Renishaw XC-80 environmental compensator Mode d'emploi

Manuel d'utilisation
F-9908-0080-01-B
XC-80
Compensateur d'environnement
XC-80
Compensateur d'environnement
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© 2017 Renishaw plc. Tous droits réservés.
Avant d’utiliser le système laser, veuillez consulter le livret de consignes de
sécurité relatives au laser.
Ce document ne peut en aucun cas être copié ou reproduit intégralement ou en
partie, ou transféré sur un autre média ou langage par quelque moyen que ce soit
sans l’autorisation préalable écrite de Renishaw.
Dénégation
Renishaw a fait des efforts considérables pour s’assurer que le contenu de ce
document soit correct à la date de publication, mais n’offre aucune garantie et
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Marques de fabrique
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marques déposées de Renishaw plc au Royaume Uni et dans d’autres pays.
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technologies Renishaw sont des marques déposées de Renishaw plc ou de ses
filiales.
Tous les noms de marques et noms de produits utilisés dans ce document sont
des marques de commerce, marques de fabrique ou marques déposées de leurs
propriétaires respectifs.
Référence Renishaw :
F-9908-0080-01-B
Première édition :
03.2017
La publication d’informations contenues dans ce document n’implique en aucun
cas une exemption des droits de brevets de Renishaw plc.
Conformité CE
Renishaw plc déclare que le système de Compensateur XC est conforme aux
directives, normes et règlements applicables. Une copie de la déclaration de
conformité CE intégrale est disponible à l'adresse suivante : www.renishaw.com/
XLCE.
Directive WEEE
L’utilisation de ce symbole sur des produits Renishaw et/ou sur
la documentation l’accompagnant indique que, pour sa mise au
rebut, ce produit ne doit pas être mélangé aux ordures ménagères.
Il incombe à l’utilisateur de jeter ce produit à un point de collecte
réservé aux déchets d’équipements électriques et électroniques
(WEEE) afin d’en permettre la réutilisation ou le recyclage. Une
mise au rebut correcte de ce produit permettra d’économiser des
ressources précieuses et évitera des conséquences néfastes sur
l’environnement. Pour en savoir plus à ce sujet, adressez-vous à
votre service local de collecte de déchets ou à votre revendeur
Renishaw.
XC-80
Compensateur d'environnement
Sommaire
Introduction............................................................................................................ 4
Compensation de la longueur d'onde.................................................................. 4
Compensation de dilatation thermique des matériaux......................................... 4
Face arrière.......................................................................................................... 4
Connexion et configuration du Compensateur XC............................................... 5
Capteurs d'environnement................................................................................... 5
Symboles de capteurs.......................................................................................... 6
Voyants................................................................................................................... 6
Les voyants des capteurs.................................................................................... 6
Voyants d'état....................................................................................................... 6
Calibration du Compensateur XC........................................................................ 7
Compensation de longueur d'onde..................................................................... 7
Positionnement des capteurs d'air...................................................................... 8
Positionnement du capteur thermique d'air.......................................................... 8
Capteurs d'humidité relative et de pression atmosphérique................................ 8
Compensation de dilatation thermique des matériaux...................................... 8
Coefficients de dilatation thermique des matériaux............................................. 9
Positionnement des capteurs de matériau....................................................... 10
Estimation de la précision de la machine si elle fonctionnait dans un
environnement à 20°C....................................................................................... 10
Étalonnage en conformité avec les normes nationales et internationales......... 10
Évaluer la précision qu'aurait le système à renvoi de données de la
machine s'il était à 20 °C................................................................................... 11
Fabrication de pièces devant être précises à 20°C............................................ 11
La compensation automatique........................................................................... 12
Cycle de mise à jour du Compensateur XC....................................................... 12
Compensation de matériau fixe......................................................................... 13
Caractéristiques.................................................................................................. 13
Introduction........................................................................................................ 13
Poids et dimensions............................................................................................ 14
Numéros de pièce................................................................................................ 14
XC-80
Compensateur d'environnement
Introduction
Compensation de dilatation thermique des matériaux
Le Compensateur XC est un élément clé dans la précision de mesure de votre
système laser. En mesurant très exactement et précisément les conditions
ambiantes, il compense la longueur d'onde du faisceau laser en fonction des
variations de la température de l'air, de la pression atmosphérique et de l'humidité
relative ; éliminant virtuellement les erreurs de mesure résultant de ces variations.
Le Compensateur XC peut également accepter des entrées venant de jusqu'à
trois capteurs de matériau, qui mesurent la température de la machine ou du
matériau testé. À condition que le coefficient de dilatation thermique approprié
du matériau ait été entré dans le logiciel CARTO, les mesures pourront être
normalisées à une température machine (matière) de 20 °C.
La compensation environnementale peut s'effectuer de trois façons :
• Compensation environnementale mise à jour automatiquement
avec le Compensateur XC.
• Compensation environnementale mise à jour manuellement
avec le Compensateur XC.
• Compensation utilisant des données saisies manuellement
sans Compensateur XC.
Les caractéristiques complètes du Compensateur XC sont indiquées dans la
rubrique Caractéristiques.
Compensation de la longueur d'onde
La lecture des capteurs du Compensateur XC sont utilisées pour compenser
les mesures laser uniquement en mode linéaire. Si la compensation n'est pas
effectuée, des variations d’indice de réfraction de l’air peuvent entraîner des
erreurs de mesures importantes. Bien qu'il soit possible de saisir manuellement
les conditions ambiantes (à l'aide d'instruments portatifs, etc.), l’intérêt d'utiliser
le Compensateur XC est que la compensation est effectuée de façon précise et
mise à jour automatiquement toutes les sept secondes.
Le Compensateur XC est fourni dans le cadre d'un kit qui comprend un câble
USB, un capteur thermique d'air et un capteur thermique de matériau.
Face arrière
La face arrière du Compensateur XC comporte les éléments illustrés ci-dessous :
2
1
3
4
5
1
Date d'étalonnage
2
LED État
3
Prise USB
4
Capteur d'humidité relative
5
Date d'échéance de l’étalonnage
4
XC-80
Compensateur d'environnement
Connexion et configuration du Compensateur XC
Sur la face arrière du Compensateur XC se trouve une prise USB, utilisée pour
connecter le Compensateur XC à un PC par un cordon USB (fourni dans le kit du
Compensateur XC). Ceci permet une communication entre le Compensateur XC
et le PC, et fournit également l’alimentation au Compensateur XC et aux capteurs.
Remarque : Installez le logiciel CARTO avant de brancher le
Compensateur XC sur le PC. L'installation du logiciel permettra de
s'assurer que le PC est correctement configuré.
Capteurs d'environnement
Les capteurs de pression atmosphérique et d'humidité relative sont installés à
l'intérieur du corps du Compensateur XC. Pour que la précision du Compensateur
XC respecte les spécifications indiquées, il doit être utilisé avec l'axe long dans
une orientation horizontale comme illustré. Sans cette précaution, une petite
erreur peut intervenir dans les lectures de pression atmosphérique, ce qui
réduirait la précision des lectures de mesure compensées.
Remarque : N’obstruez pas le capteur d'humidité relative situé à l’arrière.
Remarque : L'humidité relative est uniquement affichée dans le logiciel
lorsque le capteur thermique d'air est connecté au Compensateur XC.
Le capteur thermique de matériau et le capteur
thermique d'air illustrés sont des éléments
distincts et sont fournis avec des câbles de
communication. Chaque câble comporte un
connecteur fileté femelle pour le raccorder au
capteur et un connecteur fileté mâle pour le
raccorder à la prise correspondante sur le côté
du Compensateur XC.
Renishaw fournit un capteur thermique
de matériau et un capteur thermique d'air
en standard avec chaque Compensateur
XC. Pour les machines dotées d’axes
longs, il est possible de connecter jusqu'à
trois capteurs thermiques de matériau au
Compensateur XC. Des kits de capteur
thermique de matériau supplémentaires
peuvent être obtenus en contactant votre
distributeur local Renishaw.
Les capteurs thermiques d’air et de
matériau sont fournis avec des câbles de 5 m. Ceux-ci peuvent être combinés si
nécessaire jusqu'à une longueur maximale de câble de 60 m - ceci permet aux
capteurs d'être positionnés à des emplacements spécifiques sur la machine à
mesurer. Des câbles et capteurs supplémentaires et de remplacement peuvent
être obtenus en contactant votre distributeur local Renishaw.
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XC-80
Compensateur d'environnement
Pour permettre à l'utilisateur d'identifier facilement quel cordon est connecté à
quel capteur, les cordons sont fournis avec des étiquettes de noms amovibles.
Les câbles doivent être rangés de façon attachée à leurs capteurs ; de la place
est prévue à cet effet dans la mallette système.
Les capteurs thermiques contiennent des aimants pour un assemblage sur des
surfaces en acier ou en fonte, avec un "trou traversant" permettant une fixation
par vis le cas échéant.
Les capteurs thermiques d’air et de matériau ne fonctionnent que s'ils sont reliés aux
prises correctes sur le compensateur XC. Des symboles correspondant aux différents
types de capteur sont marqués sur le côté du Compensateur XC. Le capteur
thermique d'air doit être connecté à la prise possédant le symbole de température
d'air ci-dessous Les capteurs thermiques de matériau peuvent être connectés à
n'importe quelle prise marquée avec un symbole de température matière.
Symboles de capteurs
Température de l'air
Température de matériau 1
Remarque : Il n'y a pas de prise pour la pression atmosphérique et
l'humidité relative, car ces capteurs sont intégrés dans le corps du
Compensateur XC.
Voyants
Les voyants des capteurs
Six Leds situées sur le côté du compensateur XC sous les symboles de capteurs
correspondent à la pression atmosphérique, à l'humidité relative, à la température
de l'air et à trois capteurs thermiques de matériau La couleur de la Led indique
quand une mesure est prise par le capteur et, par la suite, la validité de cette
lecture.
Le compensateur XC interroge chaque capteur tour à tour toutes les sept
secondes dans un cycle continu. Lorsque chaque capteur est interrogé, le voyant
correspondant devient orange. À la réception d'une lecture valide de la part du
capteur, le voyant devient vert. Si le capteur n'est pas connecté ou s'il a un défaut,
le voyant devient rouge. Les valeurs utilisées pour la compensation de la longueur
d'onde sont mises à jour après chaque lecture du capteur (toutes les 7 secondes).
Voyants d'état
Pression atmosphérique
Température de matériau 2
Humidité relative
Température de matériau 3
Les symboles des capteurs thermiques d’air et de matériau sont également
marqués sur le côté des capteurs eux-mêmes.
Sur la face arrière du Compensateur XC se situe un voyant d'état. Ce voyant
s'allume en rouge lorsque l'alimentation est reliée au système (c'est-à-dire
lorsqu'elle est connectée à l'ordinateur par un câble USB), puis il devient vert
lorsque tout est prêt pour commencer les mesures.
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XC-80
Compensateur d'environnement
Calibration du Compensateur XC
Compensation de longueur d'onde
Pour maintenir la précision spécifiée du système de calibration Renishaw, nous vous
recommandons de calibrer une fois par an le Compensateur XC et ses capteurs.
Une calibration plus fréquente est conseillée pour les unités utilisées dans des
conditions d'environnement extrêmes ou lorsqu'une anomalie est soupçonnée. Les
exigences de vos programmes d'assurance qualité ou des diverses réglementations
nationales/locales peuvent imposer des recalibrations plus fréquentes. Sur la face
arrière du Compensateur XC, un espace est prévu pour indiquer la date d'échéance
de la recalibration. Pendant leur stockage, transport et utilisation, le Compensateur
XC et ses capteurs ne doivent pas être soumis à des chocs excessifs, ni à des
vibrations ou niveaux extrêmes de température, de pression ou d’humidité (voir
Caractéristiques), car ces facteurs risqueraient d'invalider leur calibration.
La précision des mesures de positions linéaires dépend de celle avec laquelle
la longueur d'onde du faisceau laser est connue. Ce facteur est déterminé non
seulement par la qualité de stabilisation du laser, mais aussi par les paramètres
ambiants. En particulier, les valeurs de température de l'air, de pression
atmosphérique et d'humidité relative vont affecter la longueur d'onde (dans l'air)
du faisceau laser.
Les calculs d'incertitude d’étalonnage ont été effectués conformément au document
EA-4/02 "European co-operation for Accreditation" (Coopération européenne pour
l'agrément).
Tous les étalonnages sont inclus dans le champ d'application du système
d'assurance qualité EN ISO 9001:2000 de Renishaw. Le système est vérifié et
certifié par un organisme accrédité UKAS. L'agrément UKAS est reconnu dans de
nombreux pays par les organismes homologues.
Pour plus de détails sur la procédure d'étalonnage, reportez-vous aux certificats
d'étalonnage fournis avec votre système ou rendez-vous sur www.renishaw.com/
certificates
Les erreurs et les incertitudes associées à une normalisation des lectures à une
température matière de 20°C ne sont pas incluses dans la précision du système.
Ces erreurs et incertitudes dépendront non seulement du capteur thermique de
matériau dans la limite des spécifications (comme en témoigne un certificat récent
de Renishaw), mais aussi de l'exactitude de la valeur du coefficient de dilatation
entré dans le logiciel de calibration, du différentiel de température par rapport à
20°C et du positionnement correct des capteurs.
Renishaw propose un service complet de réparation et de recalibration pour les
unités de compensation d'environnement XC et pour leurs capteurs à son usine
en Grande-Bretagne. Des ré-étalonnages comparatifs du système laser XL sont
disponibles dans les filiales de Renishaw aux États-Unis, en Allemagne et en Chine.
Pour plus de détails, consultez votre revendeur local Renishaw ou notre site Internet
Renishaw.com.
Si la variation de longueur d'onde n'est pas compensée, les erreurs de mesure
laser linéaire peuvent atteindre 50 ppm. Même dans une pièce à température
contrôlée, la variation au jour le jour de la pression atmosphérique peut causer
des changements de longueur d'onde de plus de 20 ppm. Comme ordre d’idée,
une erreur d'environ 1 ppm sera induite pour chacun des changements suivants
dans les conditions ambiantes :
Température de l'air
1 °C
Pression atmosphérique
3,3 mbar (0,098 in Hg)
Humidité relative (à 20 °C)
50%
Humidité relative (à 40 °C)
30%
Remarque : Ces valeurs sont les plus défavorables ; elles ne sont pas
entièrement indépendantes des valeurs d'autres paramètres.
Ces erreurs peuvent être réduites en utilisant un compensateur XC.
Le Compensateur XC mesure la température de l'air, la pression et l'humidité,
puis calcule l'indice de réfraction de l'air (et donc la longueur d'onde laser)
en utilisant l'équation Edlen. La lecture laser est ensuite alors ajustée en
compensation des variations de la longueur d'onde du laser. L'avantage d'un
système automatique est qu'aucune intervention de l'utilisateur n'est requise et
que la compensation est mise à jour fréquemment.
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XC-80
Compensateur d'environnement
La compensation de longueur d'onde s'applique uniquement aux mesures
linéaires. Pour les autres mesures (angle, planéité, linéarité, etc.), les influences
environnementales sont nettement moins significatives, car les changements
environnementaux affectent à la fois la mesure et les faisceaux de référence à un
degré similaire.
Positionnement des capteurs d'air
Positionnement du capteur thermique d'air
ATTENTION
Pour assurer une stabilisation thermique, le capteur thermique d'air doit être dans
l'environnement de mesure jusqu'à 15 minutes avant de commencer la mesure.
Le capteur thermique d'air doit être positionné le plus près possible du trajet de
mesure du faisceau laser et à peu près à mi-chemin sur l'axe de déplacement.
Évitez de placer les capteurs à proximité de sources de chaleur localisées,
comme par exemple des moteurs, ou dans des courants d'air froid.
Lors de la mesure d’axes longs, vérifiez la présence d’écart de fluctuations de la
température de l'air. Si la température de l'air varie de plus de 1°C le long de l'axe,
utilisez un ventilateur pour faire circuler l'air. (Cela est particulièrement important
sur les axes verticaux longs où les écarts de fluctuations de la température de
l’air sont plus probables). Évitez d'acheminer des câbles de signal de capteur à
proximité de sources de grandes interférences électriques telles que des moteurs
linéaires ou à haute puissance.
Pour faciliter le montage, les capteurs thermiques d’air possèdent un « trou
traversant » qui leur permet d'être vissé à une surface.
Capteurs d'humidité relative et de pression atmosphérique
Les capteurs d'humidité et de pression sont montés à l'intérieur du Compensateur
XC. En général, il n'est pas nécessaire de mesurer la pression atmosphérique ou
l'humidité relative dans le voisinage immédiat de la trajectoire du faisceau. C'est
parce que de grandes variations dans la pression et l'humidité sont nécessaires
pour donner une erreur de mesure significative et il ne devrait pas y avoir de
variation importante, ni de l'une ni de l'autre, dans l'ensemble de la zone de
travail. Toutefois, le capteur d'humidité relative doit être positionné loin des
sources de chaleur ou de courant d’air.
Il est important de veiller à ce le capteur d'humidité ne soit pas obstrué lors du
montage.
Lors de l'étalonnage d'axes verticaux de plus de 10 mètres de long, il est
également recommandé de placer le capteur de pression à mi-chemin de l'axe de
course.
Compensation de dilatation thermique des matériaux
La température de référence internationale utilisée par la communauté de
métrologie est de 20°C. Les machines-outils et MMT sont normalement étalonnés
par rapport à cette température. Dans un environnement d'usine normal où une
régulation précise de la température n'est pas toujours possible, la machine ne
sera pas à cette température. Étant donné que la plupart des machines se dilatent
ou se contractent sous l’effet de la température, ces facteurs risquent d'entraîner
des erreurs dans la calibration.
Pour éviter cette erreur de calibration, le logiciel de mesure linéaire comporte
une correction mathématique appelée « compensation de dilatation thermique »
ou « normalisation » qui est appliquée aux lectures laser linéaires. Le logiciel
normalise les mesures en utilisant le coefficient de dilatation qui doit être
saisi manuellement, et une température machine moyenne mesurée par le
Compensateur XC. L'objectif de cette correction est d'obtenir une estimation des
résultats que donnerait la calibration laser de la machine si cette opération était
effectuée à 20°C.
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XC-80
Compensateur d'environnement
Coefficients de dilatation thermique des matériaux
Le degré de dilatation ou de rétractation de la plupart des matériaux suite à un
changement de température est très faible. Pour cette raison, le coefficient de
dilatation thermique est spécifié sur les pièces en million par degré C (ppm/°C).
Ces coefficients spécifient la force de dilatation ou de rétractation du matériau
pour chaque degré de plus ou de moins dans la température du matériau.
Par exemple, supposons que le coefficient de dilatation thermique soit de +11
ppm/°C. Cela signifie que pour chaque degré d'augmentation de la température
du matériau, il y aura une dilatation matérielle de 11 ppm, ce qui équivaut à 11
micromètres par mètre de matériau.
Une compensation incorrecte pour la dilatation thermique du matériau est l'une
des principales sources d'erreur dans les mesures laser de distances linéaires
dans des environnements à des températures non contrôlées. C'est parce que les
coefficients de dilatation de la plupart des matériaux d'ingénierie sont relativement
grands par rapport aux coefficients associés aux erreurs de compensation de la
longueur d'onde et les erreurs d'alignement du faisceau laser.
La mesure normalisée présentera une erreur relative à la précision de mesure du
capteur thermique de matériau. L’ampleur de cette erreur dépend du coefficient
de dilatation thermique de la machine en cours de test. Le capteur thermique de
matériau a une précision de ± 0,1 °C. Par conséquent si la machine testée a un
coefficient de dilatation thermique de 10 ppm/°C, l'erreur de normalisation de la
mesure est de ±1 ppm. Cela s'ajoute à la précision de mesure système (0,5 ppm)
quand on utilise le Compensateur XC.
Toutefois, étant donné que les deux erreurs ne sont pas corrélées, leur effet
combiné sera la racine carrée de la somme de leurs carrés et non leur somme
arithmétique. Ainsi, pour l'exemple ci-dessus, la précision de mesure normalisée
sera de ±1,2 ppm pour les systèmes de compensateur XC et laser.
Des erreurs de mesures supplémentaires se produisent quand on saisit
un coefficient de dilatation thermique incorrect dans le logiciel. Comme les
coefficients de dilatation thermique des différentes machines peuvent varier de
10 ppm/°C ou plus, il faut veiller à entrer les valeurs correctes. Si nécessaire,
demandez l'avis du fabricant de la machine.
Le coefficient de dilatation du système à renvoi de données de la machine est
normalement entré dans le logiciel, sauf si vous estimez la précision des pièces
usinées lors du retour à 20°C. Le tableau ci-dessous indique les coefficients
de dilatation types pour différents matériaux utilisés dans la construction de
machines et de leurs systèmes à renvoi de données sur la position.
Remarque : Étant donné que les coefficients de dilatation du matériau
peuvent varier en fonction de la composition et du traitement des
matériaux, ces valeurs servent de référence uniquement et ne doivent être
utilisées qu'en l'absence de données du fabricant.
Matériau
Application
Coefficient
de dilatation
ppm/°C
Fer/acier
Vis à billes, entraînements à crémaillère,
éléments structurels de la machine
11.7
Alliage aluminium
Structures légères de machine MMT
22
Verre
Codeurs linéaires à règle de verre
8
Granite
Tables et structures de machine
8
Béton
Fondations de la machine
11
Invar
Structures/codeurs à dilatation faible
<2
Verre
thermiquement
stable
Structures/codeurs à dilatation zéro
< 0,2
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XC-80
Compensateur d'environnement
Lorsque vous essayez d'identifier le coefficient de dilatation, soyez particulièrement
prudent en présence de deux matériaux avec différents coefficients attachés
ensemble. Par exemple, dans le cas d'un système à renvoi de données à dents
et crémaillère, le coefficient de dilatation peut être plus proche de celui du rail en
fer forgé sur lequel la crémaillère est fixée. Dans le cas de grandes machines sur
portiques avec des rails montés au sol, le coefficient de dilatation du rail peut être
réduit par l'action de retenue des fondations en béton. En outre, de nombreuses
règles modernes sont composées d'un certain nombre de matériaux différents,
par ex. une règle en verre peut être collée sur un longeron en aluminium, monté à
son tour sur une partie d’une machine en fonte. Dans de tels cas, la sélection du
coefficient approprié peut s’avérer difficile. Vous devez demander l'avis du fabricant
de la règle et/ou de la machine sur laquelle il est utilisé.
Positionnement des capteurs de matériau
ATTENTION
Pour assurer une stabilisation thermique, le capteur thermique de matériau doit
être fixé au matériau pendant 25 minutes avant de commencer la mesure.
Lors du positionnement des capteurs thermiques de matériau, la première étape
consiste à décider de votre principal objectif pour effectuer la compensation de
dilatation du matériau. C'est généralement l'un des quatre objectifs possibles.
1. Pour estimer la précision de positionnement linéaire qui serait obtenue si la
machine fonctionnait dans un environnement ambiant de 20°C. C'est souvent
l'objectif lors de la fabrication, la réception, la mise en service ou le réétalonnage de la machine, et dans la plupart des cas, c’est la même que celle
définie par les normes d’acceptation de machine nationales ou internationales.
2. Pour exécuter un étalonnage conformément à une norme d’acceptation de
machine nationale ou internationale.
3. Pour estimer la précision linéaire pouvant être réalisée par le système à renvoi
de données de la machine si celui-ci était à une température de 20°C. Cela est
utile pour diagnostiquer des défauts dans le système à renvoi de données.
4. Pour estimer l'exactitude des pièces que la machine produira lorsque ces
pièces retournent à 20°C pour le contrôle. Cet objectif est particulièrement
important dans la production de pièces non-ferreuses précises en ateliers
à température non-contrôlée, où le renvoi de données de la machine et les
coefficients de dilatation de pièce diffèrent sensiblement.
Les différences entre ces objectifs sont souvent importantes, particulièrement
si le système à renvoi de données de position de la machine devient chaud
pendant le fonctionnement de la machine (par exemple pour une vis à billes), ou
si le coefficient de dilatation de la pièce est significativement différent de celui
du système à renvoi de données de position, par exemple pour une pièce en
aluminium avec des codeurs linéaires à règle de verre.
Le capteur thermique de matériau du Compensateur XC dispose d'une solide
base aimantée assurant son 'serrage' à la machine à tester. Assurez-vous d’un
bon contact thermique entre le capteur thermique de matériau et le matériau
mesuré.
Estimation de la précision de la machine si elle fonctionnait dans un
environnement à 20°C
Pour évaluer la précision de la machine si elle fonctionnait dans un environnement
à 20°C, le ou les capteurs thermiques de matériau doivent être placés sur la table
de la machine ou sur une autre partie massive de la structure de la machine NON
proche de toutes sources de chaleur tels que des moteurs, boîtes de vitesses,
carters de roulement, échappements, etc. Le coefficient de dilatation du matériau
doit être défini comme celui du système à renvoi de données.
Étalonnage en conformité avec les normes nationales et
internationales
Pour étalonner la précision de la machine conformément à une norme nationale
ou internationale, la procédure définie dans la norme doit être suivie. Cela doit
couvrir : où placer le capteur de matériau, quel coefficient de dilatation utiliser
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XC-80
Compensateur d'environnement
et quel cycle de préchauffage de la machine effectuer. Si un essai de dérive
thermique est défini dans la norme, il doit également être inclus.
Évaluer la précision qu'aurait le système à renvoi de données de la
machine s'il était à 20 °C
Si les températures de l’air et de la machine sont sensiblement différentes, alors il
est également probable qu'il existe d'importantes variations de température entre
la surface du matériau et les températures centrales. Dans ces circonstances, un
soin doit être pris pour positionner les capteurs thermiques de matériau à l’endroit
où ils vont mesurer la température centrale. La température peut être mesurée à
un certain nombre de points à l'aide de jusqu'à trois capteurs de matériau et le
facteur de compensation appliqué sera basé sur une valeur moyenne.
Cette procédure est souvent utilisée à des fins de diagnostic. Peut-être l'échec
d'étalonnage de la machine avec l'objectif 1 ou 2, et la précision du système à
renvoi de données à 20 °C qui a maintenant besoin d’être contrôlé. Pour atteindre
cet objectif, le faisceau laser doit être aligné aussi près de l'axe du système à
renvoi de données que possible (afin de minimiser toute erreur de décalage
d’Abbé).
Il s'agit d'une idée aussi fausse que répandue que les capteurs de matériau
doivent toujours être placés sur la vis à billes ou sur le système à renvoi de
données. Ce n'est pas toujours le cas, comme l'illustre l'exemple ci-après.
Le ou les capteurs thermiques de matériau doivent être placés sur le (ou très
proche du) système à renvoi de données et le coefficient de dilatation doit
être réglé sur celui du système à renvoi de données. La température peut être
mesurée à un certain nombre de points à l'aide de jusqu'à trois capteurs de
matériau.
Exemple :
Supposons qu'une machine soit en train d'être calibrée dans un atelier à 25°C, et
à cause de la chaleur générée par le fonctionnement de la machine, la vis à billes
est 5°C plus chaude, à 30°C. Si les capteurs de matériau sont placés sur (ou très
près) de la vis à billes, les lectures laser seront compensées pour estimer les
lectures qui auraient été obtenues si la vis à billes fonctionnait à 20°C. Toutefois,
si la machine fonctionnait dans un environnement à 20°C, la vis à billes ne serait
PAS à 20°C.
La chaleur produite par le fonctionnement de la vis et du moteur serait toujours
là, de sorte que la température de la vis à billes serait encore d'environ 5°C plus
chaude que celle ambiante (25°C). Mettre le(s) capteur(s) de matériau sur la vis
à billes aboutirait donc à une surcompensation. Il est préférable de placer le(s)
capteur(s) sur une partie massive de la machine pour donner une lecture de
température liée à la température ambiante moyenne autour de la machine au
cours des dernières heures.
Fabrication de pièces devant être précises à 20°C
Si une machine-outil est toujours utilisée pour usiner des matériaux de pièce
ayant un coefficient de dilatation significativement différent de ceux du système
à renvoi de données, notamment pour les alliages d'aluminium, le carbone
composites, la céramique, etc., il peut être avantageux d'utiliser le coefficient de
dilatation de la pièce à usiner et non pas celui du système à renvoi de données
de la machine. Bien que cela ne donnera pas un étalonnage qui représente la
performance de la machine à 20°C, cela peut améliorer la précision des pièces
lorsqu'elles retournent à 20°C pour la mesure.
Le ou les capteurs thermiques de matériau doivent être situés de façon à mesurer
une température similaire à celle attendue par la pièce à usiner. C'est souvent
sur la table de la machine, mais d'autres facteurs tels que le type de système
de refroidissement employé et les taux d'enlèvement de métal peuvent être à
considérer. Il faut également veiller à effectuer ce type d’étalonnage dans des
conditions types, et il ne peut être vraiment efficace que si la température et les
coefficients de dilatation des diverses pièces à usiner sont relativement cohérents.
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XC-80
Compensateur d'environnement
La compensation automatique
La compensation d'environnement automatique emploie le Compensateur XC
pour compenser la longueur d'onde et compenser la dilatation thermique du
matériau. Si la calibration est effectuée dans un environnement où les conditions
atmosphériques sont susceptibles de varier au cours du test, une compensation
automatique est vivement recommandée.
ATTENTION
Avant de commencer toute procédure d'étalonnage :
Assurez-vous que la machine à calibrer a été exercée suffisamment pour
réchauffer le lecteur et la règle de l'axe à calibrer.
Pour effectuer une compensation automatique, branchez d'abord les capteurs
thermiques de matériau et d’air dans les prises adéquates sur le côté du
Compensateur XC. Consultez la rubrique Capteurs d'environnement pour plus de
détails à ce sujet. Ensuite, connectez le Compensateur XC au PC en utilisant le
câble USB fourni.
Assurez-vous que la valeur correcte a été entrée pour le coefficient de dilatation
thermique en ajustant le paramètre de compensation de dilatation matérielle.
Dans Capture, le tableau de contrôle
de dispositif XC indiquera que le
Compensateur XC est disponible. Une
compensation environnementale est
maintenant effectuée automatiquement.
Toutes les sept secondes, une lecture est effectuée sur l'un des six capteurs
environnementaux et transmise au PC. Avec cette lecture, le facteur de
compensation environnementale est mis à jour. L'ordre dans lequel les lectures du
capteur environnemental sont prises est le suivant : température de l'air, humidité
relative, pression atmosphérique, puis les trois capteurs thermiques de matériau.
Avec une mise à jour toutes les sept
secondes, les lectures du Compensateur
XC permettent de compenser les lectures
laser en conséquence. Consultez
la rubrique Cycle de mise à jour du
Compensateur XC pour plus de détails à
ce sujet.
Pour définir la valeur par défaut des unités
environnementales utilisées, sélectionnez
'Plus', 'Paramètres', puis 'Unités
environnementales’.
Cycle de mise à jour du Compensateur XC
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XC-80
Compensateur d'environnement
Compensation de matériau fixe
Certaines applications machine peuvent nécessiter que l'utilisateur entre une
valeur de température de matériau fixe pour la compensation. En l'occurrence,
une machine dotée d’un ou de plusieurs capteurs de matériau intégrés et un
système de refroidissement pour maintenir le banc à une température contrôlée.
Pour utiliser une température de matériau fixe, allez dans 'Machine' sous l'onglet
'Définir' de Capture, puis sélectionnez 'Température de matériau fixe'. L'utilisateur
peut saisir la valeur de température fixe ici.
Caractéristiques
Introduction
Cette rubrique, associée avec la rubrique sur les poids et dimensions, récapitule
les caractéristiques physiques et opérationnelles des diverses composantes du
système.
Renishaw se réserve le droit, dans le cadre de sa politique d'amélioration
permanente des produits, de modifier l'aspect ou les spécifications du produit
sans préavis.
Stockage du système
Capteurs et unité de compensation environnementale XC
Plage de mesure du capteur thermique d'air
0 °C – 40 °C
Précision de mesure du capteur thermique
d'air
± 0,2 °C
Plage de mesure du capteur de pression
atmosphérique
650 à 1150 mbar
Précision de mesure du capteur de pression
atmosphérique
± 1,0 mbar#
Plage de mesure du capteur d’humidité
relative
0%– 95 % (sans condensation)
Précision de mesure du capteur d’humidité
relative
±6%
Précision de compensation de longueur
d'onde
± 0,5 ppm †*
Plage de mesure du capteur thermique de
matériau
0 °C – 55 °C
Précision de mesure du capteur thermique de
matériau
± 0,1 °C
Intervalle de mise à jour de la compensation
automatique
7 secondes
Intervalle de mise à jour de capteur individuel
42 secondes
Température de stockage
-25 °C – 70 °C
Période d'étalonnage recommandée
12 mois
Humidité de stockage
0%– 95 % sans condensation
Sorties
Conforme USB 2
Pression de stockage
10 à 1200 mbar
Alimentation
Alimenté par USB
Consommation maximale = 100 mA
# Compensateur XC dans une orientation horizontale
† Remarque : Les valeurs de précision ne comprennent pas les erreurs associées
à la normalisation des lectures à une température du matériau de 20°C.
* k=2 (95 % de confiance) EA-4/02, ISO
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XC-80
Compensateur d'environnement
Poids et dimensions
Numéros de pièce
Unité de compensation environnementale XC (dimensions en mm)
Description
Poids
Compensateur XC-80
490 g
Capteur thermique d'air
48 g
Capteur thermique de matériau
45 g
Référence
A-9908-0510
Kit de
Compensateur
XC-80
Comprend
Référence
Compensateur XC-80
S/O
Capteur thermique de matériau et câble
A-9908-0879
Capteur thermique d'air et câble
A-9908-0879
Plaques de montage XC
A-9908-0892
Cordon USB
A-9908-0286
14
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Édition: 02.2017
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