Nur für Siemens internen Gebrauch! Dipl.-Ing. Jörg Reichle Sales Manager
Direkte Erfassung der Geometrieparameter für die volumetrische Kompensation Seite 2
Die 6 Freiheitsgrade einer Achse 1x Position 2x Translation 3x Rotation Seite 3
Faktoren die die Genauigkeit reduzieren Seite 4
Genauigkeitsverlust durch Kippen l Seite 5
Genauigkeitsverlust durch Reibung und Lose Seite 6
Genauigkeitsverlust durch Regelungsparameter Seite 7
Genauigkeitsverlust durch Schwingungseinflüsse Seite 8
Messtechnische Erfassung der Geometrie als Basis zur volumetrischen Kompensation Seite 9
Laser Interferometer - Positionsmessung 1 8, 1 2 3 4 1 8, 1 2 2 8 Seite 10
Prinzip der Interferometrie - Interferenz Laserstrahl (632 nm) Referenz-Arm Mess-Arm Kombinierter Strahl Fester Retroreflektor Strahlteiler + + = + - = Bewegter Retroreflektor Seite 11 Konstruktive Interferenz Destruktive Interferenz
Messprinzip Positionsmessung Seite 12
Messprinzip Kippwinkelmessung Seite 13
Messprinzip Positionsmessung aus Kippwinkel Seite 14
Messprinzip Geradheitsmessung Seite 15
Direkte Konvertierung in VCS Format Messung von: Positioniergenauigkeit XTX YTY ZTZ Geradheit XTY XTZ YTX YTZ ZTX ZTY Nicken XRY YRX ZRY Gieren XRZ YRZ ZRX Rechtwinkligkeit XWY XWZ YWZ // VCS-Format //----------- // [HEADER] MACHINE_PRODUCER = BRETON MACHINE_TYPE = FLYMILL 2T MACHINE_NUMBER = 0 CONTROL_PRODUCER = SIEMENS CONTROL_TYPE = 840D CONTROL_NUMBER = 0 CONTROL_SOFTWARE_VERSION = 6.5.39 CUSTOMER = RENISHAW OPERATOR = REICHLE DATE = 080129 TEMPERATURE = 23 COMMENT = komplett YTY] AXIS_LENGTH [L_U] = 2000 INTERVAL [L_U] = 200 REF_POS_X [L_U] = 1233 REF_POS_Z [L_U] = -683.5 MEAS_TOOL_Y [L_U] = 170 MEAS_TOOL_Z [L_U] = 110 DEVIATION [D_U] GRIDPOINTS = { 0.0-1.9 200.0-2.4 400.0-4.15 600.0-5 800.0-6.9 1000.0-9 1200.0-8.4 Seite 16
Schrittweise Konvertierung pro Freiheitsgrad Seite 17
Konvertierte Tabelle Seite 18
22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Beispiel Positionsmessung T R E N D A N A L Y S I S 1 2 F e h l e r ( µ m ) T r e n d a n a l y s e - P o s i t i o n 1 ) Y T Y. R T L 2 ) Y T Y _ k o m p. r t l 3) 4) D a t u m : 1 6 : 4 3 A p r 2 9 2 0 1 0 D a t u m : 1 6 : 5 4 A p r 2 9 2 0 1 0 P o s i t i o n ( M i l l i m e t e r ) Verbesserung von 22 µm auf 0,6 µm Seite 19
0.004 0.002 0-0.002-0.004-0.006-0.008-0.01-0.012-0.014 0.015 0.01 0.005-0 -0.005-0.01-0.015-1000 -500 0 500 1000-1000 -500 0 500 1000 Beispiel Kippen R e n i s h a w A n a l y s e F e h l e r ( µ m / m m ) R e n i s h a w A n a l y s e - W i n k e l M a s c h i n e : H e c k e r t S e r i e n n u m m e r : D a t u m : 0 9 : 5 0 A p r 2 9 2 0 1 0 N a m e : R e n i s h a w A n a l y s e A c h s e : X R Y K o m m e n t a r : D a t e i : X R Y. R T A B i d i r e k t i o n a l, 1 L a u f XRY 19 µm/m P o s i t i o n ( M i l l i m e t e r ) G e n a u i g k e i t : 0. 0 1 8 9 W d h. g e s a m t : 0. 0 0 3 7 F e h l e r ( µ m / m m ) R e n i s h a w A n a l y s e - W i n k e l M a s c h i n e : H e c k e r t S e r i e n n u m m e r : D a t u m : 0 9 : 5 0 A p r 2 9 2 0 1 0 N a m e : A c h s e : X R Z K o m m e n t a r : D a t e i : X R Z. R T A B i d i r e k t i o n a l, 1 L a u f P o s i t i o n ( M i l l i m e t e r ) G e n a u i g k e i t : 0. 0 3 3 3 W d h. g e s a m t : 0. 0 0 5 0 Seite 20 XRZ 33 µm/m
0.001 0.0005 0-0.0005-0.001-0.0015 0.004 0.003 0.002 0.001 0-0.001-0.002 400 600 800 1000 1200 1400 400 600 800 1000 1200 1400 0.004 0.003 0.002 0.001 0-0.001-0.002-0.003-0.004 0.0015 0.001 0.0005 0-0.0005-0.001-0.0015 400 600 800 1000 1200 1400 400 600 800 1000 1200 1400 Beispiel Geradheitsmessung mit Problemfeststellung R e n i s h a w A n a l y s e VOR VCS R e n i s h a w A n a l y s e NACH VCS F e h l e r ( M i l l i m e t e r ) F e h l e r ( M i l l i m e t e r ) R e n i s h a w A n a l y s e M a s c h i n e : A c h s e : S e r i e n n u m m e r : K o m m e n t a r : D a t u m : 1 7 : 4 5 A p r 2 9 2 0 1 0 D a t e i : Y T X. S T Y N a m e : U n i d i r e k t i o n a l, 1 L a u f R e n i s h a w A n a l y s e P o s i t i o n ( M i l l i m e t e r ) R e n i s h a w A n a l y s e G e n a u i g k e i t : 0. 0 0 3 0 M a s c h i n e : S e r i e n n u m m e r : D a t u m : 1 7 : 5 3 A p r 2 9 2 0 1 0 N a m e : YTX 3 µm YTX 0,6 µm R e n i s h a w A n a l y s e P o s i t i o n ( M i l l i m e t e r ) A c h s e : G e n a u i g k e i t : 0. 0 0 0 6 K o m m e n t a r : D a t e i : Y T X _ K O M P. S T Y U n i d i r e k t i o n a l, 1 L a u f F e h l e r ( M i l l i m e t e r ) F e h l e r ( M i l l i m e t e r ) R e n i s h a w A n a l y s e M a s c h i n e : A c h s e : S e r i e n n u m m e r : K o m m e n t a r : D a t u m : 1 8 : 2 5 A p r 2 9 2 0 1 0 D a t e i : Y T Z. S T Y N a m e : U n i d i r e k t i o n a l, 1 L a u f *Schwingungsanteil 4 µm P o s i t i o n ( M i l l i m e t e r ) G e n a u i g k e i t : 0. 0 0 7 6 R e n i s h a w A n a l y s e M a s c h i n e : A c h s e : S e r i e n n u m m e r : K o m m e n t a r : D a t u m : 1 8 : 1 7 A p r 2 9 2 0 1 0 D a t e i : Y T Z K O M P. S T Y N a m e : U n i d i r e k t i o n a l, 1 L a u f *Schwingungsanteil 4 µm P o s i t i o n ( M i l l i m e t e r ) G e n a u i g k e i t : 0. 0 0 4 6 Seite 21 YTZ 7,6 µm* YTZ 4,6 µm*
0.003 0.002 0.001 0-0.001-0.002-0.003-0.004 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Beispiel Einfluss von Schwingungen auf VCS W E G ü b e r Z E I T W e g ( M i l l i m e t e r ) Hydraulik-Aggregat W e g ü b e r Z e i t - K u r z e G e r a d h e i t M a s c h i n e : S e r i e n n u m m e r : D a t u m : 1 8 : 3 6 A p r 2 9 2 0 1 0 N a m e : A c h s e : K o m m e n t a r : F i l e : Z - A C H S E D Y N A M I S L e s e r L e s e r a t e : 5 0 0 0 H z M a x W e r t : 0. 0 0 3 9 4 7 b e i : 6. 6 2 1 2 M i n W e r t : - 0. 0 0 4 8 2 5 b e i : 1 2. 7 6 0 8 Z e i t ( S e k u n d e n ) Seite 22
Volumetrische Kreisformmessung Seite 23
Ergebnis einer volumetrischen Kompensation 40 35 30 25 20 15 10 5 0 XTX YTY ZTZ XTY XTZ YTX YTZ ZTX ZTY XRX XRY XRZ YRX YRY YRZ ZRX ZRY ZRZ XWY XWZ YWZ 1D 3D Seite 24
Vergleich direkte und indirekte Messung 80 70 60 50 40 30 20 10 0 XTX YTY ZTZ XTY XTZ YTX YTZ ZTX ZTY XRX XRY XRZ YRX YRY YRZ ZRX ZRY ZRZ XWY XWZ YWZ 1D 3D Seite 25
XM60 6DoF-System Seite 26
Zusammenfassung I Eine volumetrische Achskompensation kann aus einer ungenauen Maschine KEINE hochpräzise Maschine zaubern Die volumetrische Achskompensation kann bei einer genauen (noch besser: hochgenauen) Maschine die noch vorhandenen mechanischen Abweichungen sehr gut kompensieren Mit dem Laserinterferometer steht das weltweit genaueste Mess- System zur Maschinenmessung zur Verfügung Die direkte Messmethode mit Laserinterferometer und Ballbarsystem mit schrittweiser Konvertierung in die VCS Software ist transparent und für den Anwender jederzeit nachvollziehbar Seite 27
Zusammenfassung II Durch die unmittelbare Verifikation der Ergebnisse können eventuell vorhandene Probleme (Lose, Schwingungen, Vorzeichen, Fundament) sofort und achsspezifisch erkannt werden Die direkte Messmethode erlaubt das Nachkompensieren einzelner Parameter Die Verifizierung kann an beliebiger Stelle erfolgen Die Verifizierung erfolgt mit einem anderen Vergleichs-Messmittel (Laserinterferometer zum Erfassen der Daten, Ballbar zum Verifizeren) Seite 28
XL-80 Laser Interferometer Seite 29 Fragen?