减小在确定工件坐标或加工工件时所采用的旋转设备的误差的制作方法_3

文档序号:9932492阅读:来源:国知局
用于在确定工件的坐标或者在加工工件时减小旋转设备的误差的 方法,其中,所述旋转设备能够在确定坐标或加工工件期间使工件围绕旋转设备的旋转轴 线进行旋转运动,并且其中,所述方法具有W下步骤:
[0046] a)将第一工件布置在旋转设备上,
[0047] b)将用于测量第一工件的表面的坐标的坐标测量装置定位在关于旋转轴线周向 的第一周向位置上,
[0048] C)通过旋转设备使第一工件围绕旋转轴线旋转,而通过定位于第一周向位置上的 坐标测量装置测量第一工件的表面的第一走向,所述第一走向由于第一工件的旋转而围绕 旋转轴线延伸,由此产生第一走向的相应的第一测量信号,
[0049] d)将坐标测量装置定位在关于旋转轴线周向的第二周向位置上,所述第二周向位 置与第一周向位置不同,
[0050] e)通过旋转设备使第一工件围绕旋转轴线旋转,而通过定位于第二周向位置上的 坐标测量装置测量第一工件的表面的第二走向,所述第二走向由于第一工件的旋转而围绕 旋转轴线延伸,由此产生第二走向的相应的第二测量信号,
[0051] f)可选地,至少再重复进行一次步骤d)和e),也就是将坐标测量装置分别定位在 关于旋转轴线周向的其它周向位置上,所述其它周向位置与第一周向位置和第二周向位置 W及另外的周向位置不同,坐标测量装置曾经定位在所述另外的周向位置上并且坐标测量 装置已经在其上测量了第一工件的表面的对应走向,并且通过旋转设备使第一工件围绕旋 转轴线旋转,而通过定位于其它周向位置上的坐标测量装置测量第一工件的表面的其它走 向,所述其它走向由于第一工件的旋转而围绕旋转轴线延伸,由此产生其它走向的相应的 其它测量信号,
[0052] g)第一测量信号、第二测量信号和可选的其它测量信号具有关于第一工件围绕旋 转轴线延伸的表面的冗余表面信息和关于旋转设备的误差的误差信息,所述误差由于旋转 轴线的实际位置和实际定向与旋转轴线的相应的理想位置和理想定向之间的偏差产生,由 第一测量信号、第二测量信号和可选的其它测量信号将冗余表面信息和误差信息彼此分隔 开。
[0053] 此外建议:一种用于在确定工件的坐标或者在加工工件时减小旋转设备的误差的 设备,其中,所述旋转设备能够在确定坐标或加工工件期间使工件围绕旋转设备的旋转轴 线进行旋转运动,并且其中,所述设备具有:
[0054] -旋转设备,所述旋转设备具有第一部分和能相对于第一部分旋转运动的第二部 分,其中,第一工件能布置在第一部分上,因此通过旋转设备能够使所述第一工件围绕旋转 轴线旋转,
[0055] -用于测量第一工件的表面的坐标的坐标测量装置,
[0056] -控制装置,所述控制装置设计用于,
[0057] ?通过控制关于旋转轴线周向定位在第一周向位置上的坐标测量装置测量第一 工件的表面的第一走向并且产生相应的第一测量信号,其中,表面的第一走向由于第一工 件通过旋转设备的旋转而围绕旋转轴线延伸,
[0058] ?通过控制关于旋转轴线周向定位在第二周向位置上的坐标测量装置测量第一 工件的表面的第二走向并且产生相应的第二测量信号,其中,第二周向位置与第一周向位 置不同,并且表面的第二走向由于第一工件通过旋转设备的旋转而围绕旋转轴线延伸,
[0059] .可选地通过控制在至少另一个可选测量中关于旋转轴线周向定位在其它周向 位置上的坐标测量装置测量第一工件的表面的其它走向并且产生相应的其它测量信号,其 中,所述其它周向位置与第一周向位置和第二周向位置W及可选的另外的其它周向位置不 同,并且表面的其它走向由于第一工件通过旋转设备的旋转而围绕旋转轴线延伸,
[0060] -分隔装置,所述分隔装置设计用于由具有关于第一工件围绕旋转轴线延伸的表 面的冗余表面信息和关于旋转设备的误差的误差信息的第一测量信号、第二测量信号和可 选的其它测量信号将冗余表面信息和误差信息彼此分隔开,所述误差由于旋转轴线的实际 位置和实际定向与旋转轴线的相应的理想位置和理想定向之间的偏差产生。
[0061 ]第一工件相对于旋转设备的位置和定向在所述方法的步骤d)中尤其保持不变,因 此第一工件在步骤e)中相对于旋转设备具有与步骤C)中相同的位置和定向。
[0062] 优选地,坐标测量装置在所述方法的上述步骤f)中(或者作为相对于设备的另一 周向位置)定位在关于旋转轴线周向的第=周向位置上,所述第=周向位置与第一周向位 置和第二周向位置不同,并且通过旋转设备使工件围绕旋转设备旋转,而通过定位在第= 周向位置上的坐标测量装置测量第一工件的表面的第=走向,所述第=走向由于第一工件 的旋转而围绕旋转轴线延伸,由此产生第=走向的相应第=测量信号。
[0063] 坐标测量装置关于旋转轴线的周向所定位的第一周向位置、第二周向位置和可选 的其它周向位置尤其关于旋转轴线的轴向处于相同的轴向位置上。如已经提到的,运尤其 能够特别准确地确定工件在所测量的表面走向上的坐标和/或特别准确地确定运动误差。
[0064] -般来说优选的是,由与误差信息分隔开的冗余表面信息确定第一工件的围绕旋 转轴线延伸的表面的坐标。所述设备可W具有相应设计的坐标测量装置。
[0065] 此外优选的是,将与冗余表面信息分开的误差信息用于检验关于旋转设备误差的 现有误差信息。所述设备可W具有相应设计的误差检验装置。
[0066] 尤其参考之前提到的对多个相同类型的工件的测量,控制装置可W设计用于,在 坐标测量装置布置在第一周向位置、第二周向位置、可选的其它周向位置或者可选的其它 周向位置之一、尤其是布置在关于旋转轴线相同的轴向位置时,在考虑与冗余表面信息分 开的误差信息并且应用坐标测量装置的情况下控制对第二工件的表面坐标的测量。
[0067] 尤其参考之前提到的对坐标测量装置的周向位置的调节,所述设备可W具有第二 旋转设备,其旋转轴线与所述旋转设备的旋转轴线同轴地延伸,并且其中,控制装置设计用 于将坐标测量装置从第一周向位置置入第二周向位置,方法是其通过第二旋转设备的旋转 使布置有第一工件的旋转设备旋转,而坐标测量装置保持在其位置中。
[0068] 尤其由与冗余表面信息分隔开的误差信息确定旋转设备的预期误差值,所述预期 误差值是分别针对一方面为坐标测量装置或者用于加工工件的机床的加工工具与另一方 面为旋转设备的相对的工作位置和工作定向而预期得到的,并且其中,由旋转设备的预期 误差值确定坐标测量装置或者加工工具的至少一个工作位置和/或工作定向,旋转设备针 对所述至少一个工作位置和/或工作定向的预期误差值在用于确定工件的坐标的预设测量 任务或用于加工工件的预设加工任务中
[0069] O小于针对其它工作位置和/或工作定向的预期误差值和/或
[0070] O满足预设的条件。
[0071] 所述设备可W相应地具有预测装置,所述预测装置设计用于由与冗余表面信息分 隔开的误差信息确定旋转设备的预期误差值,所述预期误差值是分别针对一方面为坐标测 量装置或者用于加工工件的机床的加工工具与另一方面为旋转设备的相对的工作位置和 工作定向而预期得到的,其中,所述设备具有确定装置,所述确定装置设计用于由旋转设备 的预期误差值确定坐标测量装置或者加工工具的至少一个工作位置和/或工作定向,旋转 设备针对所述至少一个工作位置和/或工作定向的预期误差值在用于确定工件的坐标的预 设测量任务或用于加工工件的预设加工任务中
[0072] O小于针对其它工作位置和/或工作定向的预期误差值和/或
[0073] O满足预设的条件。
[0074] 在确定预期误差值时,尤其可W在通过分离和/或测量确定的误差值之间进行内 插和/或外推法。此外,可W在已经确定的预期误差值之间进行内插和/或外推法。结果是例 如针对坐标测量装置或者加工工具的可能工作位置的区域和/或针对可能工作定向的区域 分别得到了旋转设备的预期误差。现在由可能在误差测量的测量点处等于测量误差的预期 误差可W确定至少一个工作位置和/或工作定向。
[0075] 此外可W确定坐标测量装置或者加工工具的至少一个工作位置和/或工作定向, 针对所述至少一个工作位置和/或工作定向,所述旋转设备的预期误差较小和/或满足预设 的条件。所述预设的条件例如要求旋转设备的误差未达到或未超过确定的误差值。尤其可 W确定至少一个工作位置和/或工作定向,针对所述至少一个工作位置和/或工作定向,旋 转设备的误差小于针对其它工作位置和/或工作定向的误差。但预设的条件也可W是关于 测量任务或者加工任务的,其中,在具有一定阶数(例如=阶,也就是在表面的实际真实走 向与理想圆形走向之间的偏差具有=个波纹)的走向波纹度方面观察工件表面的走向。例 如,预设的条件可W要求W小于极限值的误差测量波纹度的振幅或者在制造工件时的波纹 度振幅小于极限值。
[0076] 在确定至少一个工作位置和/或工作定向时,可W如上所述地考虑用于确定工件 坐标的预设测量任务或用于加工工件的预设加工任务。例如,所述任务可W确定坐标测量 装置或加工工具的工作定向或者确定用于工作定向的可能或可靠的区域。同理适用于工作 位置。关于工作定向,如果两个工作定向相互平行地延伸,也就是可W通过平行移动相互重 叠,则运两个工作定向尤其视为等同的。尤其可W将工作位置定义为轴向工作位置,也就是 将工作位置描述为与理想旋转轴线重合的坐标轴(例如Z轴)的坐标值。在运种情况下,如果 例如在扫描工件或者加工工件时垂直于理想旋转轴线施加力,则工作定向总是可W定义为 垂直于理想旋转轴线延伸。
[0077] 例如,加工工具只能在一定的工作定向中在机床上运行。相应地可W例如出于减 小测量误差的原因运样限制测量工件的坐标测量仪的触觉或光学触头的可移动性,使得只 有一个工作定向或者不同工作定向的较小范围是可行的。作为备选或补充,根据待测量或 待加工的工件可能只能将坐标测量装置或者加工工具布置在确定的工作位置中或者相对 于旋转设备的工作位置的确定区域内。如果例如是非常长的工件,应测量其端部并且使其 沿旋转设备的旋转轴线的轴向定向,则可W例如将工件端部紧贴旋转设备支架地布置或者 远离该支架地布置。
[0078] 因此,工作位置和工作定向均是参照旋转设备而不是参照工件而言的。关于旋转 设备的误差,大多只取决于或者主要取决于相对于旋转设备的工作位置和/或工作定向。此 外也可能存在其它影响旋转设备误差的因素,例如工件的重量、工件的惯性力矩、坐标测量 装置或者加工工具施加在工件上的力、工件的测量/加工的其它参数(例如工具的切割深 度)和/或旋转设备使工件旋转的旋转速度。在本发明的一种设计方案中,运些附加影响因 素的至少一个和/或运些影响因素的任意组合可能影响在相应的工作定向和/或工作位置 中对于旋转设备误差的确定。例如,可W在相应的影响因素或者影响因素的相应组合产生 影响期间测量旋转设备误差。
[0079] 尤其可W按照所确定的至少一个工作位置和/或工作定向控制对第二工件坐标的 测量或者控制对第二工件的加工,其中,第二工件与第一工件的类型相似或相同。相应地, 控制装置可W设计用于按照所确定的至少一个工作位置和/或工作定向控制对第二工件坐 标的测量或者控制对第二工件的加工,其中,第二工件与第一工件类型相同。
[0080] 至少一个由旋转设备的预期误差值确定的工作位置和/或工作定向尤其通过确定 装置输出至坐标测量装置或者机床的控制装置。在此,确定装置可W是控制装置的一部分。 在运种情况下则输出至控制装置的另一部分,运个部分控制通过坐标测量装置对工件进行 的测量或者通过机床对工件进行的加工。W此方式可W自动地在确定至少一个工作位置 和/或工作定向之后开始工件的测量或者工件的加工。
[0081] 坐标测量装置例如指的是用于接触式探测或者光学探测工件的触头。作为备选或 补充可W是传感器(例如探测头),其设计用于根据对工件的测量产生信号,由所述信号能 够确定工件坐标。触头可W安装在探测头上。坐标测量装置例如是坐标测量仪的一部分。机 床的加工工具例如可W是切割工具或者研磨工具。
[0082] 本发明还包括一种具有用于减小旋转设备误差的设备的坐标测量仪。坐标测量装 置尤其可W是坐标测量仪的组成部分和/或控制装置是坐标测量仪的组成部分,因此控制 装置例如也控制坐标测量仪的可移动部分(例如沿线性轴和/或旋转轴线)的运动。
[0083] 如已经提到的那样,本发明可W应用在机床领域。机床通常包括两个旋转设备(大 多称为转轴)。其中一个转轴在加工期间使工件旋转。另一个转轴允许使加工工具旋转。在 此,两个转轴的旋转轴线在很多情况下是相互平行的。通过本发明可W将工具转轴置入有 利的旋转位置(并且因此进入相应的工作定向)中
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