Mechanik für eine 3D-Positionierung im Wasserbad

Zusammenfassung: Zur hochauflösenden Vermessung von Ultraschallsendern in einem Wasserbad wird eine Positionierungseinrichtung benötigt, die in dieser Arbeit vorgestellt wird. Mit ihrer Hilfe wird durch punktweises Abtasten ein dreidimensionales Bild des Druck- und Phasenverlaufs von dem Schallfeld des zu untersuchenden Senders mit einer Auflösung von ca. 30µm zwischen zwei Abtastpunkten gewonnen. Am Ende eines Stabes, der in die Flüssigkeit eintaucht, wird hierzu der Sensor befestigt und durch die dreiachsige Positionierungseinrichtung bewegt. Zwei der drei Achsen bilden einen Kreuztisch, der die dritte, vertikale Achse trägt. Auf diese Weise wird eine Positionierung entlang einer Strecke von 400mm für jede Koordinatenrichtung ermöglicht. Der Antrieb erfolgt durch Schrittmotoren und spielfrei eingestellte Kugelumlaufspindeln mit einer Steigung von 2,5mm. Somit wird eine theoretische Auflösung von 5µm pro Motorschritt erreicht. Die Lagerung der Komponenten des Kreuztisches erfolgt durch Kugelumlaufeinheiten, die der vertikalen Achse durch Kugelbüchsenführungen. Alle Lagerungen sind verspannt, um das Führungsspiel und die Hysterese weitestgehend zu eliminieren. Die tragenden Teile wurden aus Rohr- oder Doppel-T-Querschnitten gefertigt, um größtmögliche Steifigkeit bei geringem Gewicht zu erhalten. Ein Unterbau trägt die gesamte Positionierungseinrichtung über dem Flüssigkeitsbecken. Technische Daten: * Positionierbereich: 400x400x400mm * Absolute Positioniergenauigkeit: - auf dem gesamten Positionierbereich: <100µm - innerhalb eines Würfels (Kantenlänge 40mm):