagebolzen und die Grundplatten aus Edelstahl, um ein Optimum hinsichtlich des Gewichtes und der Stabilität zu erhalten. Die Bolzen sind mit M8-Gewinde ausgestattet, so dass sie an Standardmagnethalter (im Lieferumfang enthalten) oder an Renishaw Tastköpfen befestigt werden können. *Diese Komponenten sind Bestandteil der Grundausstattung 32 Standardstativ Dieses Stativ bietet einen großen Justierbereich für den Laserkopf. Es kann mit einem stabilen Stativkoffer zum sicheren Transport und Lagerung geliefert werden. Die Stativplatte wird im Laserkoffer untergebracht.