DE10128623B4

DE10128623B4 - Verfahren zur Korrektur eines Messwerts einer Maschine zum Messen des Oberflächenaufbaus und Maschine zum Messen des Oberflächenaufbaus

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Publication number: DE10128623B4
Application number: DE10128623.6A
Authority: DE
Inventors: Minoru Katayama; Kazushige Ishibashi; Nobuyuki Hama
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: DE10128623A1; GB0114300D0; GB2367898B; US6466884B2; US20010051857A1; GB2367898A

Abstract

Verfahren zur Korrektur eines Meßwertes für eine Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus, wobei die Maschine aufweist: einen Ständer (D), der aufrecht auf einer Basis (A) der Maschine steht; einen vertikal beweglichen Tisch (E), der so gehaltert ist, daß er vertikal in Bezug auf den Ständer (D) bewegt werden kann; einen V-Achsendetektor (13), der einen vertikalen Verschiebungsbetrag des vertikal beweglichen Tisches (E) in Bezug auf den Ständer (D) feststellt; eine horizontale X-Achsenführung (17), die auf dem vertikal beweglichen Tisch (E) angeordnet ist; ein Gleitstück (18), das entlang der X-Achsenführung (17) geführt wird, und einen Z-Achsendetektor (27) aufweist, der einen Oberflächenaufbau eines Gegenstands feststellt; und einen X-Achsendetektor (74), der einen Horizontalverschiebungsbetrag x des Gleitstücks (18) in Bezug auf die X-Achsenführung (17) feststellt, wobei das Verfahren umfaßt: einen Fehlerberechnungsschritt, in welchem infolge einer Verformung des Ständers auftretende Fehlerbeträge bezüglich der X-Achse und der Z-Achse an einer Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches berechnet werden aus einer Höhe v von einem Basisabschnitt des Ständers zu der Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches, wobei die Höhe v von dem V-Achsendetektor erhalten wird, und aus einem Horizontalverschiebungsbetrag x von einer Bezugsposition der X-Achsenführung zur Position des Schwerpunkts (G) des Gleitstücks (18), wobei der Horizontalverschiebungsbetrag x von dem X-Achsendetektor (74) erhalten wird; und einen Fehlerkorrekturschritt, in welchem ein Meßergebnis zumindest entweder des X-Achsendetektors oder des Z-Achsendetektors korrigiert wird, entsprechend dem Fehlerbetrag, der bei dem Fehlerberechnungsschritt erhalten wird, wobei der Fehlerkorrekturschritt Folgendes umfasst: ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus eines Gegenstands, sowie ein Verfahren zum Korrigieren eines Meßwertes der Maschine, und betrifft insbesondere eine Maschine zum Messen des Aufbaus einer großen Oberfläche, die einen Gegenstand mit großen Abmessungen messen kann, oder eine Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus mit hoher Genauigkeit, sowie ein Verfahren zum Korrigieren eines Meßwertes der Maschine.
Bekanntlich weist eine Maschine zur Messung des Aufbaus einer Oberfläche, welche die Oberflächenrauhigkeit mißt, die Welligkeit, die Rundheit, oder die zwei- oder dreidimensionale Form eines Gegenstands, einen vertikalen V-Achsenständer mit hoher Steifigkeit auf, einen vertikal beweglichen Tisch, eine horizontale X-Achsenführung, ein Gleitstück, und einen kleinen Detektor. Der vertikale V-Achsenständer steht aufrecht auf einer Basis der Maschine. Der vertikale bewegliche Tisch ist so gehaltert, daß er in Bezug auf den V-Achsenständer vertikal bewegt werden kann. Die horizontale X-Achsenführung und das Gleitstück, welches entlang der X-Achsenführung gleiten kann, sind auf dem vertikal beweglichen Tisch angeordnet. Der kleine Detektor ist so an dem Gleitstück angebracht, daß er in Berührung mit der Oberfläche des Gegenstands steht.
Seit einiger Zeit besteht ein Bedürfnis, um die Anforderungen an bearbeitete Produkte zu erfüllen, die äußerst genau bearbeitet wurden, nach einer Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus einer großen Oberfläche, welche einen Gegenstand mit großen Abmessungen messen kann, oder nach einer Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus mit hoher Genauigkeit. Falls eine Maschine zum Messen des Oberflächenaufbaus einfach vergrößert oder exakter ausgebildet wird, so tritt dann, wenn eine Meßgenauigkeit erzielt werden soll, die größer oder gleich jener einer kleinen Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus ist, die Schwierigkeit auf, daß bei den Bauteilen, nämlich dem V-Achsenständer, der X-Achsenführung, und dem Gleitstück eine ausreichende Erhöhung der Steifigkeit erfolgen muß.
Bei einer Maschine zur Messung des Aufbaus großer Oberflächen, die einen Gegenstand mit großen Abmessungen messen kann, oder bei einer Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus mit hoher Genauigkeit, führen nämlich erhöhte Widerstandsmomente des V-Achsenständers, der X-Achsenführung und des Gleitstücks, die nicht verformt werden dürfen, zu einem erheblich erhöhten Gewicht der gesamten Maschine. Daher ist es schwierig, in der Praxis eine derartige Meßmaschine zu erhalten.
Die DE 32 41 074 A1 betrifft ein Verfahren zur Fehlerkompensation bei dreidimensionalen Mess- und/oder Anreißgeräten. Das Dokument beschreibt ein Verfahren zur rechnerischen Fehlerkompensation von 3-D-Messgeräten, bei dem die Abbiegung der Säule in zwei lotrechten, zueinander rechtwinkligen Ebenen mittels elektronischer Richtwaagen gemessen und einem Rechner zugeführt wird.
Die DE 40 00 462 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Fehlers in Folge thermischer Verformungen. Die Offenbarung beschreibt eine Vorrichtung mit einem mehrachsigen Abtastmechanismus und wenigstens ein Paar von Temperaturdetektoren für ausgewählte Elemente des Mechanismus, wobei jedes Paar der Temperaturdetektoren Temperaturdifferenzen quer über dem zugeordneten Element misst. Dadurch können Größe und Richtung von thermischen Verformungen innerhalb des Mechanismus berechnet werden.
Die DE 195 18 268 A1 betrifft ein Verfahren zur Koordinatenmessung an Werkstücken. Mit dem Verfahren wird das elastische Biegeverhalten von Koordinatenmessgeräten auf Grund der Messkraft und der Stellung der Messschlitten im Messvolumen des Geräts ermittelt und werden daraus Korrekturwerte berechnet, mit deren Hilfe die Messfehler auf Grund der Maschinenbiegung kompensiert werden können.
Angesichts des voranstehend erläuterten Problems bei einer Maschine zur Messung des Aufbaus einer großen Oberfläche oder einer Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus mit hoher Genauigkeit besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus, die klein und leicht ist, oder eine hohe Meßgenauigkeit aufweist, obwohl die Maschine einen großen Gegenstand messen kann, und in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Korrigieren für die Maschine.
Um diese Vorteile zu erreichen schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Korrigieren eines Meßwertes für eine Maschine zum Messen des Oberflächenaufbaus auf, welche aufweist: einen Ständer, der auf einer Basis der Maschine steht; einen vertikal beweglichen Tisch, der so gehaltert ist, daß er in Vertikalrichtung bewegbar ist (bewegbar in Richtung der V-Achse), in Bezug auf den Ständer; einen V-Achsendetektor, der einen vertikalen Verschiebungsbetrag des vertikal beweglichen Tisches in Bezug auf den Ständer feststellt; eine horizontale X-Achsenführung, die auf dem vertikal beweglichen Tisch angeordnet ist; ein Gleitstück, das entlang der X-Achsenführung geführt wird, und einen Z-Achsendetektor aufweist, der den Oberflächenaufbau eines Gegenstands feststellt; und einen X-Achsendetektor, der einen Horizontalverschiebungsbetrag x des Gleitstücks in Bezug auf die X-Achsenführung feststellt. Das Verfahren umfaßt: einen Fehlerberechnungsschritt, in welchem die Beträge der infolge einer Verformung des Ständers auftretenden Fehler in Richtung der X-Achse und der Z-Achse an einer Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches berechnet werden, aus einer Höhe v von einem Basisabschnitt des Ständers zur Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches, wobei die Höhe v durch den V-Achsendetektor erhalten wird, und aus einem horizontalen Verschiebungsbetrag x von einer Bezugsposition der X-Achsenführung zu einer Position des Schwerpunkts des Gleitstücks, wobei der Horizontalverschiebungsbetrag x von dem X-Achsendetektor erhalten wird; und einen Fehlerkorrekturschritt, in welchem ein Meßergebnis zumindest entweder des X-Achsendetektors oder des Z-Achsendetektors korrigiert wird, entsprechend den Fehlerbeträgen, die in dem Fehlerberechnungsschritt erhalten wurden, wobei der Fehlerkorrekturschritt Folgendes umfasst: Berechnen des Betrags δx der Abweichung in Richtung der X-Achse des Schwerpunkts des Gleitstücks infolge der Biegeverformung des Ständers, aus der Höhe v und dem Horizontalverschiebungsbetrag x, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks: δx = W·x·v·v/(2E·I), wobei W das Gewicht des Gleitstücks ist, E der Elastizitätsmodul des Ständers, und I das zweite Moment der Fläche des Ständers ist; und Berechnen des Abweichungsbetrag δz in Richtung der Z-Achse des Schwerpunkts des Gleitstücks infolge der Biegeverformung des Ständers, unter Verwendung des Ausdrucks δz = v – v × COSγ, wobei γ der Biegewinkel des Ständers ist, und wobei SINγ = δx/v gilt.
Gemäß der Erfindung können die Vorteile auch durch eine Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus erzielt werden, welche aufweist: einen Ständer, der auf einer Basis der Maschine steht; einen vertikal beweglichen Tisch, der so gehaltert ist, daß er in Bezug auf den Ständer vertikal bewegt werden kann; einen V-Achsendetektor, der einen vertikalen Verschiebungsbetrag des vertikal beweglichen Tisches in Bezug auf den Ständer feststellt; eine horizontale X-Achsenführung, die auf dem vertikal beweglichen Tisch angeordnet ist; ein Gleitstück, das entlang der X-Achsenführung geführt wird, und welches einen Z-Achsendetektor aufweist, der den Oberflächenaufbau eines Gegenstands feststellt; und einen X-Achsendetektor, der einen Horizontalverschiebungsbetrag x des Gleitstücks in Bezug auf die X-Achsenführung feststellt. Die Maschine weist weiterhin ein Steuergerät auf, welches aufweist: einen Höhenberechnungsabschnitt zum Empfang eines Ausgangssignals des V-Achsendetektors, und zur Berechnung einer Höhe v von einem Basisabschnitt des Ständers zu einer Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches, einen Horizontal-Verschiebungsbetragberechnungsabschnitt zum Empfang eines Ausgangssignals des X-Achsendetektors, und zur Berechnung eines Horizontalverschiebungsbetrages x von einer Bezugsposition der X-Achsenführung zur Position des Schwerpunktes des Gleitstücks; einen Fehlerbetragberechnungsabschnitt zum Empfang von Ausgangssignalen des Höhenberechnungsabschnitts und des Horizontal-Verschiebungsbetragberechnungsabschnitts, und zur Berechnung eines Fehlerbetrages in zumindest entweder der X-Achsen- oder der Z-Achsenrichtung an der Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches, wobei der Fehler infolge einer Verformung des Ständers auftritt; und einen Fehlerbetragkorrekturabschnitt zum Korrigieren eines Meßergebnisses zumindest entweder des X-Achsendetektors oder des Z-Achsendetektors, entsprechend einem Ausgangssignal des Fehlerbetragberechnungsabschnitts, wobei der Fehlerbetragberechnungsabschnitt ausgebildet ist, Folgendes durchzuführen: Berechnen des Betrags δx der Abweichung in Richtung der X-Achse des Schwerpunkts des Gleitstücks infolge der Biegeverformung des Ständers, aus der Höhe v und dem Horizontalverschiebungsbetrag x, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks: δx = W·x·v·v/(2E·I), wobei W das Gewicht des Gleitstücks ist, E der Elastizitätsmodul des Ständers, und I das zweite Moment der Fläche des Ständers ist; und Berechnen des Abweichungsbetrag δz in Richtung der Z-Achse des Schwerpunkts des Gleitstücks infolge der Biegeverformung des Ständers, unter Verwendung des Ausdrucks δz = v – v × COSγ, wobei γ der Biegewinkel des Ständers ist, und wobei SINγ = δx/v gilt.
Bei der voranstehend geschilderten Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus:

1) können eine Vorschubspindel und eine Kugelmutter, welche das Gleitstück in Richtung der X-Achse bewegen, auf dem vertikal beweglichen Tisch angeordnet sein, kann bei dem Gleitstück ein Klavierdrahtstück vorgesehen sein, dessen beide Enden an dem Gleitstück so befestigt sind, daß das Drahtstück in Richtung der X-Achse verläuft, und kann ein Abschnitt am Ende der Spitze eines Verbindungsstiftes, der mit der Kugelmutter vereinigt ist, an dem Ort des Schwerpunktes des Gleitstücks in Richtung X befestigt sein; und
2) kann die Maschine weiterhin einen Temperaturdetektor aufweisen, der in der Nähe zumindest entweder des X-Achsendetektors, des Z-Achsendetektors, oder des Gegenstands angeordnet ist, und können Steuergeräte weiterhin umfassen: einen Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsabschnitt, um einen Temperaturfehlerkoeffizienten aus einem Ausgangssignal des Temperaturdetektors und speziellen Temperatureigenschaften des X-Achsendetektors, des Z-Achsendetektors oder des Gegenstands zu erhalten, bei dem der Temperaturdetektor angeordnet ist; und einen Temperaturfehlerkorrekturabschnitt zum Korrigieren des Meßergebnisses zumindest entweder des X-Achsendetektors, des Z-Achsendetektors oder des

Gegenstands zu erhalten, bei dem der Temperaturdetektor angeordnet ist; und einen Temperaturfehlerkorrekturabschnitt zum Korrigieren des Meßergebnisses zumindest entweder des X-Achsendetektors, des Z-Achsendetektors oder des Gegenstands, entsprechend einem Ausgangssignal des Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsabschnitts.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 eine Vorderansicht einer Maschine zur Messung des Oberflächenaufbau gemäß der Erfindung;
2 eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptabschnitten der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus;
3 eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptabschnitten der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus entlang der Linie 3-3 von 1;
4 eine vergrößerte Perspektivansicht in Explosionsdarstellung von Hauptabschnitten der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus;
5 eine schematische Darstellung eines Verformungsmodells eines V-Achsenständers der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus;
6 ein Blockschaltbild der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus;
7 ein detailliertes Blockschaltbild eines Steuergeräts CPU;
8 ein Diagramm der Korrektur einer X-Achsenposition durch Verformung des V-Achsenständers; und
9 ein detalliertes Blockschaltbild eines Steuergeräts CPU bei einer anderen Ausführungsform.
Nunmehr wird eine Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus gemäß der Erfindung, welche die zweidimensionale Form eines großen Gegenstands mißt, im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, wird die Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus gemäß der Erfindung dazu verwendet, die zweidimensionale Form oder die Oberflächenrauhigkeit zu messen, durch Anordnen eines Gegenstands auf einem Tisch B auf der Oberfläche einer Basis A der Maschine, und durch Bringen des Endes der Spitze einer Sonde C in Berührung mit der Oberfläche des Gegenstands.
Ein V-Achsenständer D, der in Vertikalrichtung verläuft, und hohe Steifigkeit aufweist, ist auf einem rechten hinteren Abschnitt der Maschinenbasis A in 1 angebracht. Der V-Achsenständer D wird durch ein stangenartiges Teil gebildet, welches einen hohen Elastizitätsmodul hat und im Querschnitt rechteckig ist, und welches aus Keramik besteht. In dem dargestellten Fall ist ein vertikal beweglicher Tisch E, der in Vertikalrichtung durch einen V-Achsenantriebsmotor (nicht gezeigt) bewegt wird, oder einen V-Achsenhandknopf 1 in 1, durch den V-Achsenständer D gehaltert.
Wie aus 3 hervorgeht, weist der vertikal bewegliche Tisch E ein Gleitstück 2 und ein Gestell 3 des beweglichen Tisches auf. Der Gleitstück 2 hat den Aufbau eines rechteckigen Gestells, welches den V-Achsenständer D umgibt. Das Gestell 3 des beweglichen Tisches springt am V-Achsenständer D nach vorn vor. Ein Antriebsmechanismus, der später noch genauer erläutert wird, ist in das Gestell 3 des beweglichen Tisches E eingebaut, um einen Detektor anzutreiben, der die Sonde C aufweist, und zwar in Richtung der X-Achse (der Querrichtung in 1).
Der Gleitabschnitt 2 des vertikal beweglichen Tisches E weist mehrere Abschnitte 4 und 5 mit Talkum auf, die in Gleitberührung mit der vorderen und linken Seitenoberfläche des V-Achsenständers D stehen, die als Bezugsführungsoberflächen dienen. Druckeinheiten 7 und 8, welche die Talkumabschnitte 4 und 5 gegen die entsprechenden Bezugsführungsoberflächen drücken, sind an der hinteren Wand und der rechten Seitenwand (nicht gezeigt) des Gleitabschnitts 2 angebracht. Die Druckeinheiten 7 und 8 weisen Anbringungsbuchsen 7a und 8a auf, die jeweils an den Gleitabschnitt 2 angeschraubt sind. Andruckfedern 7c und 8c zum Andrücken von Druckköpfen 7b und 8b gegen die Oberfläche des V-Achsenständers D sind in die jeweilige Anbringungsbuchse 7a bzw. 8a eingebaut.
Eine Vorschubspindel 10 für die vertikale V-Achse, die durch den V-Achsenantriebsmotor gedreht wird, ist in einer vertikalen Aufnahmenut 9 angeordnet, die im Zentrum der vorderen Oberfläche des V-Achsenständers D vorgesehen ist. Eine Stütze 11a einer Vorschubmutter 11, die in einen mittleren Abschnitt der V-Achsenvorschubspindel 10 eingeschraubt ist, ist fest an dem Gleitabschnitt 2 befestigt.
Um die vertikale Position des vertikal beweglichen Tisches E festzustellen, ist eine reflektierende Skala 12, die sich in Vertikalrichtung (Richtung nach oben und unten) erstreckt, an der linken Seitenoberfläche des V-Achsenständers D befestigt. Ein V-Achsendetektorkopf (V-Achsendetektor 13), der einen Lichtaussendeabschnitt und einen Lichtempfangsabschnitt aufweist, ist an der inneren Oberfläche des Gleitabschnitts 2 befestigt, welche der reflektierenden Skala 12 gegenüberliegt.
Das Gewicht des vertikal beweglichen Tisches E einschließlich eines Antriebsmechanismus, der später genauer erläutert wird, wird durch die Kräfte von zwei Haltefedern 15 und 16 ausgeglichen, die jeweils auf eine von Führungsstangen 14 aufgepaßt sind, die vor dem V-Achsenständer D angeordnet sind. Daher wird verhindert, daß ein großes Biegemoment in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung infolge des Gewichts des vertikal beweglichen Tisches E auf den V-Achsenständer D einwirkt.
Die 2, 3 und 4 zeigen Einzelheiten des Antriebsmechanismus, der zum Vorschub der Sonde C in Richtung der X-Achse (Querrichtung in 2) verwendet wird. Die beiden Enden einer X-Achsenführung 17, die sich in Querrichtung erstreckt, und als Neßführung dient, sind im Inneren des Gestells 3 des beweglichen Tisches des vertikal beweglichen Tisches E befestigt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die X-Achsenführung 17 durch ein stangenartiges Teil gebildet, welches sich gut bearbeiten läßt, einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, und im Querschnitt rechteckig ist, und aus Keramik besteht, beispielsweise Aluminiumoxidkeramik.
Wie aus 3 hervorgeht, ist ein Gleitstück 18, das als Meßgleitstück dient, als rechteckiges Gestell ausgebildet, welches die X-Achsenführung 17 umgibt, und wird so gehaltert, daß es entlang der X-Achsenführung 17 in Richtung der X-Achse (Querrichtung) bewegt werden kann. Das Gleitstück 18 besteht beispielsweise aus Keramik.
Das Gleitstück 18 weist mehrere Talkumabschnitte 21, 22 und 23 auf, die in Gleitberührung mit der oberen und hinteren Seitenoberfläche der X-Achsenführung 17 stehen, die als Bezugsführungsoberflächen dienen. Druckeinheiten 24 und 25, welche die Talkumabschnitte 21, 22 und 23 gegen die entsprechende Bezugsführungsoberfläche drücken, sind an der unteren und vorderen Seitenwand der X-Achsenführung 17 angebracht. Ebenso wie die Druckeinheiten 7 und 8, die in Bezug auf den Gleitabschnitt 2 beschrieben wurden, sind die Druckeinheiten 24 und 25 so aufgebaut, daß eine Anbringungsbuchse vorgesehen ist, die durch Schrauben befestigt ist, und in diese eine Andruckfeder eingebaut ist, um einen Druckkopf gegen die Oberfläche der X-Achsenführung 17 zu drücken.
Ein kastenförmiger Detektoranbringungsabschnitt 26 hängt von einem unteren Abschnitt des Gleitstücks 18 herunter. Ein Verschiebungsdetektor 27 (6), der eine kleine Vertikalverschiebung (Z-Achsenverschiebung) des Endes der Spitze der Sonde C, die an den Detektor angebracht ist, in ein elektrisches Signal umwandelt, ist in den Detektoranbringungsabschnitt 26 eingebaut.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine X-Achsenvorschubspindel 31, die parallel zur X-Achsenführung 17 verläuft, drehbeweglich durch Querseitenwände des Gestells 3 des beweglichen Tisches gehaltert, unter Verwendung von zwei Lagern 32 und 33. Die X-Achsenvorschubspindel 31 kann von Hand durch einen X-Achsenhandknopf 34 gedreht werden, der an einem axialen Ende der Spindel befestigt ist.
Die X-Achsenvorschubspindel 31 kann auch über einen in 3 gezeigten X-Achsenantriebsmotor 35 über eine Antriebsriemenscheibe 36, die auf einer Antriebswelle des X-Achsenantriebsmotors 35 angebracht ist, eine angetriebene Riemenscheibe 37 am axialen Ende der X-Achsenvorschubspindel 31, und einen V-Riemen 38 gedreht werden, der um die Antriebsriemenscheibe 36 und die angetriebene Riemenscheibe 37 herumgeschlungen ist.
Eine Kugelmutter 41, in welcher eine große Anzahl an Kugeln vorgesehen ist, die in einer Schraubennut der X-Achsenvorschubspindel 31 umlaufen, ist mit einem mittleren Abschnitt in Längsrichtung der X-Achsenvorschubspindel 31 verschraubt. Die Kugelmutter 41 wandelt die Drehbewegung der X-Achsenvorschubspindel 31 in eine Vorschubbewegung in Querrichtung um.
Wie in 3 gezeigt ist, ist eine starre Führung 42, die parallel zur X-Achsenvorschubspindel 31 verläuft, und als Antriebsführung dient, und im Querschnitt rechteckig ist, an der vorderen Oberfläche der hinteren Seitenwand des Gestells 3 des beweglichen Tisches befestigt. Die starre Führung 42 besteht aus einer keramischen Stange mit hohem Elastizitätsmodul. Ein U-förmiger Abschnitt eines U-förmigen Halters 43 ist auf die starre Führung 42 aufgepaßt, und bewegt sich daher entlang der starren Führung 42. Der U-förmige Halter 43 besteht beispielsweise aus Keramik. Die Kugelmutter 41 ist an dem U-förmigen Halter 43 befestigt, und unterdrückt so eine gleichzeitige Drehung der Kugelmutter 41 in Vertikalrichtung infolge der Drehung der X-Achsenvorschubspindel 31.
Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, ist eine Nut 44 in der oberen Oberfläche, die in Längsrichtung der X-Achsenführung 17 verläuft, in der oberen Oberfläche der X-Achsenführung 17 vorgesehen, die der Kugelmutter 41 gegenüberliegt. Anbringungsabschnitte 45a und 46a am unteren Ende von zwei Anbringungsstützen 45 und 46, deren Basisabschnitte an dem linken bzw. rechten Ende des Gleitstücks 18 befestigt sind, sind in die Nut 44 an der oberen Oberfläche eingeführt. Die beiden Enden eines Klavierdrahtstückes 51, das sich geradlinig in Richtung der X-Achse erstreckt, sind zwischen den Anbringungsabschnitten 45a und 46a am unteren Ende befestigt. Das Klavierdrahtstück 51 weist solche Eigenschaften auf, daß es eine hohe Zugfestigkeit in Längsrichtung hat, und leicht durch eine Belastung in Richtung senkrecht zur Längsrichtung verformt wird. Hierdurch kann eine gleichzeitige Drehung der Kugelmutter 41, die in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung des Klavierdrahtstückes 51 hervorgerufen wird, aufgefangen werden.
Ein Verbindungsabschnitt 52 ist an einem unteren Abschnitt des U-förmigen Halters 43 durch Anbringungsschrauben 53 und 54 befestigt. Ein Basisendabschnitt 61a eines vertikalen Verbindungsstiftes 61 ist an dem Verbindungsblock 52 befestigt, und ein unterer Endabschnitt 61b des vertikalen Verbindungsstiftes 61 ist an einem mittleren Abschnitt des Klavierdrahtstückes 51 befestigt.
Die Kupplungsposition des Verbindungsstiftes 61 in Bezug auf das Klavierdrahtstück 51 ist der mittlere Abschnitt des Klavierdrahtstückes 51, entsprechend dem Ort des Schwerpunktes in der X-Achsenrichtung des Gleitstücks 18 einschließlich des Detektoranbringungsabschnitts 26. Daher ist der untere Endabschnitt 61b des Verbindungsstiftes 61 am mittleren Abschnitt des Klavierdrahtstückes 51 befestigt. Während der Bewegung der Kugelmutter 41 wird daher verhindert, daß ein Gewichtsmoment um den Schwerpunkt herum auf das Gleitstück 18 einwirkt, so daß verhindert wird, daß das Gewichtsmoment dazu führt, daß die Ausrichtung des Gleitstücks 18 instabil wird, das entlang der X-Achsenvorschubspindel 31 bewegt wird.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die Position des Verbindungsstiftes 61 so eingestellt, daß dann, wenn sich das Gleitstück 18 im Zentrum der Längsrichtung der X-Achsenführung 17 befindet, das Schnittzentrum α des V-Achsenständers D mit dem Schwerpunkt G des Gleitstücks 18 übereinstimmt.
Hiermit ist folgendes gemeint. Wenn bei der Erfindung das Gleitstück 18 um x in Querrichtung gegenüber dem Zentrum der X-Achsenführung 17 (oder dem Schnittzentrum α des V-Achsenständers D) bewegt wird, so wirkt ein Biegemoment M, das durch Multiplikation (Gewicht W des Gleitstücks 18) und (Verschiebung x in X-Achsenrichtung) erhalten wird, auf den V-Achsenständer D ein, der als Ausleger angesehen wird. Der V-Achsenständer D wird zu einem Zustand verformt, der durch die doppeltgepunktete Kettenlinie dargestellt ist, durch das Biegemoment M, so daß eine Verformung von δx auf dem Niveau des Schwerpunktes G des Gleitstücks 18 hervorgerufen wird. Gesehen von der Maschinenbasis A aus, die einen ortsfesten Punkt darstellt, weist die Position des Schwerpunkts G in Richtung der X-Achse des Gleitstücks 18 tatsächlich den Wert ”x + δx” auf.
Die exakte Position des Gleitstücks 18 in Bezug auf die X-Achsenführung 17 kann durch eine Laserhologrammeinheit festgestellt werden, die zwischen der X-Achsenführung 17 und dem Gleitstück 18 angeordnet ist. Die Laserhologrammeinheit weist eine transparente Hologrammskala 71 auf, einen U-förmigen Block 72, ein Lasergerät 73, und einen Beugungsphotodetektor (X-Achsendetektor 74). Die transparente Hologrammskala 71 verläuft in Richtung der X-Achse, und ist an einem unteren Abschnitt der vorderen Oberfläche der X-Achsenführung 17 befestigt. Der U-förmige Block 72 ist an der unteren Wand des Gleitstücks 18 so befestigt, daß er der transparenten Hologrammskala 71 gegenüberliegt. Das Lasergerät 73 und der Beugungsphotodetektor (X-Achsendetektor 74) werden durch den U-förmigen Block 72 so gehaltert, daß sie einander gegenüberliegen, über einen unteren Abschnitt der transparenten Hologrammskala 71.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus so wie voranstehend geschildert aufgebaut. In einem Zustand, in welchem das Ende an der Spitze der Sonde C in Berührung mit der Oberfläche des Gegenstands auf dem Tisch B gebracht wird, durch Einstellung der Vertikalposition des vertikal beweglichen Tisches E in Bezug auf den V-Achsenständer D, wird eine kleine Z-Achsenverschiebung der Sonde C festgestellt, während das Gleitstück 18 in X-Achsenrichtung vorgeschoben wird, wodurch der Oberflächenaufbau gemessen werden kann, beispielsweise die zweidimensionale Oberflächenform und die Oberflächenrauhigkeit des Gegenstands.
Es kann nämlich die Position des vertikal beweglichen Tisches E entlang dem vertikalen V-Achsenständer D, also die vertikale Höhe des Gleitstücks 18, durch den reflektierenden Detektor (V-Achsendetektor 13) des Gleitabschnitts 2 festgestellt werden, und kann die Verschiebung in Richtung der X-Achse des Gleitstücks 18, also die X-Achsenverschiebung der Sonde C, exakt durch den Beugungsphotodetektor (X-Achsendetektor 74) festgestellt werden.
Daher können die Oberflächenform und die Oberflächenrauhigkeit des Gegenstands dadurch gemessen werden, daß eine kleine Verschiebung in Z-Achsenrichtung der Sonde C in Bezug auf die X-Achsenverschiebung des Gleitstücks 18 mit dem Verschiebungsdetektor 27 festgestellt wird.
6 ist ein Blockschaltbild des Signalsystems der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus gemäß der Erfindung. Ausgangssignale des V-Achsendetektors 13, des Verschiebungsdetektors 27 (Z-Achsendetektors), und des X-Achsendetektors 74, die voranstehend geschildert wurden, werden einem Steuergerät CPU zugeführt, das durch einen Mikrocomputer und dergleichen gebildet wird. Das Steuergerät CPU führt Berechnungen entsprechend dem Meßgegenstand durch.
7 ist ein detailliertes Blockschaltbild des Steuergerätes CPU. Ein Höhenberechnungsabschnitt 101 berechnet die Höhe v von dem Basisabschnitt des V-Achsenständers D (Position der Oberfläche der Maschinenbasis A) zu der Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches E (Schwerpunkt G des Gleitstücks 18), aus dem Ausgangssignal des V-Achsendetektors 13. Ein Horizontal-Verschiebungsbetragberechnungsabschnitt 102 berechnet den Horizontalverschiebungsbetrag x des Schwerpunkts G des Gleitstücks 18 in Bezug auf die Bezugsposition der X-Achsenführung 17 (das Schnittzentrum α des V-Achsenständers D), aus dem Ausgangssignal des X-Achsendetektors. Ein Fehlerbetragberechnungsabschnitt 103 berechnet den Betrag δx der Abweichung in Richtung der X-Achse des Schwerpunkts G des Gleitstücks 18 infolge der Biegeverformung des V-Achsenständers D, aus der Höhe v und dem Horizontalverschiebungsbetrag x, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks: δx = W·x·v·v/(2E·I) wobei W das Gewicht (kg) des Gleitstücks 18 ist, E der Elastizitätsmodul (N/mm²) des V-Achsenständers D, und I das zweite Moment der Fläche des V-Achsenständers D ist. Da diese Werte bereits bekannt sind, kann der Fehlerbetrag δx sofort berechnet werden.
Der Fehlerbetragberechnungsabschnitt 103 berechnet darüber hinaus den Abweichungsbetrag δz in Richtung der Z-Achse des Schwerpunkts G des Gleitstücks 18 infolge der Biegeverformung des V-Achsenständers D, durch den Ausdruck δz = v – v × COSγ, wobei γ der Biegewinkel des V-Achsenständers D ist, und gilt: SINγ = δx/v.
Dann subtrahiert ein Fehlerbetragkorrekturabschnitt 104 den Fehlerbetrag δx von dem Ausgangssignal des X-Achsendetektors 74, und den Fehlerbetrag δz von dem Ausgangssignal des Verschiebungsdetektors 27, wodurch die Meßwerte für die Achsen korrigiert werden. Abhängig davon, ob der Schwerpunkt G des Gleitstücks 18 auf der linken Seite oder der rechten Seite des Schnittzentrums α des V-Achsenständers D liegt, ändert sich das Vorzeichen des Fehlerbetrages δx.
Voranstehend wurde das einfache Verfahren beschrieben, bei welchem die Achsen entsprechend dem Fehlerbetrag der Position des Schwerpunkts G des Gleitstücks 18 korrigiert werden. Falls Fehler exakter korrigiert werden müssen, wird die Höhe dadurch berechnet, daß die Bezugsposition des vertikal beweglichen Fisches E auf den Arbeitsberührungspunkt der Sonde C eingestellt wird, die an dem Gleitstück 18 befestigt ist. Die X-Achsenführung 17 wird um einen Winkel geneigt, der durch den voranstehend angegebenen Wert γ angezeigt wird, durch die Biegeverformung des V-Achsenständers D. Wenn die Horizontalposition (Position der X-Achse) des Endes an der Spitze der Sonde C korrekter erhalten werden muß, kann daher eine Winkelkorrektur dadurch durchgeführt werden, daß der Fehlerbetrag δx von dem Ausgangssignal des X-Achsendetektors subtrahiert wird, und dann die Horizontallänge von der Position des Schwerpunkts G zum Ende der Spitze der Sonde C zu dem Ergebnis der Subtraktion addiert wird, und das Ergebnis der Addition mit COSγ multipliziert wird. In Bezug auf die Z-Achse kann eine entsprechende Winkelkorrektur durchgeführt werden.
Die Ergebnisse der Berechnungen, die von dem Steuergerät CPU durchgeführt werden, werden auf Anzeigegeräten 81 in Form von Digitalwerten angezeigt, beispielsweise als V-Achsenposition des vertikal beweglichen Tisches E, als X-Achsenposition des Gleitstücks 18, und als kleine Verschiebung (in Richtung der V-Achse). Zusätzlich zu den Anzeigegeräten 81 können ein Computer, der die Meßdaten untersucht, und eine Kathodenstrahlröhrenanzeigevorrichtung, welche die Ergebnisse der Untersuchungen graphisch darstellen kann, verwendet werden.
8 zeigt die Beziehung zwischen dem Korrekturwert δx bei der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus und der Position in Richtung der X-Achse des Gleitstücks 18 in einem solchen Fall, in welchem das Gewicht W des Gleitstücks 18 der Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus 4,5 kg beträgt, der Elastizitätsmodul E des V-Achsenständers D 225,000 N/mm² beträgt, und das zweite Moment I der Fläche des V-Achsenständers D 1E + 07 mm⁴ beträgt.
Wie aus 8 hervorgeht, ist der Fehlerbetrag δx größer, entsprechend der Vergrößerung der Einstellungshöhe des vertikal beweglichen Tisches E in Bezug auf den V-Achsenständer D, und wenn das Gewicht des Gleitstücks 18 und die X-Achsenverschiebung x größer sind. Daraus ergibt sich folgendes. Um exakt ein Objekt mit großen Abmessungen zu messen, ist es vorteilhafter, die X-Achsenposition dadurch zu ermitteln, daß der Korrekturwert δx berechnet wird, ohne daß das Gewicht der Maschine durch Erhöhung der Steifigkeit des V-Achsenständers D erhöht wird, wobei in gewisser Weise die Steifigkeit des V-Achsenständers D geopfert wird.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher ein Temperaturdetektor bei der ersten Ausführungsform vorgesehen wird, und ein Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsabschnitt und ein Temperaturfehlerkorrekturabschnitt in dem Steuergerät CPU zu dem Zweck vorgesehen sind, um eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Achsendetektoren und des Gegenstands infolge von Temperatureinwirkungen zu korrigieren. Wie aus der Figur hervorgeht, ist ein erster Temperaturdetektor 110 in der Nähe der Hologramskala 71 des X-Achsendetektors 74 angeordnet, ist ein zweiter Temperaturdetektor 111 in der Nähe des Verschiebungsdetektors 27 angeordnet, und ist ein dritter Temperaturdetektor 112 in der Nähe des Gegenstands angeordnet, so daß die Temperaturen des X-Achsendetektors 74, des Verschiebungsdetektors 27 und des Gegenstands festgestellt werden können.
Die Ergebnisse der Temperaturmessungen werden dem Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsabschnitt 113 zugeführt, der in dem Steuergerät CPU vorgesehen ist. Ein Temperaturfehlerbetrag wird auf folgende Weise erhalten. Normalerweise ist die Standardtemperatur als 20°C ausgewählt. Die Temperaturdifferenz in Bezug auf 20°C wird daher als Tw = Tc – 20 erhalten. Die Differenz Tw wird mit dem linearen Ausdehnungskoeffizienten β multipliziert, um den Temperaturfehlerbetrag zu erhalten. Wenn etwa die Temperatur in der Nähe der Hologramskala 71 des X-Achsendetektors 74 gleich T1 ist, und der lineare Ausdehnungskoeffizient der Hologramskala 71 gleich βI ist, so wird ein Temperaturfehlerkoeffizient θ1 des X-Achsendetektors 74 erhalten als θ1 = β1 × (T1 – 20). Die auf diese Art und Weise erhaltenen Temperaturfehlerkoeffizienten werden dem Temperaturfehlerkorrekturabschnitt 114 zugeführt, und dann wird eine Temperaturfehlerkorrektur bei den Achsen oder bei dem Gegenstand durchgeführt.
Bei dem X-Achsendetektor 74 wird in Bezug auf die X-Achsenmeßgröße X ein bezüglich der Temperatur korrigierter Meßbetrag Xc erhalten als Xc = X (1 – θ1). Auch in Bezug auf den Verschiebungsdetektor 27 kann ein Temperatur-korrigierter Betrag auf dieselbe Art und Weise berechnet werden, abgesehen davon, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient des Verschiebungsdetektors 27 durch β2 bezeichnet ist. Auch in Bezug auf den Gegenstand kann ein Temperatur-korrigierter Betrag auf dieselbe Art und Weise berechnet werden, abgesehen davon, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient des Gegenstands mit β3 bezeichnet ist. Selbstverständlich muß der lineare Ausdehnungskoeffizient β3 des Gegenstands speziell für jeden Gegenstand eingestellt werden, der gemessen werden soll.
Abhängig von dem Ausmaß der Auswirkung der Temperatur, kann eine Temperaturkorrekturbeispielsweise nur bei dem X-Achsendetektor durchgeführt werden. Der Gegenstand der Temperaturkorrektur kann je nach Wunsch ausgewählt werden.
Wie voranstehend geschildert werden die Temperaturen der Achsendetektoren je nach Erfordernis unabhängig gemessen, und wird eine Temperaturkorrektur durchgeführt, wodurch korrekte Meßergebnisse erhalten werden können, die auf 20°C bezogen sind, also den Standard in der Industrie. Wenn eine weitere Temperaturkorrektur bei dem Gegenstand durchgeführt wird, ist es möglich, noch exakter den Oberflächenaufbau des Gegenstands festzustellen, umgewandelt in 20°C.
Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich geworden sein sollte, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Korrekturwert entsprechend der Höhe des vertikal beweglichen Tisches berechnet, und der Verschiebung in Richtung der X-Achse des Gleitstücks, und wird eine tatsächliche X-Achsenverschiebung aus dem Korrekturwert erhalten. Daher ist es möglich, eine Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus zu erhalten, die relativ leicht ist, und zur Messung eines großen Gegenstands verwendet werden kann, oder eine hohe Genauigkeit aufweist.
Weiterhin sind Temperaturdetektoren in den Achsendetektoren angeordnet, und in dem Gegenstand, um deren Temperaturen zu messen, und werden dann Meßwerte korrigiert, wodurch der korrekte Oberflächenaufbau des Gegenstands erhalten werden kann, angepaßt auf 20°C, also den industriellen Standardzustand.

Claims

Verfahren zur Korrektur eines Meßwertes für eine Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus, wobei die Maschine aufweist: einen Ständer (D), der aufrecht auf einer Basis (A) der Maschine steht; einen vertikal beweglichen Tisch (E), der so gehaltert ist, daß er vertikal in Bezug auf den Ständer (D) bewegt werden kann; einen V-Achsendetektor (13), der einen vertikalen Verschiebungsbetrag des vertikal beweglichen Tisches (E) in Bezug auf den Ständer (D) feststellt; eine horizontale X-Achsenführung (17), die auf dem vertikal beweglichen Tisch (E) angeordnet ist; ein Gleitstück (18), das entlang der X-Achsenführung (17) geführt wird, und einen Z-Achsendetektor (27) aufweist, der einen Oberflächenaufbau eines Gegenstands feststellt; und einen X-Achsendetektor (74), der einen Horizontalverschiebungsbetrag x des Gleitstücks (18) in Bezug auf die X-Achsenführung (17) feststellt, wobei das Verfahren umfaßt: einen Fehlerberechnungsschritt, in welchem infolge einer Verformung des Ständers auftretende Fehlerbeträge bezüglich der X-Achse und der Z-Achse an einer Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches berechnet werden aus einer Höhe v von einem Basisabschnitt des Ständers zu der Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches, wobei die Höhe v von dem V-Achsendetektor erhalten wird, und aus einem Horizontalverschiebungsbetrag x von einer Bezugsposition der X-Achsenführung zur Position des Schwerpunkts (G) des Gleitstücks (18), wobei der Horizontalverschiebungsbetrag x von dem X-Achsendetektor (74) erhalten wird; und einen Fehlerkorrekturschritt, in welchem ein Meßergebnis zumindest entweder des X-Achsendetektors oder des Z-Achsendetektors korrigiert wird, entsprechend dem Fehlerbetrag, der bei dem Fehlerberechnungsschritt erhalten wird, wobei der Fehlerkorrekturschritt Folgendes umfasst: Berechnen des Betrags δx der Abweichung in Richtung der X-Achse des Schwerpunkts (G) des Gleitstücks (18) infolge der Biegeverformung des Ständers (D), aus der Höhe v und dem Horizontalverschiebungsbetrag x, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks: δx = W·x·v·v/(2E·I) wobei W das Gewicht des Gleitstücks (18) ist, E der Elastizitätsmodul des Ständers (D), und I das zweite Moment der Fläche des Ständers (D) ist; und Berechnen des Abweichungsbetrags δz in Richtung der Z-Achse des Schwerpunkts (G) des Gleitstücks (18) infolge der Biegeverformung des Ständers (D), unter Verwendung des Ausdrucks δz = v – v × COSγ, wobei γ der Biegewinkel des Ständers (D) ist, und wobei SINγ = δx/v gilt.
Verfahren zum Korrigieren des Meßwerts nach Anspruch 1, mit folgenden weiteren Schritten: einem Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsschritt, in welchem ein Temperaturfehlerkoeffizient aus einem Ausgangssignal eines Temperaturdetektors erhalten wird, der in der Nähe zumindest entweder des X-Achsendetektors, des Z-Achsendetektors oder des Gegenstands angeordnet ist, und unter Berücksichtigung der Temperatureigenschaften des X-Achsendetektors, des Z-Achsendetektors, oder des Gegenstands, je nachdem, wo der Temperaturdetektor angeordnet ist; und einem Temperaturfehlerkorrekturschritt, bei welchem das Meßergebnis von zumindest entweder dem X-Achsendetektor, dem Z-Achsendetektor oder dem Gegenstand korrigiert wird, entsprechend dem Temperaturfehlerkoeffizienten, der in dem Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsschritt erhalten wurde.
Verfahren zum Korrigieren des Meßwerts nach Anspruch 1, bei welchem die Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches die Position des Schwerpunktes des Gleitstücks ist.
Verfahren zum Korrigieren des Meßwertes nach Anspruch 1, bei welchem die Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches ein Punkt ist, an welchem der Z-Achsendetektor des Gleitstücks einen Gegenstand berührt.
Verfahren zum Korrigieren des Meßwertes nach Anspruch 1, bei welchem der Fehlerberechnungsschritt den Fehlerbetrag in der Richtung der X-Achse und der Z-Achse an der Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches berechnet, wobei die Fehler infolge einer Verformung des Ständers auftreten, und auf der Grundlage einer Horizontallänge von dem Ort des Schwerpunkts des Gleitstücks bis zu einem Ende an der Spitze des Z-Achsendetektors.
Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus, welche aufweist: einen Ständer (D), der auf einer Basis (A) der Maschine steht; einen vertikal beweglichen Tisch (E), der so gehaltert ist, daß er in Bezug auf den Ständer (D) in Vertikalrichtung bewegbar ist; einen V-Achsendetektor (13), welcher den Vertikalverschiebungsbetrag des vertikal beweglichen Tisches (E) in Bezug auf den Ständer (D) feststellt; eine horizontale X-Achsenführung (17), die auf dem vertikal beweglichen Tisch (E) angeordnet ist; ein Gleitstück (18), welches entlang der X-Achsenführung (17) geführt wird, und einen Z-Achsendetektor (27) aufweist, der den Oberflächenaufbau eines Gegenstands feststellt; einen X-Achsendetektor (74), der einen Horizontalverschiebungsbetrag x des Gleitstücks (18) in Bezug auf die X-Achsenführung (17) feststellt; und ein Steuergerät (CPU) zum Korrigieren eines Meßergebnisses zumindest entweder des X-Achsendetektors (74) oder des Z-Achsendetektors (27), wobei das Steuergerät (CPU) aufweist: einen Höhenberechnungsabschnitt (101) zum Empfang eines Ausgangssignals des V-Achsendetektors (13), und zur Berechnung einer Höhe v von einem Basisabschnitt des Ständers (D) zu einer Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches (E); einen Horizontalverschiebungsbetragberechnungsabschnitt (102) zum Empfang eines Ausgangssignals des X-Achsendetektors (74), und zum Berechnen eines Horizontalverschiebungsbetrages x von einer Bezugsposition der X-Achsenführung (17) zu einer Position des Schwerpunkts (G) des Gleitstücks (18); einen Fehlerbetragberechnungsabschnitt (103) zum Empfang von Ausgangssignalen des Höhenberechnungsabschnitts (101) und des Horizontalverschiebungsbetragberechnungsabschnitts (102), und zur Berechnung eines Fehlerbetrages zumindest entweder in der X- oder der Z-Achsenrichtung an der Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches (E), wobei der Fehler infolge einer Verformung des Ständers (D) auftritt; und einen Fehlerbetragkorrekturabschnitt (104) zum Korrigieren eines Meßergebnisses zumindest entweder des X-Achsendetektors (74) oder des Z-Achsendetektors (27), entsprechend einem Ausgangssignal des Fehlerbetragberechnungsabschnitts (103), wobei der Fehlerbetragberechnungsabschnitt (103) ausgebildet ist, Folgendes durchzuführen: Berechnen des Betrags δx der Abweichung in Richtung der X-Achse des Schwerpunkts (G) des Gleitstücks (18) infolge der Biegeverformung des Ständers (D), aus der Höhe v und dem Horizontalverschiebungsbetrag x, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks: δx = W·x·v·v/(2E·I) wobei W das Gewicht des Gleitstücks (18) ist, E der Elastizitätsmodul des Ständers (D), und I das zweite Moment der Fläche des Ständers (D) ist; und Berechnen des Abweichungsbetrags δz in Richtung der Z-Achse des Schwerpunkts (G) des Gleitstücks (18) infolge der Biegeverformung des Ständers (D), unter Verwendung des Ausdrucks δz = v – v × COSγ, wobei γ der Biegewinkel des Ständers (D) ist, und wobei SINγ = δx/v gilt.
Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus nach Anspruch 6, welche weiterhin aufweist: einen Temperatursensor, der in der Nähe zumindest entweder des X-Achsendetektors, des Z-Achsendetektors oder des Gegenstands angeordnet ist, wobei das Steuergerät weiterhin aufweist: einen Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsabschnitt, um einen Temperaturfehlerkoeffizienten aus einem Ausgangssignal des Temperatursensors und spezifischen Temperatureigenschaften des X-Achsendetektors zu erhalten, des Z-Achsendetektors, oder des Gegenstands, in welchem der Temperaturdetektor angeordnet ist; und einen Temperaturfehlerkorrekturabschnitt zum Korrigieren des Meßergebnisses von zumindest entweder dem X-Achsendetektor, dem Z-Achsendetektor, und dem Gegenstand, entsprechend einem Ausgangssignal des Temperaturfehlerkoeffizientenberechnungsabschnitts.
Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus nach Anspruch 6, bei welcher die Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches die Position des Schwerpunkts des Gleitstücks ist.
Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus nach Anspruch 6, bei welcher die Bezugsposition des vertikal beweglichen Tisches einen Gegenstandsberührungspunkt des Z-Achsendetektors des Gleitstücks darstellt.
Maschine zur Messung des Oberflächenaufbaus nach Anspruch 6, bei welcher der Fehlerberechnungsabschnitt Fehlerbeträge in Richtung der X-Achse und der Z-Achse an den Bezugspositionen des vertikal beweglichen Tisches berechnet, wobei die Fehler infolge einer Verformung des Ständers auftreten, und weiterhin beruhend auf einer Horizontallänge von dem Ort des Schwerpunkts des Gleitstücks zu einem Ende an der Spitze des Z-Achsendetektors.