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TTM2 Messung der Positionsunsicherheit von Teiltischen ... - OEG

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<strong>TTM2</strong><br />

<strong>Messung</strong> <strong>der</strong> <strong>Positionsunsicherheit</strong> <strong>von</strong> <strong>Teiltischen</strong> nach<br />

VDI / DGQ 3441 mit elektronischen Autokollimatoren<br />

Einsatzgebiete<br />

Die Windows-Software <strong>TTM2</strong> dient zur Vermessung <strong>von</strong> winkelbezogenen, rotierenden<br />

Positioniersystemen mit Hilfe eines Autokollimationssystems und einem Winkelnormal. Die Software ist<br />

auf alle elektronischen Autokollimatoren vom Typ ELCOMAT (ELCOMAT 2000, ELCOMAT HR,<br />

ELCOMAT vario) zugeschniten, die Anbindung an an<strong>der</strong>e Meßsysteme ist möglich. Als Winkelnormal<br />

dient üblicherweise ein Polygonspiegel. Ein beson<strong>der</strong>es Merkmal <strong>von</strong> <strong>TTM2</strong> ist es, daß bereits mit 2<br />

Meßreihen die Winkelfehler des Polygons ermittelt werden können, so daß diese keinen Einfluß mehr auf<br />

die Meßgenauigkeit besitzten. Diese wird ausschließlich durch den Autokollimator festgelegt.<br />

Die Möglichkeiten <strong>der</strong> Anwendung <strong>von</strong> <strong>TTM2</strong> reichen <strong>von</strong> <strong>der</strong> hochgenauen Vermessung <strong>der</strong> Schwenkund<br />

Drehachsen CNC-gesteuerter Werkzeugmaschinen bis hin zur Qualitätskontrolle <strong>von</strong> miniaturisierten<br />

Goniometersystemen, wie sie z.B. bei <strong>der</strong> Probenpositionierung in <strong>der</strong> Mikroskopie Anwendung finden.<br />

fff<br />

Taumelfehler<br />

Teilerfehler<br />

Axialfehler Axialfehler<br />

Radialfehler<br />

Abb. 1. Schema <strong>der</strong> an einem rotierenden Positioniersystem auftretenden Fehler.<br />

Meßgrößen<br />

Die Software <strong>TTM2</strong> entspricht den Empfehlungen <strong>der</strong> VDI / DGQ-Richtlinie zur Beurteilung <strong>der</strong><br />

rotatorischen Positioniergenauigkeit. Es werden die Positionsabweichung, die <strong>Positionsunsicherheit</strong>, die<br />

minimale, maximale und und mittlere Positionsstreubreite sowie die minimale, die maximale und die<br />

mittlere Umkehrspanne gemessen. Neben diesen integralen numerischen Werten werden für jede<br />

einzelne Meßposition <strong>der</strong> Mittelwert für die positive Anfahrtrichtung und die dazugehörige<br />

Standardabweichung, <strong>der</strong> Mittelwert für die negative Anfahrtrichtung und die dazugehörige<br />

Standardabweichung und die Umkehrspanne berechnet. Hinzu kommen weitere Kengrößen wie<br />

systematische Abweichung, Umkehrspanne und Positionsstreubreite. Alle Daten werden grafisch und<br />

tabellarisch aufbereitet.<br />

<strong>OEG</strong> GmbH, Wildbahn 8b, 15236 Frankfurt(O<strong>der</strong>), Tel.: 0335 5213 894, Fax: -896<br />

e-mail: Info@oeg-messtechnik.de, Internet: http://www.oeg-messtechnik.de


Das Meßverfahren<br />

<strong>TTM2</strong> ist vom Meßverfaren her an das Rosettenverfahren angelehnt. Durch die Ausnutzung aller<br />

Möglichkeiten <strong>der</strong> Matrizenrechnung stellt es jedoch eine innovative Weiterentwicklung dieses Verfahrens<br />

dar.<br />

Beim Rosettenverfahren wird ein Polygon mit n Flächen auf den Teiltisch montiert. Der Autokollimator<br />

wird so eingerichtet, daß er <strong>von</strong> den Flächen des Polygons ein Referenzsignal erhält. Dreht sich <strong>der</strong><br />

Teiltisch um genau 360/n Grad, zeigt <strong>der</strong> Autokollimator für jede Polygonfläche den gleichen Winkelwert<br />

an. Aus den Abweichungen je<strong>der</strong> Polygonfläche vom Ausgangswert können die Kenndaten für die<br />

<strong>Positionsunsicherheit</strong> berechnet werden. Üblicherweise werden beim Rosettenverfahren n Meßreihen<br />

durchgeführt. Jede Polygonfläche dient einmal als Ausgangspunkt <strong>der</strong> <strong>Messung</strong>. Das klassische<br />

Rosettenverfahren ist also sehr zeitaufwendig.<br />

<strong>TTM2</strong> - die Innovation<br />

In Abb. 1. sind schematisch die an einem rotierenden Positioniersystem auftretenden Fehler dargestellt.<br />

<strong>TTM2</strong> erfaßt in Verbindung mit einem Autokollimator und einem Polygonspiegel die winkelbezogene<br />

Größen Teilerfehler und Taumelfehler. Die neue Software <strong>TTM2</strong> ermöglicht es erstmalig, bereits aus<br />

minimal 2 Meßreihen alle Kenndaten des Teiltisches zu berechnen.<br />

Weiterhin ist die Meßgenauigkeit <strong>von</strong> <strong>TTM2</strong> ausschließlich durch die Auflösung des<br />

Meßstart<br />

Meßstrahl und<br />

Bezugsgerade<br />

Polygonfläche: 1 2 3 4 5 6<br />

Tischposition: 0° 60° 120° 180° 240° 300°<br />

360°<br />

0°<br />

1<br />

1. Meßreihe<br />

Teilertisch<br />

Polygon<br />

Neupositionierung<br />

des Polygon<br />

Meßstrahl und<br />

Bezugsgerade<br />

1<br />

2. Meßreihe<br />

Polygonfläche: 2 3 4 5 6 1<br />

Tischposition: 0° 60° 120° 180° 240° 300°<br />

Autokollimationssystems und die Umweltbedingungen bestimmt. Fehler des Polygons gehen nicht in die<br />

Meßergebnisse ein. Es ist sogar möglich, mit Hilfe eines teilungsfehlerbehafteten Teiltisches eine<br />

Polygonvermessung durchzuführen.<br />

Damit stellt <strong>TTM2</strong> eine absolut neuartige Softwarelösung dar, die gleichermaßen für den Geräte- und<br />

Maschinenbau zur Teiltischvermessung wie in <strong>der</strong> optischen Industrie zur Polygonvermessung eingesetzt<br />

werden kann.<br />

Das Programm ist in <strong>der</strong> Lage, Polygone mit maximal 72 Flächen auszuwerten und dabei bis zu 36<br />

Meßreihen zu berücksichtigen. Entsprechend dem verwendeten Meßsystem, speziell dem ELCOMAT<br />

2000, werden die Winkelabweichungen mit einer Genauigkeit <strong>von</strong> 0.1“ bei einer Auflösung <strong>von</strong> 0.05“<br />

innerhalb eines Meßbereiches <strong>von</strong> 2000“ (entspricht ca. 0.5°) bestimmt.<br />

<strong>OEG</strong> GmbH, Wildbahn 8b, 15236 Frankfurt(O<strong>der</strong>), Tel.: 0335 5213 894, Fax: -896<br />

e-mail: Info@oeg-messtechnik.de, Internet: http://www.oeg-messtechnik.de<br />

360°<br />

0°<br />

Teilertisch<br />

Polygon<br />

Startposition 1. Meßreihe Startposition 2. Meßreihe<br />

0°<br />

Meßende

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