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XC-80
Umweltkompensationseinheit
muss, und einer durchschnittlichen Maschinentemperatur, die mittels der
XC Kompensationseinheit gemessen wird. Das Ziel dieser Korrektur ist die
Schätzung der Laserkalibrierergebnisse, die erzielt worden wären, wenn die
Maschinenkalibrierung bei 20 °C durchgeführt worden wäre.
Thermische Materialausdehnungskoeffizienten
Der Betrag, um den sich die meisten Materialien infolge einer
Temperaturveränderung ausdehnen oder zusammenziehen, ist sehr gering. Aus
diesem Grund wird der thermische Ausdehnungskoeffizient in Teilen pro Million
pro Grad C (ppm/°C) angegeben. Diese Koeffizienten geben den Betrag an, um
den sich das Material pro Grad ansteigender oder abfallender Materialtemperatur
ausdehnt bzw. zusammenzieht. Angenommen beispielsweise, dass der thermische
Ausdehnungskoeffizient +11 ppm/°C beträgt. Das bedeutet, dass pro 1 °C Anstieg
der Materialtemperatur eine Materialausdehnung von 11 ppm stattfindet, was 11
Mikrometern pro Meter Material entspricht.
Eine falsche Kompensation thermischer Materialausdehnung ist eine der
Hauptfehlerquellen bei linearen Abstandsmessungen in nicht temperierten
Umgebungen. Das liegt daran, dass die Ausdehnungskoeffizienten üblicher
Konstruktionswerkstoffe verhältnismäßig groß im Vergleich zu den Koeffizienten
sind, die mit Fehlern bei der Wellenlängenkompensation und Fehlern bei der
Laserstrahlausrichtung einhergehen.
Die normalisierte Messung wird einen auf die Messgenauigkeit des
Materialtemperatursensors zurückzuführenden Fehler aufweisen. Die Größe dieses
Fehlers hängt von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zu prüfenden
Maschine ab. Der Materialtemperatursensor besitzt eine Genauigkeit von ±0,1 °C.
Dementsprechend würde der Fehler bei der Normalisierung der Messung im Falle
eines thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 10 ppm/°C der zu prüfenden
Maschine ±1 ppm betragen. Dieser Fehler wird der Messgenauigkeit des Systems
(±0,5 ppm) bei Verwendung der XC Umweltkompensationseinheit hinzugerechnet.
Da jedoch die beiden Fehler unkorreliert sind, ist ihre kombinierte Auswirkung die
Quadratwurzel aus der Summe ihrer Quadrate und nicht ihre arithmetische Summe.
Daher wird die normalisierte Messgenauigkeit in dem vorgenannten Beispiel ±1,2
ppm für das Lasersystem und die XC Kompensationseinheit betragen.
Zusätzliche Messfehler treten auf, wenn ein falscher thermischer Ausdehnungs-
koeffizient in die Software eingegeben wird. Da die Werte der thermischen
Ausdehnungskoeffizienten unterschiedlicher Maschinen um 10 ppm/°C oder mehr
schwanken können, sollte sorgfältig darauf geachtet werden, dass die richtigen Werte
eingegeben werden. Fragen Sie gegebenenfalls den Maschinenhersteller um Rat.
Der Ausdehnungskoeffizient des Feedbacksystems der Maschine wird
normalerweise in die Software eingegeben, sofern Sie nicht die Genauigkeit
gefertigter Teile bei Temperierung auf 20 °C schätzen. Die nachfolgende Tabelle
liefert typische Ausdehnungskoeffizienten für verschiedene Materialien, die im
Bau von Maschinen und zugehörigen Positionsmessgeräten verwendet werden.
Hinweis: Da Materialausdehnungskoeffizienten mit der
Materialzusammensetzung und -behandlung variieren können, sind diese
Werte nur Richtwerte und sollten nur verwendet werden, wenn keine Daten
vom Hersteller vorliegen.
Material
Anwendung
Maschinenbauteile, Zahnstangenantriebe,
Eisen/Stahl
Kugelumlaufspindeln
Aluminium-
Leichte KMG-Maschinenkonstruktionen
legierung
Glas
Wegmesssysteme mit Glasmaßstäben
Granit
Maschinenkonstruktionen und -tische
Beton
Maschinenfundamente
Messsysteme/Konstruktionen mit geringer
Invar
Ausdehnung
Thermisch stabiles
Messsysteme/Konstruktionen mit
Glas
Nullausdehnung
9
Ausdehnung-
skoeffizient
ppm/°C
11,7
22
8
8
11
<2
<0,2
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