Untersuchung eines hochpräzisen Miniatur-Nullpunktspannsystems für die Mikro-Fertigung

Nullpunktspannsysteme werden in der Präzisionsfertigung eingesetzt, wenn geringe Toleranzen die Messung der Werkstücke zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten erfordern und eine direkte Integration von Messsystemen in die Fertigung technisch oder wirtschaftlich nicht realisierbar ist. Innerhalb eines BMBF-Projektes ist von der Fa. Hirschmann ein hochpräzises Miniatur-Nullpunktspannsystem für die Mikro-Fertigung entwickelt worden [1], das von der PTB mit einem Mikro-Koordinatenmessgerät auf seine Eigenschaften untersucht wurde. Die ermittelte Wiederholgenauigkeit des Spannsystems liegt im Bereich von 0,1 µm, die Wechselgenauigkeit beträgt ca. 1 µm [2].

Bild 1 zeigt das Nullpunktspannsystem mit dem Spanner und einer Wechselpalette. Die Lage der Palette zum Spanner wird bestimmt durch vier sog. Zentriernasen (1a und 1b) sowie Höhenauflagen (2). Das System ist daher in seiner Lagerung mehrfach überbestimmt. Bild 2 zeigt den Messaufbau zur Untersuchung des Nullpunktspannsystems auf einem Mikro-Koordinatenmessgerät. Die drei äußeren Rubinkugeln (∅ > 5 mm) bilden das Referenz-Koordinatensystem. Die Lage der Paletten zu diesem Koordinatensystem wird über die drei Kugeln auf den Paletten bestimmt. Durch diese Anordnung konnten z.B. Drifteinflüsse von Messgerät und Umgebungsbedingungen auf kleiner als 10 nm reduziert werden.

[1] http://www.hirschmanngmbh.com/fileadmin/Hirschmann/Downloads/yPrisfix2010_DEU.pdf 

[2] Neugebauer, M: Untersuchung eines Miniatur-Nullpunktspannsystems „µ-PrisFix“, Projektabschlussbericht 8.4.2011 

Bild 1: Miniatur-Nullpunktspannsystem der Hirschmann GmbH mit Spanner (unten) und Wechselpalette (oben), Durchmesser des Spannsystems 50 mm. 1a, 1b Zentriernasen, 2 Höhenauflagen.

Bild 2: Messaufbau auf dem Mikro-Koordinatenmessgerät, Mikro-Taster rechts oben im Bild. Drei Kugeln mit einem Außendurchmesser von ∅ ~ 5 mm bilden das Referenz-Koordinatensystem. Drei Kugeln auf den Paletten bilden das jeweilige Paletten-Koordinatensystem.