Analyse meetnauwkeurigheid 3-D meetmachines ME 5978, 5863, 5864 : Volvo - Born Gilde, de, A.G.; Schellekens, P.H.J.

Transcriptie

1 Analyse meetnauwkeurigheid 3-D meetmachines ME 5978, 5863, 5864 : Volvo - Born Gilde, de, A.G.; Schellekens, P.H.J. 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 author's 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 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). Eindhoven: Technische Hogeschool Eindhoven. 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? Take down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Download date: 04. Jan. 2018

2 ANALYSE MEETNAUWKEURIGHEID 3D-MEETMACHINES ME 5978, 5863, VOLVO - BORN Uitvoering: Lab. voor Lengtemeting, TH Eindhoven. A.G. de Gilde. P. Schellekens.

3 -0- INHOUD. 1. Inleiding 2. Formulering meetopdracht 3. Omschrijving meetopstelling en resultaten 4. Schatting totale meetonnauwkeurigheid 5. Conclusies 6. Appendix

4 -1-1. INLEIDING. In de meetruimte van de afdeling kwaliteitstechniek van Volvo Born zijn twee driedimensionale meetmachines opgesteld waarop o.a. carbodies, onderdelen 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 aangebracht die aanzienlijke kosten meebrengen. Dit is aileen zinvol als met deze meetmachines een, ook in de toekomst, toereikende meetnauwkeurigheid 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 beslist kan worden over verder te nemen stappen.

5 -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 geleidingssysteem, de z- en y-as, waarmee m.b.v. een tastsysteem in een meetvolume van 10 m 3 kan worden gemeten. Langs de drie meetassen zijn incrementele meetsystemen aangebracht waarmee ingestelde verplaatsingen worden gemeten en digitaal uitgegeven. Door deze opbouw,en de noodzakelijke- positie van de meetsystemen,is deze machine zeer gevoelig voor kantelfouten. (Niet voldoen aan het Abbe-principe). Fig. 1 geeft de opbouw schematisch weer. t Fig. 1. Schematische opbouw meetmachines.

6 -3- Naast deze belangrijke bron van systematische afwijkingen zullen afwijkingen natuurlijk ook in de meetsystemen zelf nog voorkomen. Ook vormfouten in de geleidingen en het niet haaks zijn van de drie meetassen kunnen aanled:d'inggeven tot dit type afwijkingen. Externe storingen komen voornamelijk van temperatuursinvloeden waarbij verschillen in temperatuur tussen meetmachine en meetobjekt alsmede verschillen in uitzettingscoefficient de grootte van de hierdoor veroorzaakte meetafwijkingen bepalen. In tegenstelling tot voor die in het voorgaande genoemde zijn voor deze afwijkingen correcties door te voeren via het meten van temperaturen 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 meetgegevens vallen buiten deze analyse. ~~~~_~~~~~~~~~~~~~_~~~~~~~~~~~_~~~_~~_~~~~~~~~j~~~~_~~ ~~~~~_~~~_~X~~~~~: ~~~~~~-~!~~j~~~~~~. 2.2.a. Invloed van kantelfouten. Bij het verplaatsen van de meeteenheid langs zijn geleiding op de meettafel kunnen t.g.v. het niet recht en vlak zijn van de meettafel en onrondheid in de geleidingsrollen kleine rotaties om x, y welke resulteren in kantelhoeken ~, ~ en ~ (Zie Fig. 2). x y z en z-as optreden 1...'t \ ti' A': \ = (J~,. \ \ 4X' te Fig. 2. Systematische afwijkingen t.g.v. rotaties om x, yen z-as

7 -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 veroorzaken 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 instelling 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 systematische 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 tasterpunten evenwijdig aan z-y vlak respectievelijk x-y vlak. r, I,, " 'I I ' f ' 1 '." x -... '--I) '1 ~ Fig. 3. Systematische afwijkingen bij torsie om de y-as. Opgemerkt dient te worden dat de kantelfouten uiteraard eerst dan optreden als men de meeteenheid van de ene positie naar de andere verplaatst waarbij de hiervoor beschreven rotaties daadwerkelijk optreden. Zo zullen 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 afwijkingen 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 xz

8 -5- een afwijking ~x = z~xz ontstaanivoor de y en de z-as tenslotte kan bij een fouthoek ~ een systematische afwijking ~y = z~ optreden. De hieryz yz boven gebruikte x, y en z waarden geven de werkelijk ingestelde verplaatsingen 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 bestaande uit een rotatie-opnemer die via een tandwiel gekoppeld is aan een tandheugel dat langs de rechtgeleiding is gemonteerd. De verplaatsingen worden 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 steekfouten 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 machine - ME bezit een meeteenheid die aan beide lange zijden van de meettafel kan worden gemonteerd terwijl de andere machine is voorzien van twee meeteenheden t.w en Vormafwijkingen zullen zoals eerder is betoogd systematische afwijkingen in x, y en z richting tot gevolg 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 ontstaat 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

9 -6- meettafeloppervlak, vormfouten in de meettafel ontstaan. Deze afwijkingen zijn echter moeilijk te kwantificeren daar niet bekend is hoe de meettafel 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 volgende metingen en berekeningen niet mee worden genomen.

10 -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 autocollimator met vlakke spiegel. De spiegel, met spiegelvlak evenwijdig aan het y-z vlak, is gemonteerd bij de voet van de meeteenheid terwijl de autocollimator 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 ingesteld 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 betreft de rotaties om de z-assen gegeven in appendix 1 terwijl de overeenkomstige metingen van rotaties om de y-as zijn gegeven in appendix 2. Fig. 5 en 6 geven deze resultaten nog eens grafisch weer.

11

12 -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 (zuid) 6x max 0,12 mm - ME (noord) 6x max 0,18 mm x max 0,12 mm x max 0,12 mm De metingen aan de laatste twee systemen hebben een wat grilliger verloop dan de eerste twee zodat de kans op voorkomen van de maximale afwijking daar wat groter is. De rotaties om de y-as geven bij een maximale uitlading z = 1500 mm de volgende maximale afwijkingen 6x max - ME (zuid) 6x max 0,29 mm -ME (noord) 6x max 0,21 mm x max 0,21 mm x max 0,19 mm 3.1.b. Kantelfouten om de x-as. De rotatie om de x-as is met de autocollimator lastig te meten zodat besloten 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 _' 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 W: waterpasinstrument.

13 -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 loodrecht op de y-as de rechtheidsmetingen uitgevoerd. Uit het hoogteververschil ~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 meetwaarden samengevat. Maximale systematische afwijkingen ~y(max) en ~z(max) die uit qj (max) x kunnen worden bepaald zijn: - ME 5978 Noordkant: qj (max) x 75 flrad ~y(max) 0,11 mm ~z (max) = 0,09 mm Zuidkant: qj (max) x 150 flrad ~y(max) 0,22 mm ~z (max) 0,18 mm qj (max) x 150 flrad ~y (max) 0,22 mm ~z (max) 0,18 mm qj (max) x 92 flrad ~y(max) 0,14 mm ~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 systematische 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 pentagonprisma 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 onnauwkeurigheid in de hoekbepaling bedraagt ± 5" (25 flrad).

14 I I

15 -12- te schat Uit de grafieken zijn de maximale systematische afwijkingen ~x 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 invloed te bepalen zijn bij deee meetmachines m.b.v. richtkijker, pentagonprisma en richtmerk de afwijkingen van de haaksheid gemeten. De richtkijker is daartoe steeds langs een as uitgelijnd waarna m.b.v. het pentagonprisma de optische as 90 0 is gedraaid zodat ten opzichte hiervan de ligging van de overeenkomstige meetmachineas kon worden gemeten.

16 -13- Het richtmetk 'is ook hier weer aan het iangs de meetas te bewegen machinedeei 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 metingen 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") qjxy 0 mm/m (Oil) qjxz 0,15 mm/m (30") qjyz 0,04 mm/m (8") 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 afwijkingen 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.

17 -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, verplaatsing met de verplaatsing gemeten door e n laserinterferometer opgesteld langs de meetas en gekoppeld aan het 'Iverplaatsingsmechanisme. Vanwege de hoge meetnauwkeurlgheld.. van de laierlnter!. f erometer (6L :L-< 10-6) 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 r-- I I L... - I I-t..-- W- r-.' +- te: ~ l..- I I lei 0 S I ~~ Fig. 11. Controle meetsystemen. L: laser, RI: Remote Interferometer, 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 meetmachine de totale relatieve meetonnauwkeurigheid is bepaald op 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.

18 I... U1 I

19 -16- :..~ -,I: -,-- -_.. :.. _."..,.:. - : _._- : ~...H'!. i ' '; [1 'I ::~ ]i:,--,--,- -- " :: in' 1n:: ';~-:'_,-,,'- l-t' : - I :, ', - : '-- -- I,_'i., - - I-c, i::-: , I~ ,. _. :,-- Uit de grafieken kan worden geconcludeerd dat de maximale afwijkingen ~x(max) beneden de volgende grenzen blijven: - ME 5978 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 ~y(max) ~y(max) < 0,06 mm < 0,07 mm ~y(max) < 0,10 mm Voor de z-as tenslotte voigt het volgende: ME ~z(max) < 0,09 mm ~z(max) < 0,06 mm ~z(max) < 0,02 mm

20 -17- ~~~~_~~~~~~!~1~~~2~~_~~_~~~_~~~~~~~~!~22~~~!~~ Zoals al eerder beschreven veroorzaken vormafwijkingen in het meettafeloppervlak 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 brengen en tevens de rechtheid van de x-as geleidingsstip te meten daar deze voor de afwijkingen in de y-richting verantwoordelijk is. De vlakheidsmeting is uitgevoerd met behulp van een waterpas instrument met richtmerk. 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 onnauwkeurigheid van deze vlakheidsmeting is bepaald op 0,03 mm. Het meettafeloppervlak 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 richtmerk. 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.

21 BETREFT: VLRKPLART VOLVO-BORN, ME (MET. RRAMKRNTJ. I... CXJ I

22 r0,10 him. I Y JOOM~ I... \.0 I ~oo mii'i'j BETREFT: VLRKPLART VOLVO-BORN. ME r/4.15

23 1,10 1M"" I N o I BETREFT: VLRKPLRRT VOLVO-BORN. SDK FJG.16

24 I!'..l... I

25 SCHATTING TOTALE MEETONNAUWKEURIGHEID. Uit het voorgaande is gebleken dat dit type meetmachines een nogal ingewikkelde struktuur hebben voor wat betreft de foutenbronnen. De meeste afwijkingen die hieruit resulteren 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 geconstateerde 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. Hieruit kunnen in specifieke situaties de afwijkingen bij metingen in vlakken en de ruimte weer worden berekend Meetmachine ME Bij de meetmachine ME 5978 zijn voor metingen in de x-richting de volgende 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 ) z 0,12 mm t>x (<p t) 0,08 mm!j.x(<p ) y 0,29 mm!j.x(<p ) xy 0,10 mm t>x ( x) 0,10 mm t>x(cp ) xz 0,13 mm

26 -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) 0,11 mm ~y (~yz) 0,21 mm ~y( y) 0,06 mm ~y (st) 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 Hier zijn voor de x-as de volgende afwijkingen geconstateerd:

27 -24- t,x (cp ) z /::'x(<p ) y /::'x( x) 0,12 nun 0,21 nun 0,16 nun /::,x (cpt) = 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 gevonden: 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 ) x 0,18 nun /::,Z (cp ) = yz 0,05 nun /::'z(mt) 0,09 nun 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 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:

28 -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 optredende 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. Gedurende het grootste deel van de dag bleef de gradient echter beneden 0,1 K. Gezien de oplegging en vorm van de meettafel lijken deze gradienten geen grote rol te spelen en is besloten geen extra vormmetingen aan het tafeloppervlak uit te voeren.

29 CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN. Zoals uit het voorgaande is gebleken is de meetfoutenstruktuur van de hier gecontroleerde meetmachines nogal gecompliceerd en kunnen aanzienlijke 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 werkelijke meetwaarde in een interval = 0,15 mm rond de gemeten waarde liggen. 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 totale 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 zorgvuldig meten met de juiste apparatuur en herjustage o.i. veel bereikt worden. Hierbij kan gedacht worden aan een zorgvuldige justage van de geleidingsbanen van de meettafel en de haaksheid van de meetassen. Dit zou kunnen worden uitgevoerd door technici van Volvo en THE met behulp van THEmeetapparatuur. Technische ondersteuning vanuit de leverancier zou hierbij aan te bevelen zijn. De meetsystemen langs de drie meetassen vertonen geen extreme afwijkingen 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 worden bij het zo vlak mogelijk instellen van de meettafels en het goed uitlijnen van daarop gemonteerde geleidingsstrippen. Daarna kan dan

30 -27- de haaksheid van de andere meetassen hierop afgestemd worden. Ook dient te worden nagegaan of op de geleidingsbanen geen lokale oneffenheden aanwezig zijn terwijl ook de rondloopnauwkeurigheid van de geleidingsrollen 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 beschermen 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 meeteenheden 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 veroorzaken met daarnaast eventuele herjustage. Voor beide controle's dient uiteraard nog een procedure uitgewerkt te worden.

31 APPENDIX 1.

32 APPENDIX 2.

33 APPENDIX 3. ')

34 APPENDIX 4.

35 APPENDIX 5.

36 APPENDIX 6.

37 APPENDIX 7. BETREFT: VLAKPLAAT VOLVO-BORN, ME (MET. RAAMKANT). PARAMETERS AANGEP. VLAK: REGRVL... Al*X + A2*Y + 1:1, (METH.KL.KW.) Al E-06 A E-05 B :: E+00 KWA[lR. MULTIPELE KORRELATIEKOEFF. _ X Y = 0 Y Y _ Y = 1700 Y = 2200 WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES ' O:~ BETREFT: VLAKPLAAT VOLVO-BORN, ME PARAME1ERS AANGEP. VLAK: REGRVL.- Al*X + A2*Y + Fh (METH.KL.KW.). Al E-05 A E-05 1: E+00 KWA[lR. MULTIPELE KORRELATIEKOEFF. :: X Y = 0 Y y Y Y = 2200 WRN, RES. WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES " Od)! O.O:~ ' BETRI::FT: VLAKf'LAAT VOLVO-BORN, 80K PARAMETERS AANGEP. VLAKt REGRVL... Al*X + A2*Y + 1:1, (METH.KL.KW.). Al E-06 A2-1,457781::-05 1:1 _ E+00 KWA[lR. MULTIPELE KORRELATIEKOEFF y 625 _. y 1250 Y :: 18"75 y _ X Y =... WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES. WRN. RES O~~ ' ,

38 APPENDIX 8.

39 APPENDIX 9. Meetopstellingen. Rechtheidsmeting met waterpasinstrument. Kantelhoekmeting met autocollimator.

40 APPENDIX 10. Meetopstellingen. Haaksheidmeting met richtkijker en penta prisma. Calibratie meetsysteem x-as met laserinterferometer.