专利名称：利用测量探针在机床上测量工件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于利用测量探针在具有线性运动轴线和至少一个枢转轴线的机床上测量工件的方法和装置。
背景技术：
现在日益频繁地使用着除了三个线性轴线之外还具有两个枢转轴线的机床，所述机床也称为五轴线机床。枢转轴线与工件和/或机床的枢转可能性相关联。但是，与线性轴线相比，枢转轴线不太精确。这意味着例如在相应枢转轴线上枢转之后，工件、刀具或测量探针的实际位置与理论上计算的位置不对应。其原因一方面是枢转轴线的角误差，另一方面是枢转轴线中心位置的不精确。如果机器出现很大的温度变化，则会加剧这些不精确性。
发明内容
本发明的目的是使得对具有至少一个枢转轴线的机床内的工件的测量更精确。
此目的可通过权利要求1和5的特征实现。
从属权利要求中说明了本发明的有利的发展形式。
本发明首先涉及一种用于利用测量探针在包括线性运动轴线和至少一个枢转轴线的机床上测量工件的方法。
本发明的核心在于使用处于例如校准体和/或测量探针的枢转位置的校准体例如校准球的实际确定的位置相对于理论位置的偏差以确定修正值，该理论位置应当在无枢转误差的情况下针对校准体理想地导出，当在相应枢转位置在测量物体上进行测量时，利用该修正值修正用于计算测量物体上的测量点的坐标的实际测量值或者修正测量物体上的待逼近的理论测量点坐标。
原则上，可以此方式修正测量物体的枢转误差以及测量探针的枢转误差。
进行修正是基于在对机床上的工件进行测量期间，例如在通过将测量探针枢转以使该测量探针从预定的起动位置向终端位置移动期间，由于枢转误差而没有实际到达该终端位置。利用根据本发明的步骤，可检测枢转误差并从而减小—理想地是补偿—该误差。
在最简单的变型中，根据在校正体上确定的偏差的正负号，将该偏差直接从测量物体例如工件的测量值中减去或添加在该测量值上。如果要逼近测量物体上的测量点，则可使用在校正体上确定的偏差来修正理论坐标。
在本发明的优选方式中，确定在未枢转的起动位置处的校准体的位置。然后根据该位置确定校准体理论上应占据的理论位置。就此而论，将球状件用作校准体是有利的，参考坐标为其球心。
如果仅在枢转轴线已被夹紧之后才确定修正值并进行预期的测量，则可进一步提高测量精度。因为这考虑到了至少一个枢转轴线的枢转移动不仅不精确而且不可重复的问题。
在实际中，这种步骤可应用于不同的情况a)例如，工件可绕两个轴线枢转，测量探针接纳件具有X-Y-Z移动性。在进行测量之前，将工件的枢转轴线夹紧/卡住。然后在已经与工件一起移动的校准体上确定修正值，此后在工件上进行实际测量。
b)枢转运动仅由测量探针执行。在测量之前夹紧枢转轴线。利用测量探针借助于X-Y-Z移动性进行测量。利用已经在夹紧枢转轴线之后在校准体上确定的修正值来修正测量结果。
c)在此变型中，工件和测量探针都可围绕枢转轴线枢转。在测量之前夹紧所述枢转轴线。在夹紧枢转轴线的情况下，在与工件一起移动的校准体上确定修正值。
然后在测量操作期间将所确定的修正值应用于各种情况。
在情况a)和c)中，校准体必须以与测量物体相同的方式移动以实现预期的误差减小或补偿。
在工件仅沿X、Y或Z方向移动的情况b)中，测量物体也可是位置固定的。
在本发明的特别优选的形式中，测量物体以与校准体相同的方式移动，尤其是枢转。为获得修正值，可在测量位置在进行实际测量之前或之后在校准体上进行测量，在测量期间应用由此确定的修正值。
在用于利用测量探针在具有线性运动轴线和至少一个枢转轴线的机床上测量工件的装置中，所述轴线例如用于刀具和/或工件，其核心思想在于设计计算机单元以便a)使用处于枢转位置的校准体的实际确定的位置相对于应当在无枢转误差的情况下针对校准体理想地导出的理论位置的偏差，从而计算修正值，b)当在相应枢转位置在测量物体例如工件或测量探针上进行测量时，利用该修正值来修正实际测量值b1)以用于计算测量物体上的测量点的坐标b2)或者修正测量物体上的待逼近的理论测量点坐标。
此外，特别优选地，计算机单元使用处于未枢转的起动位置的校准体的位置作为参考位置以使所有枢转位置与其相关联。
在本发明的优选方式中，校准体刚性连接到测量物体例如工件上，该测量物体可枢转地围绕至少一个枢转轴线安装。因此，该校准体可执行工件所进行的所有移动。在枢转操作之后，可在固定至少一个枢转轴线的情况下确定同样枢转的校准球上的枢转误差，以便修正工件上的相应实际测量值。这样就能特别地考虑枢转运动中的不精确度，所述枢转运动在进行总是相同的枢转以到达预定点时是以不同的方式发生的，所述不精确度是不能通过在枢转到预定位置期间对枢转误差的单次检测来充分考虑的。从而，可实现很大的重复精度。
附图示出本发明的说明性实施例，该附图非常简略地示出用于测量工件的测量结构。
具体实施例方式
附图示出设置在接纳件3上的工件1和校准体2，该接纳件可沿X方向、Y方向和Z方向移动并围绕轴线枢转(枢转轴线由箭头4表示)。
图中还示出具有测量球6的测量探针5。测量探针5也可沿坐标方向X、Y和Z移动并且围绕枢转轴线枢转，该枢转轴线由箭头7示出。
可如下所述地在工件1上进行测量为到达工件1上的预期测量位置8，例如使测量探针5和接纳件3都处于枢转位置，以使测量探针5上的测量球6可到达测量位置8。然后将枢转轴线夹紧。
利用校准体2确定枢转操作引起的误差。为此，将校准球(校准体)2的实际位置与在枢转轴线无枢转误差的情况下该校准球应当占据的理论位置相比较。
在此操作中，既考虑了接纳件3的枢转误差又考虑了测量探针5的枢转误差。
当在测量位置8进行测量时，则在利用测量探针5接近预期测量位置8的情况下，将所确定的组合枢转误差应用于实际坐标的确定的测量值，或者利用枢转误差修正理论坐标。
通过此过程，不仅可以补偿或者在很大程度上补偿枢转误差，而且由于仅在夹紧枢转轴线4和7时确定枢转误差而可以排除重复的不精确度。
权利要求
1.一种用于利用测量探针(5)在具有线性运动轴线和至少一个枢转轴线的机床上测量工件(1)的方法，其中，使用处于枢转位置的校准体(2)的实际确定的位置相对于理论位置的偏差以便确定修正值，该理论位置应当在无枢转误差的情况下针对该校准体(2)理想地导出，当在相应枢转位置在测量物体上进行测量时，利用该修正值修正用于计算测量物体上的测量点的坐标的实际测量值或者修正测量物体上的待逼近的理论测量点坐标。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，确定处于未枢转的起动位置的校准体的位置，以及由此确定该校准体在枢转运动之后应占据的校准体理论位置。
3.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在夹紧枢转轴线之后确定修正值并进行测量。
4.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，该校准体与该测量物体以相同方式一起移动。
5.一种用于利用测量探针(5)在具有线性运动轴线和至少一个枢转轴线的机床上测量工件(1)的装置，其中，设计有计算机单元，以用于使用处于枢转位置的校准体的实际确定的位置相对于应当在无枢转误差的情况下针对该校准体理想地导出的理论位置的偏差来计算修正值；当在相应枢转位置在测量物体上进行测量时，利用该修正值修正用于计算测量物体上的测量点的坐标的实际测量值或者修正测量物体上的待逼近的理论测量点坐标。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，该计算机单元设计成确定处于未枢转的起动位置的校准体的位置，并由此确定该校准体在枢转运动之后应当占据的校准体理论位置。
7.根据权利要求5或6的装置，其特征在于，该校准体刚性连接到测量物体上。
全文摘要
本发明公开了一种利用测量探针在具有线性运动轴线和至少一个枢转轴线的机床上测量工件的方法，其中使用处于枢转位置的校准体的实际位置相对于该校准体应当在无枢转误差的情况下理论地占据的理论枢转位置的偏差来确定修正值。当在相应枢转位置在测量物体上进行测量时，利用该修正值修正用于计算测量物体上的测量点的坐标的实际测量值或者修正测量物体上的待逼近的理论测量点坐标。本发明还公开了一种用于实现该方法的装置。
文档编号G01B5/004GK1847777SQ200610066619
公开日2006年10月18日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年4月15日
发明者沃尔夫冈·毛德莱纳尔, 维尔弗里德·法伊尔 申请人:沃尔夫冈·毛德莱纳尔, 维尔弗里德·法伊尔