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_4

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和/或沿工件转轴的旋转轴线的有利工作 位置中。
[0084] 由旋转设备的所确定的预期误差值尤其可W产生误差地图或者误差模型。所述地 图或者模型可W例如存储在数据存储器内,坐标测量仪或者机床的控制装置能够对数据存 储器进行存取。误差地图与误差模型之间的区别在于,在误差地图中保存有针对相应的工 作位置和/或工作定向的误差值,而误差模型包含至少一个计算准则,所述计算准则规定了 如何能够由关于期望的工作位置和/或工作定向上的误差值的信息计算预期误差值。误差 地图和误差模型的结合是可行的。例如,误差模型可W确定如何由包含在误差地图中的针 对其它工作位置和/或工作定向的误差值确定预期误差值。尤其也可W通过分别配属于影 响因素或影响因素组合的不同误差地图和/或误差模型考虑之前提到的其它影响旋转设备 误差的影响因素,例如工件的重量。在此,误差地图和误差模型的组合也是可行的。
[0085] 误差模型尤其可W具有关于旋转设备的信息(例如旋转设备的可旋转部分的轴承 刚性)并且通过应用运些信息计算针对至少一个工作定向和/或工作位置的旋转设备的预 期误差值,所述预期误差值是针对确定的、尤其是预设的任务进行预期的。误差模型例如能 够W运种方式考虑到由于加工工件或测量工件时作用的力而产生的工作条件改变。
[0086] 坐标测量仪或者机床的控制装置尤其可W确定在旋转设备误差方面有利的工作 定向和/或工作位置并且建议给用户。如之前提到的,作为备选或补充,控制装置可W将运 些有利的工作位置和/或工作定向自动地用于工作过程。
[0087] 在机床领域,本发明尤其适用于快速旋转的旋转设备,尤其是工件转轴,因为在旋 转速度较高时不能例如通过相应地跟踪控制加工工具来对旋转设备的误差进行补偿。
[0088] 本发明也适用于与旋转设备误差的计算校正进行结合。例如旋转设备可W是经过 校准的并且用于校正旋转设备误差的相应校正值可W予W保存,例如用于坐标测量仪或者 机床的控制装置的存取。在运种情况下,按照本发明的方法可W在考虑校正的情况下确定 针对不同的工作位置和/或工作定向的预期剩余误差并且如上所述地将其用作旋转设备的 预期误差。
[0089] 取代对旋转设备误差的计算式校正和计算式地确定预期剩余误差,可W在考虑校 正的情况下测量旋转设备的误差并且W运种方式测量剩余误差。由此又可W确定预期误差 值。
[0090] 现在参照附图描述本发明的实施例。在附图中:
[0091] 图1示出用于坐标测量仪的旋转设备,尤其是旋转台,其中,在旋转设备的可旋转 部分上布置有旋转对称的部分,在此是圆柱体,其对称轴线与旋转设备的旋转轴线重合,并 且其中示意性地示出例如坐标测量仪的坐标测量装置的确定的工作位置和工作定向;
[0092] 图2示出图1中的视图,其中,坐标测量装置的工作定向和工作位置选择得与图1中 不同;
[0093] 图3示出图2中设备的俯视图,用于阐述传感器的工作定向与坐标轴围成的角,并 且由此阐述坐标测量装置的周向位置;
[0094] 图4示意性地示出支架构造方式的坐标测量仪,在其探头上布置有触头并且在其 基座上布置有旋转台;
[00%]图5示意性地示出两个相互叠置的旋转设备,它们具有同轴的旋转轴线,其中,工 件定位在上部旋转设备上,在通过上部旋转设备使工件旋转期间,通过接触式探测的坐标 测量装置测量工件;并且
[0096] 图6示意性地示出设备的框图,所述设备具有旋转设备、测量装置、预测装、确定装 置和坐标测量仪或机床的控制装置。
[0097] 在图1中所示的旋转设备具有可旋转部分11,其可相对于旋转设备的不可旋转部 分12围绕理想旋转轴线旋转,所述理想旋转轴线在图1的视图中与笛卡尔坐标系x、y、z的Z 轴(例如竖直的轴)重合。然而,旋转设备11、12的实际旋转轴线与理想旋转轴线有偏差,因 为旋转设备是有误差的。
[0098] 图1示出布置在可旋转部分11的表面上的圆柱体部分13,其圆柱体轴线沿旋转设 备11、12的实际旋转轴线的方向定向。对于W下的考虑假设,圆柱体部分13不具有形状误 差,即为理想的圆柱体。如果坐标测量仪的传感器或者触头或者类似地机床的加工工具沿 通过双向箭头Sl显示的方向朝圆柱体部分13的表面定向,并且如果使旋转设备的可旋转部 分11旋转并且因此使圆柱体工件13共同旋转,则旋转设备的误差、也就是实际旋转轴线与 理想旋转轴线的偏差对测量或加工产生影响。误差尤其与触头、传感器或者工具的工作位 置和工作定向有关地W不同的方式产生影响。在图1所示的情况下,工作位置沿坐标系x、y、 Z的Z轴向上(沿旋转轴线的轴向)移动了 A Z的量并且平行于X轴延伸。如沿X轴的双向箭头 所表示的,旋转设备11、12的误差可能使圆柱体部分13的周向表面沿X轴的两个方向移动, 也就是在可旋转部分11完整旋转一周时,部分13的表面区域的X位置沿X方向来回波动,触 头、传感器或者工具朝向所述表面区域定向。
[0099] 图2示出图1中的设备,但是改变了工作定向。在所示的情况下,工作位置与图1相 同地处于坐标系的xy平面(运个平面例如也是旋转台表面的平面)上方A Z处。工作定向同 样垂直于Z轴,但是与X轴的平行线围成角度9。图3示出相应的俯视图。因此周向位置改变。 周向位置可W通过角度汪表示。
[0100] 在图1和图2中,通过围绕X轴或y轴的曲线箭头表示在可旋转部分11旋转期间,旋 转设备的实际旋转轴线可围绕X轴和y轴倾斜(也就是旋转或转动)。
[0101] 在图4中示出的支架构造的坐标测量仪化MG)211具有底座201,其上布置有可沿笛 卡尔坐标系的Z方向运动的柱202、203。所述柱202、203与横梁204共同构成KMG211的支架。 所述横梁204在其对置的端部上与柱202或203相连。未详细示出的电动机使柱202、203沿Z 方向进行线性运动。在此,例如两个柱202、203中的每一个均配置有电动机。横梁204与横向 滑橋207相结合,所述横向滑橋空气支承地可在笛卡尔坐标系的X方向上沿横梁204运动。横 向滑橋207相对于横梁204的当前位置可W根据比例尺分度206确定。横梁204沿X方向的运 动通过另一电动机驱动。在横向滑橋207上布置有可沿竖直方向运动的顶尖套筒208,所述 顶尖套筒在其下端部通过安装装置210和旋转设备205与坐标测量装置209相连。所述坐标 测量装置209具有折角的探头215,具有探测球121的探针111可取下地布置在所述探头上。 坐标测量装置209可W由另一电动机驱动地相对于横向滑橋207沿笛卡尔坐标系的Y方向运 动。通过KMG的电机,探头209可W在横梁204下方的区域内运动到几乎任何位置。此外,旋转 设备205可W使探头215围绕Y轴旋转,因此探针111可W沿不同的方向定向。
[0102] 在底座201上布置有旋转台217(也就是旋转设备),其具有集成的旋转位置传感器 (图4中未示出)。所述设备应示意性地理解。在实践中,旋转台217布置在运样的位置上,在 所述位置上探针111或者另一探针可W尽可能地不受阻碍地从所有侧面沿旋转台217的旋 转轴线的径向、也就是在尽可能任意的工作定向中探测布置于旋转台217上的工件(未示 出)。相应地也尽可能在沿着旋转设备217的旋转轴线的延伸(也就是沿旋转轴线的轴向)的 整个高度区域内适用于探针的所有工作位置。
[0103] 在图4中所示的坐标测量仪只是一个实施例。坐标测量装置或者另一坐标测量装 置例如可W是其它类型的坐标测量仪、例如较链臂构造方式的坐标测量仪的构件。
[0104] 按照所述方法的一个实施形式,在旋转设备217上布置工件,如图I至图3中的圆柱 体,并且在旋转设备217使工件旋转期间通过探针111测量工件表面的走向。尤其是扫描地 测量。
[0105] 图5示出上部的第一旋转设备84,其具有下部的第一部分85和可围绕第一旋转轴 线相对于第一部分85旋转的第二部分86。在第二部分86上布置有工件13。
[0106] 在第一旋转设备84下方布置有下部的第二旋转设备80,其具有第一部分81和可相 对于第一部分81旋转的第二部分82,它们可相对彼此围绕第二旋转轴线旋转。第一旋转设 备84的第一旋转轴线和第二旋转设备80的第二旋转轴线彼此同轴。
[0107] 此外,工件13在所述实施例中是旋转对称的工件,其对称轴线与旋转轴线同轴地 定向。然而也可行的是,在第一旋转设备上布置另一个非旋转对称的部分,从而使其能够通 过第一旋转设备84旋转。此外,旋转对称的工件不是必须与第一旋转设备84的旋转轴线同 轴地布置。
[0108] 在第一旋转设备84使工件13围绕第一旋转轴线旋转期间,具有探针111的坐标测 量装置探测工件13的外周,所述探针例如是图4中的设备的探针111。在此,坐标测量装置保 持位置固定。然而,探针111根据表面的走向偏转W便产生测量信号,运在坐标测量技术领 域中对于接触式探测的探针是普遍的,坐标测量装置由所述测量信号确定探针111与工件 表面之间的接触点。探针111尤其相对于探头215(其例如是图4中的探头或者另一探头)偏 转。在此,在工件13旋转期间的偏转尤其可能在W下情况下改变,即旋转设备84的运动误差 导致工件13沿横向于旋转轴线延伸的线性轴移动或者工件13围绕横向于旋转设备84的旋 转轴线延伸的旋转轴线旋转。当由探针111探测的工件13的表面的走向相对于理想旋转轴 线非旋转对称时,探针111的偏转也会改变。然而,旋转设备84的运动误差和旋转对称性的 偏差也可能抵消。出于此原因,在工件13旋转期间通过坐标测量装置84重复地扫描工件13 的表面,但坐标测量装置关于第一旋转设备84的第一旋转轴线处于另一周向位置上。为此 使用第二旋转设备80。第二部分82相对于第一部分81旋转,由此使第一旋转设备84与布置 在其上工件13旋转。结果是坐标测量装置在没有移动的情况下进入另一周向位置。
[0109] 使用第二旋转设备来调节周向位置的优点在于,坐标测量装置不需要运动并且因 此尤其不会产生由坐标测量装置的另一位置或定向引起的附加误差。
[0110] 图6示意性地示出设备,其具有旋转设备,例如按照图1至图4的旋转设备或者按照 图5的上部旋转设备84。旋转设备的可旋转部分11可W相对于不可旋转部分12旋转。测量装 置21设计用于测量布置在可旋转部分11上的工件的表面走向并且将相应的测量信号输入。 分隔装置23设计用于从第一、第二和可选的其它测量信号(它们在测量相应的第一走向、第 二走向或可选的由测量装置测量的其它走向时产生)的整体中将整体包含在测量信号中的 冗余表面信息与误差信息彼此分隔开。分隔装置23尤其借助坐标确定装置确定表面信息 (例如在所测量的走向上的表面坐标)并且借助误差确定装置确定误差信息并且由此确定 旋转设备11、12的运动误差。
[0111] 可选地,预测装置25与分隔装置23相连并且设计用于由误差信息确定旋转设备 11、12的预期误差值,所述预期误差值是分别针对坐标测量装置或者用于加工工件的机床 的加工工具与旋转设备11、12的相对的工作位置和工作定向来进行预期的。此外,预测装置 25可W具有确定装置,所述确定装置设计用于由旋转设备11、12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,针对其所述旋转设备11、12的预 期误差值在用于确定工件坐标的预设测量任务或者用于加工工件的预设加工任务中小于 针对其它工作位置和/或工作定向的预期误差值和/或满足预设的条件。
[0112] 与预测装置25相连的控制装置27设计用于调节所确定的工作位置和/或工作定 向。运示意性地通过虚线示出。工作位置和/或工作定向待调节的坐标测量装置和/或加工 工具在图6中未明确示出。
[0113] W下描述用于将工件的表面信息与误差信息(也就是旋转设备的运动误差)彼此 分开的例子。在此W理论上可能的理想形状出发。运在与理想旋转轴线同轴布置的旋转对 称的工件的情况下例如是圆形线,理想旋转轴线穿过其中点。与理想形状的偏差在W下称 为工件的误差R。在考虑已知的理想形状的情况下能够由工件的误差閒角定表面走向,在工 件围绕旋转设备的旋转轴线旋转期间通过坐标测量装置测量所述表面走向。工件的误差R 与描述工件当前旋转位置的旋转角0有关。
[0114] 因此,由坐标测量装置在关于旋转轴线的第一周向位置上测量的测量信号理解为 运动误差与工件误差的误差总和的信号。对于第一周向位置,运个误差总和在W下称为mA。 它可W理解为旋转角0的数学函数mA( 0 ),因为通过旋转设备使工件围绕旋转轴线旋转。
[0115] 现在可W引入具有两个坐标轴的坐标系,所述坐标轴相互
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