Abschlussbericht - PTB

Aufnahme und Elimination kurzperiodischer Fehler bei kartesischen Koordinatenmessgeräten
Projektion auf die Maschinenachsen in ein Intervall der Länge
kurzperiodischen Messabweichungen paarweise tilgen.
fällt und sich die
Angewendet auf die Messung eines Endmaßes bedeutet dies, dass das Endmaß nicht exakt
parallel zu den Maschinenachsen des KMGs ausgerichtet werden sollte, sondern leicht
schräg mit dem Winkel zu einer der Maschinenachsen. Die Größe des Winkels ergibt sich
dabei aus
Längsachse des Endmaßes in der Ebene des Winkels
, wobei b die Länge des Bereichs bezeichnet, in dem quer zur
die n Messpunkte auf den Messflächen
äquidistant anzuordnen sind. Angenommen die Wellenlänge des kurzperiodischen
Fehlers beträgt 20 µm, b = 10 mm und n = 6, so ergibt sich für den Winkel ein Wert
von 0,095°. Auf den Messflächen werden dann entlang einer Linie sechs Punkte äquidistant
im Abstand von 2 mm ( = b/(n-1) ) angetastet, um den Einfluss des kurzperiodischen
Fehlers zu minimieren.
Auch bei Messung eines Kugelstabes kann der Einfluss der kurzperiodischen Fehler durch
eine angepasste Messstrategie reduziert werden. Der Kugelstab wird dazu annähernd parallel
zu einer Maschinenachse ausgerichtet ( 1°). Abhängig vom Radius R der Kugeln
des Stabes und der Wellenlänge des kurzperiodischen Fehlers werden auf beiden
Kugeln Punkte auf einem Kugelabschnitt bzw. Kreisabschnitt zusätzlich angetastet. Für die
Länge der Sehne a des Kreisabschnitts gilt: . Mit = 20 µm und R =
15 mm ergibt sich beispielsweise a 1,55 mm. Entlang des Bogens sind auf den Kugeln n
Antastpunkte wie folgt zu verteilen. Beginnend mit dem Polpunkt, in dem die Gerade durch
die Mittelpunkte der beiden Kugeln des Stabs die Kugeloberfläche schneidet, werden auf
der einen Hälfte des Kreisbogenabschnitt Einzelpunkte im Abstand von ai = a/2/(i-1) mit i
= 2, 4, 6, … n angetastet, auf dem anderen Halbbogen im Abstand von aj = a/2/(j-1) mit j =
1, 3, 5, … n, um den Einfluss kurzperiodischer Fehler zu minimieren. Der Kreisbogenabschnitt
liegt dabei wahlweise in einer der beiden Ebenen, die durch die beiden Maschinenachsen
nahezu rechtwinklig zur Längsrichtung des Kugelstabs aufgespannt wird
(Bild 9).
Abb. 9: Messtechnische Elimination von kurzperiodischen Fehlern (Prinzipskizze)
1.1.3 Richtungsabhängige Antastabweichungen
Das kurzperiodische Abweichungsverhalten von Koordinatenmessgeräten wird außer von
Teilungsfehlern der Linearachsen zusätzlich durch Messabweichungen des Tastsystems
bestimmt. Letztere werden üblicherweise mit Hilfe einer Prüf- oder Kalibrierkugel bestimmt.
Die Rundheitsabweichung der Prüfkugel ist bei neuen, hoch-präzisen Koordinatenmessgeräten
nicht zu vernachlässigen. Durch Kalibrierung der vollständigen Oberflächentopographie
der Prüfkugeln soll erreicht werden, dass eine genaue und zuverlässige Tren-
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