减小旋转设备的误差的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于在确定工件(13)的坐标或者在加工工件(13)时减小旋转设备的误差的方法，具有步骤：a)将第一工件布置在旋转设备上，b)将坐标测量装置定位在第一周向位置上，c)使第一工件围绕旋转轴线旋转，测量第一工件的表面的第一走向，由此产生第一测量信号，d)将测量装置定位在与第一周向位置不同的第二周向位置上，e)使第一工件围绕旋转轴线旋转，测量第一工件的表面的第二走向，由此产生第二测量信号，f)可选地至少重复进行一次步骤d)和e)，由此产生其它测量信号，g)第一、第二测量信号和可选的其它测量信号具有冗余表面信息和误差信息，由第一、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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】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 本专利技术设及一种用于减小旋转设备的误差的方法，其中，误差在确定工件坐标或 者在加工工件时出现或者起作用。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。本专利技术还设及一种能够执行所述方法的设备。在此认为 旋转设备的误差至少部分是可重复再现的。 已知将工件可旋转地支承，W便测量其坐标或者加工工件。例如在坐标测量技术 的领域，将工件布置在可旋转的台上(所谓的旋转台）。W此方式可W将工件置于不同的工 作定向，坐标测量仪(简称:KMG)在所述工作定向中工作，也就是测量工件坐标。在旋转设备 使工件围绕其旋转轴线旋转时，尤其可W连续地(例如扫描地)测量工件坐标。通过旋转设 备可W缩短所选的测量时间/加工时间，提高测量/加工的精度和/或使用更简单的坐标测 量装置或更简单的加工工具。 相应地适用于通过机床加工工件。工件可W被置于不同的工作定向中，W便工具 进行加工。工件尤其可W在其被加工时连续地旋转。 工作定向尤其可W通过一个方向定义，所述方向垂直于旋转轴线延伸并且经过工 件表面上的一个点，在所述点上扫描或者说探测工件或者加工工件。因此，在通过触头对工 件进行接触式扫描或者在加工工件时作用在工件上的力尤其可W垂直于旋转轴线沿工作 定向的方向作用。 在坐标测量
，通常有利于对工件进行形状检验的是，通过触头探测工件， 所述触头在旋转设备使工件旋转期间具有相对于旋转设备几乎恒定的工作定向和工作位 置。工作位置和工作定向不是完全恒定的，因为工件通常并不是精确地关于旋转设备的旋 转轴线旋转对称地布置和/或不是或不是精确地旋转对称地成型。例如，接触式探测工件表 面的坐标测量仪触头可W由坐标测量仪保持在固定位置和固定定向上，其中，与待测量的 工件形状相关地，触头相对于触头支架偏转不同的距离。通过几乎恒定的工作定向和工作 位置，可W将由于位置相关和定向相关的坐标测量仪误差造成的坐标测量误差减至最小。 在运种情况下，旋转设备的误差对测量结果有重要影响。在很多情况下也能够W运种方式 提高测量工件的速度。 旋转设备的误差通过实际旋转轴线与理想旋转轴线的偏差产生。EricMarsh在 Precision Spindle Metrology",ISBN 978-1-932078-77-0中，尤其在第二章中描述了用 于描绘精度螺杆的运动误差的方案。由Marsh描述的误差分离方法由一种测量结构出发，其 中，=个传感器同时检测旋转的校准体的运动。所述=个传感器由共同的支架固定。=个传 感器同时记录的测量信号允许在之后通过计算将校准体(检验球）的形状误差与螺杆的运 动误差分隔开(分离）。 旋转设备误差的大小在很多情况下与导入的力和力矩有关，所述力和力矩通过布 置在旋转设备上的工件的质量和/或通过坐标测量装置或加工工具的力作用在工件上。在 旋转设备旋转运动时也可能出现动态效应。在工件测量地点处，运些误差与工件的待测量 误差叠加，因此不能准确地测量工件的误差。在加工工件时，旋转设备的误差导致工件相比 标准的误差。尤其在较大的工件中，可能由于旋转设备误差随着与旋转设备距离的增大所 产生的几何增强而形成特别大的测量误差或加工误差。 为了减小旋转设备的误差可W运样设计旋转设备，W使误差符合规定。尤其可W 使用油或空气支承件来支承旋转设备的可旋转部分并且在电机驱动的旋转设备中使用直 接驱动器。旋转设备的误差越小，构造设计耗费就越高。用于制造运种旋转设备的耗费较高 并且在很多情况下，运种旋转设备具有较大的尺寸，在机械上较复杂并且相对外部影响因 素如污物较敏感。在用于坐标测量或者加工工具的、具有不需要供应空气或油的滚动轴承 装置的设备中，旋转设备的油或空气支承件是较大的附加耗费。本专利技术尤其设及具有运种 滚动轴承装置的坐标测量仪。 旋转设备误差在结构设计上的减小也导致旋转设备的使用可能性受到限制，因为 旋转运动的较高机械精度不能用于所有期望的适用范围。例如，具有空气支承件的旋转设 备只能W有限的倾斜力矩负载并且因此只能使质量不太大的工件旋转。 作为备选或补充，可W通过坐标测量仪测量旋转设备的误差，其中，将校准体或校 准体设备布置在旋转设备的可旋转部分上(例如放置在旋转台上)并且进行测量。然而，测 量旋转设备相对于所有六个可能的运动自由度的误差很耗时。在精确度要求较高时，例如 在旋转设备经历溫度波动时，必须重复校准。同理适用于将工件可旋转地保持在机床加工 区域中的旋转设备。在运种情况下，用于校准的耗费与坐标测量技术相比通常更大，因为在 坐标测量
中通常可将坐标测量仪用于校准，所述坐标测量仪在之后也进行工件测 量。 本专利技术所要解决的技术问题在于，提供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方法，所述方法需要较少的测量技术耗费和构造设计耗费来将 旋转设备误差保持得较小。尤其是之前已经描述的测量工件或加工工件的方法应能够在较 少的耗费下实现。本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种用于执行所述方法的设备。 本专利技术从运种认知出发，即，用于坐标测量仪和机床的旋转设备在很多情况下具 有不同的误差源，所述误差源对旋转设备的总误差做出不同的误差贡献。运些不同的误差 贡献尤其是平移误差，也就是旋转轴线在旋转运动期间沿直线方向运动，和旋转误差，也就 是旋转轴线根据旋转设备的可相对彼此旋转运动的部件的旋转位置相对于不变的理想旋 转轴线不同程度地倾斜和/或W不同方式倾斜于理想旋转轴线地延伸。不同的误差贡献尤 其根据坐标测量装置或机床的加工工具相对于旋转设备的工作位置和工作定向相互抵消 或者增强。 此外，本专利技术所基于的认知是，在某些工作位置和工作定向中的单个误差源对测 量误差或者对工件加工不产生影响或者影响小于在其它工作定向和工作位置中的影响。例 如旋转设备的实际旋转轴线可能围绕垂直于理想旋转轴线延伸的坐标轴摆动。在此，摆动 角(实际旋转轴线与理想旋转轴线之间的角)可能在旋转设备的旋转运动期间改变。在沿所 述坐标轴延伸的工作定向中测量或加工工件时，由旋转设备旋转的工件的位置不会由于所 述误差源而改变。但相反，由于所述误差源（也就是由于摆动运动)使工件沿垂直于理想旋 转轴线并且垂直于所述坐标轴延伸并且不与坐标轴相交的方向的位置改变。根据与摆动运 动的中屯、的轴向间距(所述轴向间距沿理想旋转轴线的方向确定），所述误差源的误差增强 或减弱。 按照本专利技术建议，将工件布置在旋转设备上，因此当旋转设备运行时，旋转设备的 一部分使工件旋转。此外，使用测量工件表面的坐标的坐标测量装置。坐标测量装置并排地 定位于相对于旋转轴线的不同位置上并且分别当坐标测量装置处于旋转轴线的运些位置 之一时通过旋转设备使工件旋转。在旋转期间，坐标测量装置尤其是扫描地分别测量工件 表面的走向（Verlauf),也就是在使用触觉探测的坐标测量装置的情况下，总是在坐标测量 装置与工件表面之间存在接触。备选地，在使用光学传感器的情况下，在工件的表面运动经 过测量区域期间，分别在测量装置的测量区域内检测表面走向。其它测量方法也是可行的， 例如坐标测量装置可W具有测量其与工件表面之间的距离的距离传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在确定工件(13)的坐标或者在加工工件(13)时减小旋转设备(11、12)的误差的方法，其中，所述旋转设备(11、12)能够在确定坐标或加工工件(13)期间使工件(13)围绕旋转设备(11、12)的旋转轴线进行旋转运动，并且其中，所述方法具有以下步骤：a)将第一工件(13)布置在旋转设备(11、12)上，b)将用于测量第一工件(13)的表面的坐标的坐标测量装置(209)定位在关于旋转轴线周向的第一周向位置上，c)通过旋转设备(11、12)使第一工件(13)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(209)测量第一工件(13)的表面的第一走向，所述第一走向由于第一工件(13)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，d)将坐标测量装置(209)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，e)通过旋转设备(11、12)使第一工件(13)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(209)测量第一工件(13)的表面的第二走向，所述第二走向由于第一工件(13)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，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(209)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以及另外的周向位置不同，坐标测量装置(209)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(13)的表面的对应走向，并且通过旋转设备(11、12)使第一工件(13)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(209)测量第一工件(13)的表面的其它走向，所述其它走向由于第一工件(13)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，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(13)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(11、12)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，由所述第一测量信号、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。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R塞奇米勒，D塞茨，T赫尔德，
申请(专利权)人：卡尔蔡司工业测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE