Analyse meetnauwkeurigheid 3-D meetmachines ME 5978, 5863, 5864 : Volvo - Born

Analyse meetnauwkeurigheid 3-D meetmachines ME 5978,

5863, 5864 : Volvo - Born

Citation for published version (APA):

Gilde, de, A. G., & Schellekens, P. H. J. (1983). Analyse meetnauwkeurigheid 3-D meetmachines ME 5978, 5863, 5864 : Volvo - Born. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Vakgroep Produktietechnologie : WPB; Vol. WPB0061). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1983

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne

Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at:

openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

ANALYSE MEETNAUWKEURIGHEID 3D-MEETMACHINES ME 5978, 5863, 5864.

VOLVO - BORN

19830825

Uitvoering:

Lab. voor Lengtemeting, TH Eindhoven.

A.G. de Gilde. P. Schellekens.

-0-INHOUD.

1. Inleiding

2. Formulering meetopdracht

3. Omschrijving meetopstelling en resultaten

4. Schatting totale meetonnauwkeurigheid

5. Conclusies

-1-1. INLEIDING.

In de meetruimte van de afdeling kwaliteitstechniek van Volvo Born zijn twee driedimensionale meetmachines opgesteld waarop o.a. carbodies, on-derdelen en mallen worden geinspekteerd op maatvoering. Het ligt in de bedoeling in de toekomst het aantal inspekties op te voeren alsmede de nauwkeurigheid te verhogen. Om de meetsnelheid en meet-mogelijkheden uit te breiden zullen voorzieningen aan de meetmachines dienen te worden aan-gebracht die aanzienlijke kosten meebrengen. Dit is aileen zinvol als met deze meetmachines een, ook in de toekomst, toereikende meetnauwkeu-righeid kan worden bereikt.

Om dit na te gaan is aan het Laboratorium voor Lengtemeting van de TH Eindhoven verzocht een kort onderzoek in te stellen naar de met deze meetmachine bereikbare meetnauwkeurigheden. Deze opdracht is aanvaard en in onderling overleg is besloten een aantal metingen uit te voeren met het doel te komen tot een pakket gegevens waarin de belangrijkste afwijkingen zijn neergelegd. Hiermede wordt dan een schatting gemaakt van maximaal optredende systematische afwijkingen. Na deze rapportage voigt een overlegronde met de afdeling kwaliteitstechniek waarna be-slist kan worden over verder te nemen stappen.

-2-2. FORMULERING MEETOPDRACHT.

Alvorens te komen tot een formulering van de meetopdracht zal hier eerst een korte analyse en kwantitatieve beschrijving van de fouten-bronnen worden gegeven.

De meetmachines bestaan in principe uit een meettafel van 3000 x 6000 mm en een meeteenheid die langs de lengte-as van de tafel, de x-as, kan worden verplaatst. De meeteenheid bezit een vertikaal en horizontaal ge-leidingssysteem, de z- en y-as, waarmee m.b.v. een tastsysteem in een meetvolume van 10 m3 kan worden gemeten. Langs de drie meetassen zijn incrementele meetsystemen aangebracht waarmee ingestelde verplaatsingen worden gemeten en digitaal uitgegeven. Door deze opbouw,en de noodza-kelijke- positie van de meetsystemen,is deze machine zeer gevoelig voor kantelfouten. (Niet voldoen aan het Abbe-principe). Fig. 1 geeft de op-bouw schematisch weer.

t

•

-3-Naast deze belangrijke bron van systematische afwijkingen zullen afwij-kingen natuurlijk ook in de meetsystemen zelf nog voorkomen. Ook vorm-fouten in de geleidingen en het niet haaks zijn van de drie meetassen kun-nen aanled:d'inggeven tot dit type afwijkingen. Externe storingen komen voornamelijk van temperatuursinvloeden waarbij verschillen in tempera-tuur tussen meetmachine en meetobjekt alsmede verschillen in uitzettings-coefficient de grootte van de hierdoor veroorzaakte meetafwijkingen bepa-len. In tegenstelling tot voor die in het voorgaande genoemde zijn voor deze afwijkingen correcties door te voeren via het meten van temperatu-ren aan machine en objekt. Afwijkingen die ontstaan t.g.v. het aantasten van het meetobjekt worden bij deze meetmachines (handbediend) voor een groot deel bepaald door de meettechnicus en worden in deze beschouwing niet meegenomen. Ook afwijkingen ontstaan bij het verwerken van de meet-gegevens vallen buiten deze analyse.

~~~~_~~~~~~~~~~~~~_~~~~~~~~~~~_~~~_~~_~~~~~~~~j~~~~_~~~~~~~_~~~_~X~~~~~: ~~~~~~-~!~~j~~~~~~.

2.2.a. Invloed van kantelfouten.

Bij het verplaatsen van de meeteenheid langs zijn geleiding op de meet-tafel kunnen t.g.v. het niet recht en vlak zijn van de meetmeet-tafel en on-rondheid in de geleidingsrollen kleine rotaties om x, y en z-as optreden welke resulteren in kantelhoeken ~ , ~ en ~ (Zie Fig. 2).

x y z

1

...

't

\

__ tI'

A':£ \--+-...

_,

-=---(J~. \ \ 4X'

•

te

Fig. 2. Systematische afwijkingen t.g.v. rotaties om x, yen z-as

-4-~y levert een systematische afwijking ~x = Z~y in x-richting op. Ook ~z

levert een bijdrage in de x-richting groot ~x y~. ~ levert in y en z x

z-richting afwijkingen van respectievelijk ~y z~x en ~z

=

y~x (Fig.2). De geleidingen voor z en y-as op de meeteenheid kunnen afwijkingen ver-oorzaken via fouten in de rechtgeleiding en torsie om deze assen. De

fouten in rechtheid zijn via een justage-systeem te corrigeren en zijn derhalve niet in deze beschouwing meegenomen hoewel deze instel-ling wei op gezette wijze gecontroleerd dient te worden. Torsie in de z-as geeft een rotatie ~zt om deze as waardoor in de x-richting een sys-tematische afwijking ~x

=

y~zt kan optreden. Torsie om de y-as geeft een rotatie ~yt met systematische afwijkingen ~x

=

Z~yt' ~z

=

X~yt

waarbij z en x de afstanden zijn tot de y-as gemeten vanaf de taster-punten evenwijdig aan z-y vlak respectievelijk x-y vlak.

r

x

-....

,

I

" 'I

,

,

I ' f ' 1 '

.

"

'--I)

'1

~

Fig. 3. Systematische afwijkingen bij torsie om de y-as.

•

Opgemerkt dient te worden dat de kantelfouten uiteraard eerst dan optre-den als men de meeteenheid van de ene positie naar de andere verplaatst waarbij de hiervoor beschreven rotaties daadwerkelijk optreden. Zo zul-len dus zeker niet aile kantelfouten bij elke meting optreden!

2.2.b. Haaksheid van de geleidingen.

Ook het niet haaks staan van x, y en z geleidingen kan systematische af-wijkingen veroorzaken. Bij een fouthoek ~ in haaksheid tussen x en y

xy

geleidingen kan bij metingen in de x-richting een afwijking ~x = y~

xy ontstaan. Tussen x en z meetas kan bij een fouthoek ~ analoog een

-5-een afwijking ~x = z~xz ontstaanivoor de y en de z-as tens lotte kan bij een fouthoek ~ een systematische afwijking ~y = z~ optreden. De

hier-yz yz

boven gebruikte x, y en z waarden geven de werkelijk ingestelde verplaat-singen in x, y en z richting bij de metingen aan.

2.2.c. Systematische afwijkingen in de meetsystemen.

De ingestelde verplaatsingen worden gemeten met een meetsysteem bestaan-de uit een rotatie-opnemer die via een tandwiel gekoppeld is aan een tand-heugel dat langs de rechtgeleiding is gemonteerd. De verplaatsingen wor-den digitaal uitgelezen maar kunnen ook via eenvoudige rekenapparatuur verwerkt worden. Het tandheugel is opgebouwd uit stukken van 0,5 m die t.o.v. elkaar gejusteerd zijn. De voornaamste systematische afwijkingen worden dus mogelijk veroorzaakt door deze overgangen en natuurlijk

steek-fouten in heugel en tandwiel. Door een speciale constructie wordt speling voorkomen. Ten gevolge van verschil in lineaire uitzettingscoefficient

(l.u.c.) en temperatuur ontstaan afwijkingen waarvoor gecorrigeerd kan worden volgens de volgende relatie:

~l

Hierin is de I de gemeten meetsysteem en meetobjekt De correctie dient bij de

lengte,"a en a de l.u.c. van respectievelijk

M 0

en T en T de respectievelijke temperaturen.

M 0

meetwaarde te worden opgeteld.

2.2.d. Vormafwijkingen van de meettafel.

De meettafel vormt de basis van de meetmachine waarlangs de meeteenheid wordt verplaatst en waarop het meetobjekt wordt gepositioneerd. Een ma-chine - ME 5978 - bezit een meeteenheid die aan be ide lange zijden van de meettafel kan worden gemonteerd terwijl de andere machine is voorzien van twee meeteenheden t.w. 5863 en 5864. Vormafwijkingen zullen zoals eerder is betoogd systematische afwijkingen in x, y en z richting tot ge-volg hebben. Deze kantelfouten om x, y en z-as zijn eerder beschreven. Ten gevolge van de afwijkingen van de rechtheid langs de x-as (lange zijde) ontstaan kleine afwijkingen ~z en ~y in z en y richting. ~z ont-staat door afwijkingen in het meettafeloppervlak terwijl ~y ontstaat door rechtheidsafwijkingen in de geleidingsstrip gemonteerd langs de lange zijkant van de meetta~el. Naast deze statische afwijkingen kunnen door temperatuursinvloeden van buitenaf, b.v. door opwarmen van het

-6-meettafeloppervlak, vormfouten in de meettafel ontstaan. Deze afwijkingen zijn echter moeilijk te kwantificeren daar niet bekend is hoe de meetta-fel reageert op temperatuursgradienten.

2.2.e. De meetopdracht.

Na deze analyse kan de meetopdracht worden geformuleerd. In overleg met de opdrachtgevers is besloten de volgende controlemetingen uit te voeren: A) Bepaling grootte optredende kantelfouten.

B) Controle van de haaksheid van de meetassen. C) Controle van de aanwijzing der meetsystemen. D) Bepaling van de vormafwijking van de meettafels.

N.B. In de als hierboven geanalyseerde meetsituaties zijn in het algemeen de tweede orde afwijkingen klein en zullen derhalve in de nu volgen-de metingen en berekeningen niet mee worvolgen-den genomen.

-7-3. BESCHRIJVING MEETOPSTELLING EN MEETRESULTATEN.

3.1.a. Kantelfouten om z- en y-as.

Deze metingen zijn uitgevoerd met behulp van een twee-assige autocolli-mator met vlakke spiegel. De spiegel, met spiegelvlak evenwijdig aan het y-z vlak, is gemonteerd bij de voet van de meeteenheid terwijl de auto-collimator evenwijdig aan de x-as op de meettafel is gepositioneerd. Fig. 4 geeft een beeld van de meetopstelling.

p.,l

om z en y as met autocollimator.

J

De op een aantal posities

inge-steld waarbij de hoekvariaties om de twee assen t.o.v. de nuls~ z~jn

,~-gemeten. De totale instelonnauwkeurigheid bij de metingen bedroeg 1"

(5 ~rad). De resultaten voor de metingen langs de x-assen zijn wat

be-treft de rotaties om de z-assen gegeven in appendix 1 terwijl de overeen-komstige metingen van rotaties om de y-as zijn gegeven in appendix 2. Fig. 5 en 6 geven deze resultaten nog eens grafisch weer.

-9-Uit de gegevens zijn voor rotaties om de z as en een maximale uitlading y = 1200 mm de volgende maximale afwijkingen 6x te berekenen:

max - ME - 5978 (zuid) 6x 0,12 mm max - ME - 5978 (noord) 6x 0,18 mm max - 5863 6x 0,12 mm max - 5864 6x 0,12 mm max

De metingen aan de laatste twee systemen hebben een wat grilliger ver-loop dan de eerste twee zodat de kans op voorkomen van de maximale af-wijking daar wat groter is. De rotaties om de y-as geven bij een

maxima-le uitlading z = 1500 mm de volgende maximale afwijkingen 6x max - ME - 5978 ( zuid) 6x 0,29 mm max -ME - 5978 (noord) 6x 0,21 mm max - 5863 6x 0,21 mm max - 5864 6x 0,19 mm max 3.1.b. Kantelfouten om de x-as.

De rotatie om de x-as is met de autocollimator lastig te meten zodat be-sloten werd deze te meten met behulp van rechtheidsmetingen langs twee assen evenwijdig aan de x-as. uit het verschil van de twee meetseries kan de rotatie worden berekend. Fig. 7 geeft de meetopstelling schematisch weer.

--1.

₀

__ ._'

r_"lrif'lO.

_-U-L~.L+---r-n

---- - --

- .

~

J-1}-"'

" - . - "

__J."\1-;:

t.~:L-.:r--j..--· ---"--1~~~

- - - -

:':l_~-"'d

f:~:"

1

_{1 '"}

, r"'

I , I I

I II

.

I I I I I , , I l"I I I

Fig., l.ll~e~~opstellingvopr

'.a -t tf

bepaling ~ . M: richtmerk x

-10-Voor de rechtheidsmeting isgebruik gemaakt van een waterpasinstrument en richtmerk. De meting is uitgevoerd op een hoogte van

±

100 mm boven het tafeloppervlak. Op twee plaatsen y

o

en y

=

1200 mm, zijn lood-recht op de y-as de lood-rechtheidsmetingen uitgevoerd. Uit het hoogtever-verschil ~z tussen de overeenkomstige meetwaarden en het positieverschil in y-richting wordt nu de kantelfout bepaald. In Fig. 8 is het verloop van deze kantelfout grafisch weergegeven. In apppndix 3 zijn de meet-waarden samengevat.

Maximale systematische afwijkingen ~y(max) en ~z(max) die uit qJ (max) x kunnen worden bepaald zijn:

- ME 5978

Noordkant: qJ (max) 75 flrad ~y(max) 0,11 mm

x

~z(max)

=

0,09 mm

Zuidkant: qJ (max) 150 flrad ~y(max) 0,22 mm

x

~z(max) 0,18 mm

- 5863

qJ (max) 150 flrad ~y(max) 0,22 mm

x

~z(max) 0,18 mm

- 5864

qJ (max) 92 flrad ~y(max) 0,14 mm

x

~z(max) 0,11 mm

De onnauwkeurigheid in de hoekbepaling bedraagt

±

3" (15 flrad).

3.1.c. Torsie om de z-as.

Zoals opgemerkt zal torsie van de kolom voor de z-geleiding een syste-matische afwijking in de x-richting kunnen veroorzaken ter grootte van

~x = qJt . y. De torsie qJt is bepaald m.b.v. richtkijker, pentagonprosma en richtmerk. De opstelling is in wezen gelijk aan deze voor de bepaling van qJx maar hier dient in een vertikaal vlak gemeten te worden. Het pen-tagonprisma zorgt hier voor het omzetten van horizontaal naar vertikaal. In Fig. 9 is de torsiehoekfout grafisch weergegeven a.f.v. de z-positie terwijl in appendix 4 de meetwaarden zijn getabelleerd. De onnauwkeurig-heid in de hoekbepaling bedraagt

±

5" (25 flrad).

I ... ... I

-12-Uit de grafieken zijn de maximale systematische afwijkingen ~x te schat-ten die bij verplaatsingen in z richting kunnen optreden:

ME 5978 ~x(max) 0,08 mm

5863 ~x(max)

=

0,05 mm

5864 ~x(max) 0,05 mm

Zoals eerder beschreven kunnen afwijkingen van de haaksheid tussen x, y en zgeleiding systematische afwijkingen van dezelfde grootte orde als bij kantelfoutenintroduceren tijdens een meetproces. Teneinde hun in-vloed te bepalen zijn bij deee meetmachines m.b.v. richtkijker, pentagon-prisma en richtmerk de afwijkingen van de haaksheid gemeten. De richt-kijker is daartoe steeds langs een as uitgelijnd waarna m.b.v. het pentagonprisma de optische as 900 is gedraaid zodat ten opzichte hier-van de ligging hier-van de overeenkomstige meetmachineas kon worden gemeten.

-13-Het richtmetk 'is ook hier weer aan het iangs de meetas te bewegen ma-chinedeei bevestigd. Fig. 10 geeft de meetopsteiiing schematisch weer.

r

' .... <+

f.;

Fig. 10. Schema meetopsteiiing haaksheid.

De richtkijker is eerst uitgeiijnd iangs de x-as van de machine waarna de haaksheden x-yen x-z zijn gecontroieerd. Daarna is de kijker iangs de y-as uitgeiijnd en is de haaksheid y-z gecontroieerd. Bij deze me-tingen zijn de voigende afwijkingen van de haaksheid geconstateerd: - ME 5978 _qJxy 0,08 mm/m (16") qJxz 0,09 mm/m (18" ) qJyz 0,14 mm/m (28") - 5863 _qJxy 0 mm/m (Oil) qJxz 0,15 mm/m (30") qJyz 0,04 mm/m (8") - 5864 _qJxy 0,11 mm/m (22") qJxz 0,09 mm/m (18") qJyz 0,11 mm/m (22 ")

Bij deze metingen dient opgemerkt te worden dat bij de geconstateerde af-wijkingen van de haaksheid een gedeeite wordt veroorzaakt door de eerder vermeide kanteifouten. De hier gemeten waarden zijn een " p i aatsopname": wei biijkt dat de hier gevonden afwijkingen geen overheersende roi speien.

-14-Systematische afwijkingen in de verplaatsing meetsystemen langs de drie meetassen dringen direkt door in het meetres ltaat en zijn daarom met nauwkeurige meetapparatuur bepaald. De metin is in principe ingevoerd via vergelijking van een, met hetmachinemeet ysteem ingestelde, ver-plaatsing met de verver-plaatsing gemeten door e n laser interferometer op-gesteld langs de meetas en gekoppeld aan het 'Iverplaatsingsmechanisme.

. .

! .

f (6L < 10-6)

Vanwege de hoge meetnauwkeurlgheld van de laierlnter erometer

:L-I

zullen de gemeten afwijkingen vrijwel volled~g door het meetsysteem van de machine zijn veroorzaakt. Fig. 11

gee~t

deze meetopstelling

schematisch weer. I

~

'I ~ I

I

'.

"

I

D

I I

_I

_I

L

I-t

te:

..--W-

r - . '

+-r-- .

__

. . -~

•

•

l . . -S I I leI ~~

0

Fig. 11. Controle meetsystemen. L: laser, RI: Remote Interfero-meter, S: Spiegel, D: Display

De instelonnauwkeurigheid van de meting is bepaald op 5 ~m terwijl mede t.g.v. de onzekerheid in de lineaire uitzettipgscoefficient van de meet-machine de totale relatieve meetonnauwkeurigheid is bepaald op 3 . 10-6 . In Fig. 12. zijn de metingen voor de x assen grafisch weergegeven.

Deze zijn in appendix 5 getabelleerd. Fig 13 geeft de metingen voor de y en z assen. Deze zijn in appendix 6 getabelleerd.

I ...

U1

-16-- ,I: -,---_..:.._." ..,.:. - : _._-: . ----. : - I : , -. -·-1-' , -:'-- --I,_'i.

i::-:

,

- - I-c, - -- - , I~---- - ,. _. :,--:

..

~ ~

...

H'!··· [1 ' I _::~ ]i: i·'··'; ,--,--,-- -

"

in'

1n::

:: ';~-:'_,- ,,'-l-t'

Uit de grafieken kan worden geconcludeerd dat de maximale afwijkingen

~x(max) beneden de volgende grenzen blijven: - ME 5978 5863 5864 Zuid Noord ~x(max) < 0,10 mm ~x(max) < 0,10 mm ~x(max) < 0,16 mm ~x(max) < 0,09 mm Voor de metingen langs de y-as zijn deze grenzen:

ME 5978 5863 5864 ~y(max) < 0,06 mm ~y(max) < 0,07 mm ~y(max) < 0,10 mm Voor de z-as tens lotte voigt het volgende:

ME 5978 5863 5864 ~z(max) < 0,09 mm ~z(max) < 0,06 mm ~z(max) < 0,02 mm

-17-~~~~_~~~~~~!~1~~~2~~_~~_~~~_~~~~~~~~!~22~~~!~~·

Zoals al eerder beschreven veroorzaken vormafwijkingen in het meettafel-oppervlak kantel- en verplaatsingsafwijkingen tijdens een meetproces. De verplaatsingsafwijkingen zullen bij deze meetmachines vooral in z en y richting optreden. Om informatie te verkrijgen omtrent de grootte van de afwijkingen is besloten de vorm van het tafeloppervlak in kaart te breng-en breng-en tevbreng-ens de rechtheid van de x-as geleidingsstip te metbreng-en daar deze voor de afwijkingen in de y-richting verantwoordelijk is. De vlakheids-meting is uitgevoerd met behulp van een waterpas instrument met richt-merk. Daartoe is op de meettafels, op een vooraf ingezet puntennet, het richtmerk geplaatst waarna de z positie van dit merk t.o.v. het door het waterpasinstrument beschreven horizontale vlak is gemeten. De onnauw-keurigheid van deze vlakheidsmeting is bepaald op 0,03 mm. Het meetta-feloppervlak van machine ME 5978 is vanuit twee posities gemeten als extra controle op de meetnauwkeurigheid van het meetinstrument. Door de meet punten is met behulp van kwadratische regressie een bestpassend vlak gelegd. De afwijkingen zijn in een 2D-plaatje uitgezet. De figuren 14, 15 en 16 geven dit beeld van het oppervlak terwijl in appendix 7 de meetwaarden zijn getabelleerd.

Uit de metingen valt af te leiden dat de vormafwijkingen t.o.v. het bespassende vlak binnen 0,10 mm blijven. De geleidingsstrippen voor de x-geleiding zijn tegen de meettafel bevestigden zullen bij afwijkingen van rechtheid systematische afwijkingen in de y-richting veroorzaken. De afwijkingen van de rechtheid zijn gemeten m.b.v. richtkijker en richt-merk. Het richtmerk is bij de metingen gemonteerd op de meeteenheid

die daarbij langs de x-as wordt verplaatst. In Fig. 17 zijn de gemeten afwijkingen grafisch weergegeven t.o.v. de bestpassende rechte berekend met behulp van lineaire regressie. In appendix 8 zijn de meetwaarden getabelleerd. De gemeten afwijkingen zijn voor aile geleidingsstrippen aanzienlijk kleiner dan de andere systematische afwijkingen en spelen in dit kader nauwelijks een rol.

BETREFT: VLRKPLART VOLVO-BORN, ME 120483 (MET. RRAMKRNTJ.

I

...

CXJ

BETREFT: VLRKPLART VOLVO-BORN. ME

120483.

r/4.15

r

0,10

him.

I ... \.0 I

Y

JOOM~

I

~oomiI'I'J

BETREFT: VLRKPLRRT VOLVO-BORN. SDK

500-099-70.000

__ FJG .16

·1°,10

1M""

I N o I

I !'..l ... I

-22-4. SCHATTING TOTALE MEETONNAUWKEURIGHEID.

Uit het voorgaande is gebleken dat dit type meetmachines een nogal in-gewikkelde struktuur hebben voor wat betreft de foutenbronnen. De mees-te afwijkingen die hieruit resulmees-teren zijn afhankelijk van de positie van de meettaster in de meetruimte en de positie van de meeteenheid op de meettafel. Ook zullen in bepaalde metingen kantelfouten of afwijkingen van de haaksheid geen invloed hebben maar in andere meetprocessen zullen ze vol doorwerken. In het algemeen kan men wei stellen dat metingen van lengten langs de drie meetassen de meest nauwkeurige zijn, daarna deze in vlakken, terwijl metingen in de ruimte het meest door de geconsta-teerde foutenbronnen worden gestoord. Het is dan ook vrijwel onmogelijk om precies te voorspellen hoe groot de afwijking in een meetproces zal zijn, wei kan een schatting worden gemaakt van de grenzen waarbinnen de afwijkingen zullen blijven, speciaal bij metingen langs de assen. Hier-uit kunnen in specifieke situaties de afwijkingen bij metingen in vlak-ken en de ruimte weer worden berevlak-kend.

4.1. Meetmachine ME 5978.

Bij de meetmachine ME 5978 zijn voor metingen in de x-richting de vol-gende maximale afwijkingen geconstateerd:

ME 5978 Noord: t>x (<p ) z t>x(<p ) Y !J.x ( x) 0,18 mm 0,21 mm 0,10 mm t>x(<pt) t>x(<p ) xy t>x (<p ) xz 0,08 mm 0,10 mm 0,13 mm

Voor metingen waarbij aileen van de x-verplaatsing gebruik wordt gemaakt leveren deze afwijkingen een totaalafwijking (2s-waarde):

!J.x = 0,30 mm

---Wordt bij deze metingen gebruik gemaakt van verplaatsingen in y en z as dan wordt deze afwijking:

Voor de positie ME 5978 Zuid voigt analoog:

t>x(<p ) 0,12 mm t>x (<p t) 0,08 mm z !J.x(<p ) 0,29 mm !J.x(<p ) 0,10 mm y xy t>x ( x) 0,10 mm t>x(cp ) 0,13 mm xz

-23-Voor x-verplaatsingen volgt hieruit een totaalafwijking: ~~_~_9L11_~.

Worden tijdens het meetproces y en z verplaatsingen aangebracht dan wordt deze afwijking: ~~_~_9L1§_~. Voor metingen in de y-as zijn de volgende afwijkingen geconstateerd: ME 5978 Noord: ~Y(~x) ~y (~yz) 0,11 mm 0,21 mm ~y( y) ~y(st) 0,06 mm 0,04 mm

~y(st) is de bijdrage t.g.v. de rechtheidsafwijking van de geleidestrip. Bij metingen waarbij alleen de y-as wordt gebruikt bedraagt de maximale afwijking: (2s-waarde):

Wordt bij het meetproces in de y-as ook gebruik gemaakt van verplaatsingen in de x en z richting dan kan deze afwijking oplopen tot:

Voor de situatie ME 5978 ~uid zijn de geconstateerde afwijkingen: 0,22 mm 0,21 mm ~y(y) ~y(st) 0,06 mm 0,02 mm

Bij metingen langs de y-as waarbij alleen deze meetas wordt ingesteld bedraagt de maximale afwijking: ~y

=

0,06 mm. (2s-waarde). Worden bij het meetproces alle meetassen ingesteld dan wordt deze afwijking:

~y

=

0,31 mm. Bij metingen in de z-richting zijn de volgende afwijkingen geconstateerd: ME 5978 Zuid ~z(z) ~z(~_yz) 0,09 mm 0,21 mm ~z(~ ) x ~z(MT) 0,09 mm 0,08 mm

~z(MT) is de invloed van vormfouten in de meettafel. Wordt alleen van

de z-richting gebruik gemaakt dan wordt de maximale afwijking:

Worden ook de andere instellingen gebruikt dan neemt deze afwijking toe tot maximaale:

4.2. Meetmachine 5863.

t,x (cp ) z /::'x(<p ) y /::'x( x) -24-0,12 nun 0,21 nun 0,16 nun /::,x (cp t) = 0,05 mm /::,x (cp )

=

0 nun xy /::'x(cp )= 0,22 nun xz

Bij metingen waarbij alleen de x-as wordt ingesteld treedt een maximale afwijking op van: ~~_=_QL~~_~ (2s waarde).Worden bij de metingen ook de y en z assen gebruikt dan neemt deze afwijking toe tot maximaal:

~~_=_QL~§_~. Voor metingen in de y-as zijn de volgende afwijkingen

ge-vonden: 0,22 nun 0,04 nun /::'y ( y) /::'y(st) 0,07 nun 0,01 nun

Wordt alleen dey-as ingesteld dan is de maximale afwijking:

Worden ook de andere meetassen ingesteld dan neemt de afwijking toe tot maximaal:

De metingen langs de z-as leverden de volgende maximale afwijkingen: /::,z(z) 0,06 nun /::'z(cp ) 0,18 nun

x

/::,Z(cp )= 0,05 nun /::'z(MT) 0,09 nun yz

Wanneer alleen een z verplaatsing wordt aangebracht bedraagt de maximale afwijking:

Worden ook hier verplaatsingen in x en y richting aangebracht tijdens het meetproces dan bedraagt de maximale afwijking ~z:

5.3. Meetmachine 5864.

Hier zijn de volgende afwijkingen voor de x-richting gemeten: /::'x(cp ) z /::'x(cp ) Y /::,x ( x) 0,12 nun 0,19 nun 0,09 nun /::'x(cpt) /::'x(cp ) xy /::'x(cp ) xz 0,05 nun 0,13 nun 0,11 nun

Hieruit volgt analoog aan het voorgaande voor de maximale afwijking: langs de x-as:

-25-Met verplaatsingen in y en z richting:

Voor de y-as zijn de gemeten afwijkingen: 0,14 mm 0,16 mm !:,.y ( y) !:,.y(St) 0,10 mm 0,03 mm

Voor verplaatsingen in y-richting is hier de maximale afwijking:

Deze afwijking wordt bij verplaatsingen in x en z richting maximaal:

De metingen voor de z- as leverden de volgende afwijkingen: !:"z(z) !:,.z(cp ) yz 0,02 mm 0,13 mm !:,.z(cp ) x !:,.z(r1T) 0,11 mm 0,09 mm

De maximale afwijkingen worden hier:

Worden ook verplaatsingen in x en y richting aangebracht dan wordt deze afwijking:

Zoals in 2.2.d is betoogd kunnen temperatuursgradienten in verticale richting de vorm van de meettafel wijzigen,hoewel moeilijk is te voor spellen hoe het gedrag zal zijn. Om een indruk te krijgen van optre-dende gradienten zijn op een dag onder niet extreme omstandigheden temperatuursmetingen verricht aan de meettafels. De gradienten zijn gemeten m.b.v. thermokoppels (Cu-Const) waarbij de thermospanning wordt gemeten m.b.v. een microvoltmeter. Er werd voor de lange zijde een maximale gradient tussen boven- enonderzijde gemeten van 0,15 K. Ge-durende het grootste deel van de dag bleef de gradient echter beneden 0,1 K. Gezien de oplegging en vorm van de meettafel lijken deze gradi-enten geen grote rol te spelen en is besloten geen extra vormmetingen aan het tafeloppervlak uit te voeren.

-26-5. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN.

Zoals uit het voorgaande is gebleken is de meetfoutenstruktuur van de hier gecontroleerde meetmachines nogal gecompliceerd en kunnen aanzien-lijke meetafwijkingen optreden. Uit de hier gepresenteerde analyse voigt dat de grootste afwijkingen kunnen worden verwacht bij metingen in de x-richting waarbij ook verplaatsingen in y en z richting worden aangebracht. De maximale afwijking die hier verwacht kan worden is 0,30 mm (2-s waarde, 95% interval). Voor de l-s waarde voigt dus 0,15 mm; statistisch gezien zal hier in 68% van de meetsituaties de werke-lijke meetwaarde in een interval

=

0,15 mm rond de gemeten waarde lig-gen. Voor de y en z meetrichting geldt een analoge beschouwing: hier zijn de l-s waarden maximaal 0,13 mm.

Bij de beschouwing is uitgegaan van een normale verdeling van meetwaarden, zoals gebruikelijk in de geometrische meettechniek.

De kantelfouten en fouten in haaksheid leveren forse bijdragen tot de to-tale meetafwijkingen en lijken daarom een goed startpunt bij akties ter verbetering hiervan. Wei dient men te bedenken dat bij dit type machines kantelfouten zullen blijven optreden en het dikwijls zeer veel inspanning, en dus veel geld, kost om ze erg klein te krijgen. Ook kan door zorgvul-dig meten met de juiste apparatuur en herjustage o.i. veel bereikt worden. Hierbij kan gedacht worden aan een zorgvuldige justage van de geleidings-banen van de meettafel en de haaksheid van de meetassen. Dit zou kunnen worden uitgevoerd door technici van Volvo en THE met behulp van THE-meetapparatuur. Technische ondersteuning vanuit de leverancier zou hier-bij aan te bevelen zijn.

De meetsystemen langs de drie meetassen vertonen geen extreme afwij-kingen zeker niet gezien tegen de achtergrond van het hiertoegepaste meetprincipe. Wei kan een modern, direkt metend meetsysteem, hier nog verbetering brengen en is minder gevoelig voor verontreinigingen. Het verbeteren van kantelfouten kan naar onze mening het best gestart wor-den bij het zo vlak mogelijk instellen van de meettafels en het goed uitlijnen van daarop gemonteerde geleidingsstrippen. Daarna kan dan

-27-de haaksheid van -27-de an-27-dere meetassen hierop afgestemd wor-27-den. Ook dient te worden nagegaan of op de geleidingsbanen geen lokale oneffenheden aanwezig zijn terwijl ook de rondloopnauwkeurigheid van de geleidings-rollen hoog moet zijn. De nog toegestane afwijkingen hierin kunnen gemakkelijk uit'de toelaatbare meetafwijking en de rolafstand worden berekend. Het verdient aanbeveling de geleidingsbanen extra te bescher-men tegen vuil en beschadiging via bijvoorbeeld afbakening en flexibele afscherming.

Tenslotte is het aan te bevelen de machines periodiek te controleren aangezien het optreden van vormafwijkingen in meettafels en meeteen-heden bij deze machines niet geheel is uit te sluiten. Een mogelijke uitgangsprocedure zou de volgende kunnen zijn:

Halfjaarlijkse snelle controle van: - rechtheid van geleidingen,

- haaksheid van geleidingen, - meetsystemen.

Jaarlijkse controle van aile elementen die afwijkingen kunnen ver-oorzaken met daarnaast eventuele herjustage.

Voor beide controle's dient uiteraard nog een procedure uitgewerkt te worden.

APPENDIX 3.

APPENDIX 7.

BETREFT: VLAKPLAAT VOLVO-BORN, ME 120483 (MET. RAAMKANT).

PARAMETERS AANGEP. VLAK: REGRVL

....

_{Al*X + A2*Y}

₊

_1:1,

_{(METH.KL.KW.) •}

Al

...

5.58553E-06

A2

-.

5.65431E-05

B

::

_4.87018E+00

KWA[lR.

_{MULTIPELE KORRELATIEKOEFF.}

_.

_0.6265

X

Y

₌

0

Y

.-

500

Y

_.

1100

Y

₌

1700

Y

₌

2200

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

0

4.95

0.08

4.97

0.07

5.00

0.07

5.01

0.04

4.99 -0.00

600

4.92

0.05

4.95

0.05

-4.96

0.02

-4.96 -0.01

4.97 -0.03

1200

4.89

0.01

4.92

0.01

4.94

0.00

4.96 -0.01

4.96 -0.04

1700

-4.88

0.00

4.89 -0.02

4.93 -0.01

4.95 -0.03

4.97 -0.03

2200

4.86 -0.02

_{4.89 -0.02}

_{4.91 -0.03}

_{4.94 -0.04}

_{4.96 -0.05}

2700

4.85 -0.04

_{4.87 -0.04}

_{4.92 '-0.03}

_{4.96 -0.02}

_{4.98 -0.03}

3200

4.82 -0.07

4.88 -0.04

4.92 -0.03

4.96 -0.02

5.00 -0.01

3700

4.86 -0.

O:~

4.90 -0.02

4.92 -0.03

5.00

0.01

5.02

0.00

4200

4.86 -0.03

4.92 -0.00

4.96

0.00

5.02

0.03

5.03

0.01

4800

4.88 -0.02

4.94

0.01

5.00

0.0·4

5.04

0.05

5.06

0.04

5400

4.90 -0.00

4.96

0.03

5.00

0.04

5.07

0.07

5.08

0.06

BETREFT: VLAKPLAAT VOLVO-BORN, ME 120483.

PARAME1ERS AANGEP.

VLAK: REGRVL

.-

Al*X + A2*Y +

Fh

(METH.KL.KW.).

Al

...

1.13882E-05

A2

...

_-3.54661E-05

_1:1 .

..

_4.86990E+00

KWA[lR. MULTIPELE KORRELATIEKOEFF.

::

0.4443

X

Y

=

0

Y

.•.

500

y

.•.

₁₁₀₀

_Y

...

1700

Y

=

2200

WRN,

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

0

-4.95

0.08

4.92

0.07

4.90

0.07

4.85

0.04

4.79 -0.00

600

4.91

0.03

4.90

0.04

4.87

0.03

4.81 -0.01

4.75 -0.05

1200

4.90

0.02

4.88

0.01

4.86

0.02

4.81 -0.01

-4.76 -0.05

1700

4.89

0.00

4.86 -0.01

4.83 -0.02

4.80 -0.03

4."76 -0.05

2200

4.90

Od)!

4.86 -0.02

4.84 -0.02

-4.80 -0.03

4.78 -0.04

2700

4.89 -0.01

4.86 -0.02

4.83 -0.03

4.81 -0.03

4.80 -0.02

3200

4.88

-O.O:~

4.84 -0.05

4.84 '-0.03

4.79 -0.06

-4.80 -0.03

3700

4.87 -0.04

4.86 -0.03

4.86 -0.01

4.86

0.03.

4.84

0.01

4200

4.87 -0.05

4.87 -0.03

4.90

0.02

4.88

0.02

4.85

0.01

4800

4.90 -0.02

4.90 -0.01

4.90

0.01

4.90

0.04

4.90

0.05

5400

4.92 -0.01

4.93

0.02

4.94

0.05

4.96

0.09

4.96

0.11

BETRI::FT: VLAKf'LAAT VOLVO-BORN, 80K 500-099-70.000

PARAMETERS AANGEP. VLAKt REGRVL

...

Al*X + A2*Y +

1:1,

(METH.KL.KW.).

Al

.•.

6.09819E-06

A2

-

1,457781::-05

1:1

_.

4.37553E+00

KWA[lR.

MULTIPELE KORRELATIEKOEFF.

...

0.2892

0

y

625

y

_.

1250

Y

::

18"75

y

_.

2500

X

Y

=

...

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

WRN.

RES.

4.34 -0.04

4.40

0.02

4.44

0.05

4.45

0.05

4.45

0.04

0

4.32 -0.06

4.37 -0 •

O~~

4.42

0.02

4.42

0.01

4.46

0.04

600

4.36 -0.02

4.37 -0.02

4.40 -0.00

4.40 -0.01

4.46

0.04

1200

4.31 -0.02

4.38 -0.02

4.40 '-0.01

4.38 -0.03

4.40 -0.02

1950

4.38 -0.04

4.42 -0.01

2700

4.40

0.01

4.39 -0.01

4.39 -0.02

4.42

0.02

4.42

0.01

4.40 -0.01

4.38 -0.0·4

4.41 -0.02

3450

4.42

0.02

4.43

0.02

4.43

0.01

4.44

0.01

4.42 -0.02

4200

,4.42 -0.01

4.42 -0.02

4800

4.42

0.02

4.43

0.02

4.45

0.03

4.42

0.01

4.46

0.04

4.46

0.03

4.42 -0.02

4.42 -0.02

5400

APPENDIX 9. Meetopstellingen.

Rechtheidsmeting met waterpasinstrument.

APPENDIX 10. Meetopstellingen.

Haaksheidmeting met richtkijker en penta prisma.