DE102011080242B4 - Industrielle Maschine - Google Patents

Abstract

Industrielle Maschine mit:einer Grundfläche (211);einer Säule (221) und einer Stütze (225), die entlang einer Z-Achse senkrecht zur Grundfläche (211) stehen;einem Balken (222), der zwischen der Säule (221) und der Stütze (225) vorgesehen ist;einem Schieber (223), der auf dem Balken (222) beweglich ist;einem Druckkolben (224), der auf dem Schieber (223) in Z-Achsen-Richtung beweglich gehalten ist;einer Temperaturerfassungseinheit (226, 32), die eine Temperatur Tcder Säule (221), eine Temperatur Tsder Stütze (225) und eine Temperatur Trdes Druckkolbens (224) erfasst;einer Z-Achsen-Skala (224A), die am Druckkolben (224) vorgesehen und mit Gradeinteilungen zum Abmessen eines Bewegungsbetrags des Druckkolbens in Z-Achsen-Richtung versehen ist;einem Z-Detektor (223A), der am Schieber (223) vorgesehen ist, um die Gradeinteilungen der Z-Achsen-Skala abzulesen; undeiner Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit (33), die einen Z-Achsen-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens (224) in Z-Achsen-Richtung berechnet, der sich aus einer Temperaturänderung jeweils der Säule (221), der Stütze (225) und des Druckkolbens (224) ergibt, wobeidie Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit (33) den Z-Achsen-Verschiebungsbetrag auf der Grundlage der Temperatur Tcder Säule (221), der Temperatur Tsder Stütze (225) und der Temperatur Trdes Druckkolbens (224), die von der Temperaturerfassungseinheit (226, 32) erfasst werden, von Bezugspositionsdaten, die eine Positionsbeziehung zwischen der Säule (221), der Stütze (225) und dem Druckkolben (224) angeben, wenn die Säule (221), die Stütze (225) und der Druckkolben (224) auf einer vorgegebenen Bezugstemperatur sind, eines Ausgleichsfaktors zum Berechnen eines Dimensionsänderungsbetrags ΔC der Säule (221), eines Dimensionsänderungsbetrags ΔS der Stütze (225) und eines Dimensionsänderungsbetrags ΔZ des Druckkolbens (224) in der Z-Achsen-Richtung, der sich aus der Temperaturänderung ergibt, und einer Positionskoordinate x des Schiebers (223) berechnet, wobeidie Bezugspositionsdaten umfassen:einen Abstand L1von der Grundfläche zum Z-Detektor auf der Bezugstemperatur;einen Abstand L2von einem Ende des Druckkolbens (224) gegenüber der Grundfläche (211) zu einer festen Position der Z-Achsen-Skala im Druckkolben (224) auf der Bezugstemperatur;einen Abstand X0von einer Mittelachse der Säule (221) zu einer Mittelachse des Schiebers (223), wenn der Schieber (223) am nächsten zur Säule (221) eingestellt ist;einen Abstand X1von einer Mittelachse der Stütze (225) zur Mittelachse des Schiebers (223), wenn der Schieber (223) am nächsten zur Stütze eingestellt ist, undeinen Abstand X2, durch den der Schieber (223) in X-Achsen-Richtung bewegt werden kann,der Ausgleichsfaktor umfasst:einen Wärmeausdehnungskoeffizienten αcfür die Säule (221);einen Wärmeausdehnungskoeffizienten αsfür die Stütze (225); undeinen Wärmeausdehnungskoeffizienten αrfür den Druckkolben (224), und wobeidie Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit (33) den Z-Achsen-Verschiebungsbetrag mittels des nachstehenden Ausdrucks berechnet:(Z−Achsen−Verschiebungsbetrag)=(X0+x)3×(ΔS−ΔC)/(X0+X1+X2)3+ΔC−ΔZworin: ΔC = (Tc- T0) × L1× αc,ΔS = (Ts- T0) × L1× αs,ΔZ = (Tr- T0) × L2× αr, undT0: die Bezugstemperatur ist.

Description

• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• 1. GEBIET DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine industrielle Maschine mit einem Mechanismus, der dazu imstande ist, einen Druckkolben in Z-Achsenrichtung senkrecht zu einer Grundfläche zu bewegen.
• 2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
• Eine typische bekannte industrielle Maschine ist zu einer Z-axialen Bewegung eines Druckkolbens imstande, der in eine Richtung senkrecht zu einer Grundfläche gehalten wird (siehe beispielsweise die Patentliteratur 1: JP 2001- 21 303 A ).
• Die in der Patentliteratur 1 offenbarte industrielle Maschine ist eine Koordinatenmessmaschine. Die Koordinatenmessmaschine beinhaltet: eine Säule und Stütze, die senkrecht zur Grundfläche gesetzt und inY-Achsen-Richtung sind; einen Balken, der zwischen Enden der Säule und Stütze vorgesehen ist; einen Schieber, der auf dem Balken in X-Achsen-Richtung beweglich ist; und einen Druckkolben, der an dem Schieber auf eine Weise vorgesehen ist, dass er in Z-Achsen-Richtung beweglich ist und ein Ende aufweist, an dem eine Sonde angebracht ist.
• In der Koordinatenmessmaschine ist eine Skala entlang jeder der X-, Y- und Z-Achsen vorgesehen, um ein Messkoordinatensystem mittels Messwerten zu begrenzen, die von diesen Skalen als Bezug abgelesen werden. Die Koordinatenmessmaschine überwacht die Temperaturumgebung und rekonstruiert das Messkoordinatensystem bei Erfassung einer Temperaturänderung.
• Gemäß der Anordnung der Patentliteratur 1 kann eine hochgenaue Messung durchgeführt werden, selbst wenn die Skala (die Skalen) aufgrund einer Wärmeausdehnung eine Größenänderung erfährt (erfahren). Jedoch ist die Anordnung nicht effektiv, wenn andere Komponenten als die Skalen, wie etwa die Säule, die Stütze und der Druckkolben, wärmegedehnt werden. Da eine solche Wärmeausdehnung insbesondere die Messgenauigkeitin Z-Achsen-Richtung verringert, muss die Messumgebung genau gesteuert werden. Wenn beispielsweise die Koordinatenmessmaschine eingeschaltet wird und dann eine Hauptkugel, die die Ursprungspunktposition des Messsystems zeigt, kontinuierlich mit der Sonde gemessen wird, bewirkt eine Erhöhung der Temperatur eines Antriebsmotors zum Antreiben eines Kontaktpunkts die Wärmeausdehnung der Säule, der Stütze und des Druckkolbens mit resultierenden unterschiedlichen Größenänderungsbeträgen. Somit wird hauptsächlich ein Z-Achsen-Wert im Vergleich zu einem Wert verschoben, wenn die Messung beim Einschalten begonnen wird, und somit wird eineZ-Achsen-Messgenauigkeitverringert. Um eine solche verringerte Z-Achsen-Messgenauigkeit zu verhindern, ist eine industrielle Maschine gewünscht worden, die imstande ist, den Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens, der sich aus der Wärmeausdehnung ergibt, präzise zu berechnen.
• Die DE 11 2006 000 774 T5 offenbart ein Maschinenwerkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks während der Bewegung eines Werkzeugs relativ zum Werkstück auf der Grundlage von Bearbeitungsdaten, gekennzeichnet durch: Temperatursensoren, die auf einer Vielzahl von Abschnitten eines Maschinenwerkzeugkörpers zum Messen der jeweils vorliegenden Temperaturen vorgesehen sind; einen Versatzdetektor, welcher auf Grundlage der Messungen durch die Temperatursensoren für jedes der den Maschinenwerkzeugkörper zusammensetzenden Bauteile den Betrag des thermischen Versatzes ermittelt, eine Umwandlungseinheit, die den Betrag des thermischen Versatzes jedes der Bauteile in einen Versatzbetrag hinsichtlich jeder axialen Richtung an einem Bearbeitungspunkt umwandelt; eine Korrektureinheit, die den Betrag der Bewegung auf jeder Achse auf Grundlage der Umwandlung durch die Umwandlungseinheit korrigiert, und dadurch gekennzeichnet, dass: die Temperatursensoren sowohl auf einer ersten Oberfläche von jedem der Bauteile, an welcher die Temperaturänderung größer ist, als auch auf zumindest einer zweiten Oberfläche jedes der Bauteile vorgesehen sind, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt; und dass der Versatzdetektor den Versatzbetrag unter Berücksichtigung eines Verzugs ermittelt, der aus einem Unterschied im Temperaturanstieg zwischen der ersten Oberfläche mit der größeren Temperaturänderung und der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche resultiert.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Angesichts der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine industrielle Maschine bereitzustellen, die zu einer hochgenauen Berechnung eines Z-Achsen-Verschiebungsbetrags eines Druckkolbens, der sich aus einer Wärmeausdehnung ergibt, imstande ist.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet eine industrielle Maschine: eine Grundfläche; eine Säule und eine Stütze, die entlang einer Z-Achse senkrecht zur Grundfläche stehen; einen Balken, der zwischen der Säule und der Stütze vorgesehen ist; einen Schieber, der auf dem Balken beweglich ist; einen Druckkolben, der auf dem Schieber in Z-Achsen-Richtung beweglich gehalten ist; eine Temperaturerfassungseinheit, die jeweilige Temperaturen der Säule, der Stütze und des Druckkolbens erfasst; und eine Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit, die einen Z-Achsen-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens in Z-Achsen-Richtung berechnet, der sich aus einer Temperaturänderung jeweils der Säule, der Stütze und des Druckkolbens ergibt, wobei die Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheitden Z-Achsen-Verschiebungsbetragauf der Grundlage einer Temperatur T_c der Säule, einer Temperatur T_c der Stütze und einer Temperatur T_r des Druckkolbens, die von der Temperaturerfassungseinheit erfasst werden, von Bezugspositionsdaten, die eine Positionsbeziehung zwischen der Säule, der Stütze und dem Druckkolben angeben, wenn die Säule, die Stütze und der Druckkolben auf einer vorgegebenen Bezugstemperatur sind, und eines Ausgleichsfaktors zum Berechnen eines Dimensionsänderungsbetrags ΔC der Säule, eines Dimensionsänderungsbetrags ΔS der Stütze und eines Dimensionsänderungsbetrags ΔZ des Druckkolbens in der Z-Achsen-Richtung, der sich aus der Temperaturänderung ergibt, berechnet.
• Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung erfasst die Temperaturerfassungseinheit die jeweiligen Temperaturen der Säule, der Stütze und des Druckkolbens. Auf der Grundlage der Temperatur T_c der Säule, der Temperatur T_s der Stütze und der Temperatur T_r des Druckkolbens, die von der Temperaturmesseinheit erfasst werden, der Bezugspositionsdaten, die die Positionsbeziehung zwischen der Säule, der Stütze und dem Druckkolben auf einer Bezugstemperatur (beispielsweise 20°C) angeben, und des Ausgleichsfaktors berechnet die Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit den Verschiebungsbetrag des Druckkolbens, wenn die Säule, die Stütze und der Druckkolben auf eine vorgegebene Temperatur gesetzt sind.
• Gemäß der obigen Anordnung ist es, selbst wenn die Säule, die Stütze und der Druckkolben auf verschiedene Temperaturen erwärmt sind und die sich ergebende Wärmeausdehnung unterschiedliche Größenänderungen derselben bewirkt, möglich, den Grö-ßenänderungsbetragvonjederdieser Komponenten unter Verwendung des Ausgleichsfaktors für die Säule, die Stütze und den Druckkolben und der jeweiligen Temperaturen der Säule, der Stütze und des Druckkolbens zu berechnen. Auf der Grundlage des Grö-ßenänderungsbetrags und der Bezugspositionsdaten kann der Z-Achsen-Verschiebungsbetrag genau berechnet werden.
• Es ist auch vorgesehen, dass die industrielle Maschine weiterhin beinhaltet: eine Z-Achsen-Skala, die am Druckkolben vorgesehen und mit Gradeinteilungen zum Abmessen eines Bewegungsbetrags des Druckkolbens in Z-Achsen-Richtung versehen ist; und einen Z-Detektor bzw. eine Z-Erfassungsvorrichtung, der bzw. die am Schieber vorgesehen ist, um die Gradeinteilungen derZ-Achsen-Skala abzulesen, worin die Bezugspositionsdaten umfassen: einen Abstand L₁ von der Grundfläche zum Z-Detektor auf der Bezugstemperatur; einen Abstand L₂ von einem Ende des Druckkolbens gegenüber der Grundfläche zu einer festen Position der Z-Achsen-Skala im Druckkolben auf der Bezugstemperatur; einen Abstand X₀ von einer Mittelachse der Säule zu einer Mittelachse des Schiebers, wenn der Schieber am nächsten zur Säule eingestellt ist; einen Abstand X₁ von einer Mittelachse der Stütze zur Mittelachse des Schiebers, wenn der Schieber am nächsten zur Stütze eingestellt ist, und einen Abstand X₂, durch den der Schieber in X-Achsen-Richtung bewegt werden kann, der Ausgleichsfaktor umfasst: einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_c für die Säule; einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_s für die Stütze; und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_r für den Druckkolben, worin die Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit den Z-Achsen-Verschiebungsbetrag bevorzugt auf der Grundlage einer Temperatur T_c der Säule, die von der Temperaturerfassungseinheit erfasst wird, einer Temperatur T_s der Stütze, die von der Temperaturerfassungseinheit erfasst wird, einer Temperatur T_r des Druckkolbens, die von der Temperaturerfassungseinheit erfasst wird, und einer Positionskoordinate x des Schiebers mittels des nachstehenden Ausdrucks berechnet: $$\left(\text{Z}-\text{Achsen}-\text{Verschiebungsbetrag}\right)={\left({\text{X}}_0+\text{x}\right)}^3\times \left(\Delta \text{S}-\Delta \text{C}\right)/{\left({\text{X}}_0+{\text{X}}_1+{\text{X}}_2\right)}^3+\Delta \text{C}-\Delta \text{Z}$$

  

  worin: ΔC = (T_c- T₀) x L₁ ×α_c,
  ΔS = (T_s- T₀) × L₂ × α₁,
  ΔZ = (T_r - T₀) × L₂ × α_r, und
  T₀: die Bezugstemperatur ist.
• In der industriellen Maschine gemäß dem Aspekt der Erfindung ist es wahrscheinlich, dass der Balken, der von der Säule und der Stütze gehalten wird, durch die Wärmeausdehnung der Säule und der Stütze geneigt wird. Insbesondere ist in einer industriellen Maschine, wie etwa einer Koordinatenmessmaschine, die mit einer in Y-Achsen-Richtung beweglichen Säule, einem in X-Achsen-Richtung beweglichen Schieber und einem in Z-Achsen-Richtung beweglichen Druckkolben versehen ist, ein Ende der Stütze gegenüber der Grundfläche allgemein ein freies Ende. In einer solchen Anordnung bewegt sich das freie Ende der Stütze gegenüber der Grundfläche in Richtung der Säule, während sich ein Ende der Stütze, auf welcher der Balken gehalten ist, von der Säule weg bewegt. Im Ergebnis wird die Stütze relativ zur Z-Achse geneigt und somit wird auch der Balken relativ zur Grundfläche geneigt. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich der Z-Achsen-Verschiebungsbetrag des Schiebers auf dem Balken innerhalb einer Z-X-Ebene im Wesentlichen entlang einer kubischen Kurve, die im vorstehenden Ausdruck (1) gezeigt ist. Mit anderen Worten, durch Berechnen des Z-Achsen-Verschiebungsbetrags auf der Grundlage des obigen Ausdrucks (1) ist es möglich, den Z-Achsen-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens mit höherer Genauigkeit zu berechnen.
• In der industriellen Maschine ist es bevorzugt, dass die Temperaturerfassungseinheit eine Durchschnittstemperatur der Säule, eine Durchschnittstemperatur der Stütze und/oder eine Durchschnittstemperatur des Druckkolbens berechnet.
• Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung berechnet die Temperaturerfassungseinheit den Durchschnitt der von den Temperaturerfassungssensoren erfassten Temperaturen. Für die Berechnung können die Temperaturerfassungssensoren zum Beispiel jeweils an der Säule, der Stütze und dem Druckkolben in einem Abstand zwischen diesen in Z-Achsen-Richtungvorgesehen sein, so dass der Durchschnitt der von den Temperaturerfassungssensoren erfassten Temperaturen berechnet wird, oder alternativ kann ein einzelner Temperaturerfassungssensor jeweils an der Säule, der Stütze und dem Druckkolben in deren/dessen Mitte in Z-Achsen-Richtung vorgesehen sein, so dass die von diesem Temperaturerfassungssensor ausgegebene Temperatur als Durchschnittstemperatur erhalten wird.
• Es ist wahrscheinlich, dass die Temperatur von jeweils der Säule, der Stütze und dem Druckkolben in Abhängigkeit von der Position in der Z-Achsen-Richtung in denselben unterschiedlich ist. Wenn sich zum Beispiel ein Antriebsmotor zum Antreiben der Säule in Y-Achsen-Richtung an einem unteren Abschnitt der Säule befindet, hat die Säule eine unterschiedliche Temperatur an jeder Position, je nach Abstand von dem Antriebsmotor. Mit anderen Worten, die Säule weist eine größere dimensionale Änderung, die sich aus der Wärmeausdehnung ergibt, an einem Bereich auf, der näher am Antriebsmotor liegt, und eine kleinere dimensionale Änderung, die sich aus der Wärmeausdehnung ergibt, an einem Bereich auf, der von dem Antriebsmotor weiter entfernt ist. Da eine auf die Säule übertragene Wärme im Wesentlichen proportional zum Abstand vom Antriebsmotor ist, ist es durch Ermitteln der Durchschnittstemperatur der Gesamtsäule, wie in diesem Aspekt der Erfindung, möglich, den Größenänderungsbetrag der Säule, der sich aus der Wärmeausdehnung ergibt, schnell und genau zu berechnen. Das Gleiche gilt für die Stütze und den Druckkolben. Insbesondere können durch Berechnen der Durchschnittstemperatur der Stütze und der Durchschnittstemperatur des Druckkolbens die jeweiligen Größenänderungsbeträge derselben leicht berechnet werden, so dass die Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit den Z-Achsen-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens präzise und leicht berechnen kann.
• Es ist bevorzugt, dass die industrielle Maschine eine Messmaschine ist, die ein auf der Grundfläche angebrachtes Objekt mittels eines Kontaktpunkts misst, der am Ende des Druckkolbens angebracht ist, und die industrielle Maschine beinhaltet weiterhin einen Kompensator, der einen Z-Achsen-Messwert des von dem Kontaktpunkt gemessenen Objekts auf der Grundlage des von der Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit berechneten Z-Achsen-Verschiebungsbetrags ausgleicht.
• In der obigen industriellen Maschine wird zum Messen des auf der Grundfläche angebrachten Objekts der am Ende des Druckkolbens gegenüber der Grundfläche befestigte Kontaktpunkt mit dem Objekt in Kontakt gebracht. Zu diesem Zeitpunkt kann, selbst wenn die Wärmeausdehnung der Säule, der Stütze und des Druckkolbens die Verschiebung des Druckkolbens in Z-Achsen-Richtung bewirkt, der Z-Achsen-Verschiebungsbetrag von der Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit genau gemessen werden, wie vorstehend beschrieben. Auf der Grundlage des berechneten Z-Achsen-Verschiebungsbetrags gleicht der Kompensator einen Z-Messwert des Objekts aus, so dass die Dimension des Objekts genau gemessen werden kann.
• Gemäß dem Aspekt der Erfindung kann ein Positionsausgleich unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnung der Säule, der Stütze und des Druckkolbens durchgeführt werden, so dass der Z-Achsen-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens der industriellen Maschine mit höherer Genauigkeit gemessen werden kann.
• Figurenliste
• 1 ist eine Darstellung, die eine schematische Anordnung einer Koordinatenmessmaschine (Messinstrument) als ein Beispiel einer industriellen Maschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
• 2 ist eine Darstellung zum Erläutern eines Verfahrens zur Berechnung eines Z-Achsen-Verschiebungsbetrags durch eine Verschiebungsbetrag-Berechnungseinrichtung.
• 3 ist eine Grafik, die ein Z-Positionsmessergebnis einer Hauptkugel (x = 40) zeigt, wenn ein Kompensator einen Ausgleich auf der Grundlage des Z-Achsen-Verschiebungsbetrags, der von der Verschiebungsbetrag-Berechnungseinrichtung berechnet wird, sowie eines Temperaturerfassungsergebnisses jeweils der Säule, des Druckkolbens und der Stütze durchführt.
• 4 ist eine Grafik, die ein Z-Positionsmessergebnis der Hauptkugel (x = 40) ohne Berechnung eines Z-Achsen-Verschiebungsbetrags durch die Verschiebungsbetrag-Berechnungseinrichtung und Ausgleich durch den Kompensator sowie eines Temperaturerfassungsergebnisses von jedem der Temperaturerfassungssensoren zeigt.
• 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ausgleichen eines Z-Messwerts zeigt.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM/ BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Schematische Anordnung der Koordinatenmessmaschine
• 1 ist eine Darstellung, die eine schematische Anordnung einer Koordinatenmessmaschine als ein Beispiel einer industriellen Maschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
• Es wird auf 1 Bezug genommen, in der eine Koordinatenmessmaschine 1 (Messinstrument) einen Körper 2 und eine Steuerung 3 einschließt, die das Antreiben des Körpers 2 steuert.
• Der Körper 2 beinhaltet eine Basis 21 und einen Schiebemechanismus 22, der an der Basis 21 vorgesehen ist.
• Die Basis 21 ist in Form einer rechteckigen Platte mit einer Grundfläche 211 ausgebildet, auf der ein (nicht gezeigtes) Objekt anzubringen ist. In der Basis 21 ist auf der -X-Achsen-Richtungsseite eine Führung 212 ausgebildet, die in der +Z-Achsen-Richtung vorsteht (siehe das in 1 gezeigte Koordinatensystem: „Z-Achsen-Richtung“ wird nachstehend als „Z-Richtung“, „Z-Achse“ (zum Beispiel Z-Achsenseite)" oder „Z- (zum Beispiel Z-Seite)“ abgekürzt und das Gleiche gilt für die X- und Y-Richtungen) und ist linear in Y-Achsen-Richtung ausgebildet, um den Schiebemechanismus 22 in Y-Achsen-Richtung zu führen. Des Weiteren ist eine Hauptkugel 213, die zu einer perfekten Kugel mit bekanntem Radius verarbeitet ist, auf der Grundfläche 211 befestigt.
• Der Schiebemechanismus 22 beinhaltet: eine Säule 221, die an der Führung 212 angebracht und in Y-Achsen-Richtung auf der Führung 212 beweglich ist; einen Balken 222, der auf der Säule 221 gehalten ist und in X-Achsen-Richtung verläuft; einen Schieber 223, der in zylindrischer Form ausgebildet ist, die in Z-Achsen-Richtung verläuft, und der auf dem Balken 222 in X-Achsen-Richtung beweglich ist; und einen Druckkolben 224, der in den Schieber 223 eingefügt und in dem Schieber 223 in Z-Achsen-Richtung beweglich ist. Ein Ende des Balkens 222 auf der +X-Achsen-Richtungsseite ist mit einer Stütze 225 versehen, die sich in Z-Achsen-Richtung erstreckt. Ein Ende des Druckkolbens 224 auf der -Z-Achsen-Richtungsseite ist mit einem Kontaktpunkt 227 zum Messen eines Objekts verbunden.
• Der Schiebemechanismus 22 beinhaltet zumindest einen Antriebsmotor 228, der die Säule 221, den Schieber 223 und den Druckkolben 224 antreibt, so dass der Kontaktpunkt 227 in der X-, Y- und Z-Achsen-Richtung unter der Steuerung der Steuerung 3 beweglich ist. Übrigens zeigt 1 nur den Antriebsmotor 228 zum Bewegen der Säule 221 in Y-Achsen-Richtung.
• Der Körper 2 ist mit einer Messvorrichtung zum Erfassen der jeweiligen axialen Positionen der Säule 221, des Schiebers 223 und des Druckkolbens 224 versehen. Insbesondere ist die Führung 212 mit einer Y-Achsen-Skala 212A in Y-Achsen-Richtung versehen und die Säule 221 ist mit einem (nicht gezeigten) Y-Achsen-Skalensensor versehen, der einen Wert der Y-Achsen-Skala 212A ausliest. Der Balken 222 ist mit einer X-Achsen-Skala 222A in X-Achsen-Richtung versehen und der Schieber 223 ist mit einem (nicht gezeigten) X-Achsen-Skalensensor versehen, der einen Wert der X-Achsen-Skala 222A ausliest. Der Druckkolben 224 ist mit einer Z-Achsen-Skala 224A in Z-Achsen-Richtung versehen, und ein Z-Achsen-Skalensensor 223A, der einen Wert der Z-Achsen-Skala 224A ausliest, ist in dem Schieber 223 vorgesehen, der den Druckkolben 224 auf bewegliche Weise in Z-Achsen-Richtung stützt.
• Weiterhin sind Temperaturerfassungssensoren 226 (226A, 226B, 226C, 226D und 226E) an der Säule 221, dem Druckkolben 224 und der Stütze 225 zum Erfassen von deren jeweiligen Temperaturen vorgesehen. Diese Temperaturerfassungssensoren 226 sind Teil einer Temperaturerfassungseinheit gemäß der Erfindung.
• Der Temperaturerfassungssensor 226A ist an einem Ende der Säule 221 auf der -Z-Seite vorgesehen, während der Temperaturerfassungssensor 226B an einem Ende der Säule 221 auf der +Z-Achsenseite vorgesehen ist. Diese Temperaturerfassungssensoren 226A und 226B sind somit voneinander in Z-Richtung beabstandet. Vorzugsweise sind diese Temperaturerfassungssensoren 226A und 226B im Wesentlichen gleichermaßen von der Mitte der Säule 221 in Z-Achsen-Richtung beabstandet.
• Der Temperaturerfassungssensor 226C ist in der Mitte der Stütze 225 in der Z-Richtung vorgesehen.
• Der Temperaturerfassungssensor 226D ist am Ende des Druckkolbens 224 auf der -Z-Seite vorgesehen, während der Temperaturerfassungssensor 226E an einem Ende des Druckkolbens 224 auf der +Z-Seite vorgesehen ist. Diese Temperaturerfassungssensoren 226A und 226B sind somit voneinander in Z-Achsen-Richtung beabstandet. Vorzugsweise sind diese Temperaturerfassungssensoren 226D und 226E im Wesentlichen gleichermaßen von der Mitte des Druckkolbens 224 in Z-Achsen-Richtung beabstandet.
• Zusätzlich zu einer CPU (Zentraleinheit), einem Speicher und dergleichen beinhaltet die Steuerung 3: einen Speicher 31; eine Temperaturerfassungsvorrichtung 32, die von den Temperaturerfassungssensoren 226 erfasste Temperaturen erhält; eine Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 (Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit), die einen Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens 224 auf der Grundlage einer von den Skalensensoren erfassten Koordinatenposition des Kontaktpunkts und den von den Temperaturerfassungssensoren 226 erfassten Temperaturen berechnet; und einen Kompensator 34, der einen Z-Achsen-Messwert auf der Grundlage des berechneten Z-Verschiebungsbetrags ausgleicht. Übrigens dienen gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform der Temperaturdetektor 32 und die Temperaturerfassungssensoren 226 als die Temperaturerfassungseinheit gemäß der Erfindung.
• Der Speicher 31 ist dazu ausgelegt, von der Steuerung 3 verwendete Informationen zu speichern, wie etwa Bezugspositionsdaten, die eine Bezugsposition betreffen, die vorab auf einer Bezugstemperatur (zum Beispiel 20°C) gemessen wird, wenn die Koordinatenmessmaschine 1 hergestellt wird, einen Parameter, wie etwa einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (Ausgleichsfaktor) für jeweils die Säule 221, den Druckkolben 224 und die Stütze 225, und dergleichen.
• In dieser beispielhaften Ausführungsform sind als Bezugspositionsdaten gespeichert: ein Abstand L₁ von der Grundfläche 211 zum Z-Achsen-Skalensensor 223A, der auf der Bezugstemperatur ermittelt wird; ein Abstand L₂ im Druckkolben 224 von dem Ende, an dem der Kontaktpunkt 227 an der Befestigungsposition der Z-Achsen-Skala 224A befestigt ist, der auf der Bezugstemperatur ermittelt wird; ein Abstand X₀ zwischen der Mittelachse der Säule 221 und der Mittelachse des Schiebers 223, wenn der Schieber 223 am weitesten zur Säule 221 hin bewegt ist (x = 0); ein Abstand X₁ zwischen der Mittelachse des Schiebers 223 und der Mittelachse der Stütze 225, wenn der Schieber 223 am weitesten zur Stütze 225 hin bewegt ist (x = x_max); und ein beweglicher Abstand X₂ (= x_max) des Schiebers (siehe 2).
• Der Speicher 31 speichert auch ein Z-Verschiebungs-Ausgleichsprogramm, damit die Steuerung 3 eine Verschiebung des Druckkolbens 224 in Z-Achsen-Richtung, die sich aus der Wärmeausdehnung ergibt, ausgleicht.
• Der Temperaturdetektor 32 erfasst die Temperaturen der Temperaturerfassungssensoren 226 und berechnet die jeweiligen Durchschnittstemperaturen der Säule 221, des Druckkolbens 224 und der Stütze 225 aus diesen erfassten Temperaturen. Insbesondere, wenn die Temperatur des Temperaturerfassungssensors 226A durch T₁ dargestellt ist, die Temperatur des Temperaturerfassungssensors 226B durch T₂ dargestellt ist, die Temperatur des Temperaturerfassungssensors 226C durch T₃ dargestellt ist, die Temperatur des Temperaturerfassungssensors 226D durch T₄ dargestellt ist und die Temperatur des Temperaturerfassungssensors 226E durch T₅ dargestellt ist, berechnet der Temperaturdetektor 32 eine Durchschnittstemperatur T_c der Säule 221, eine Durchschnittstemperatur T_r des Druckkolbens 224 und eine Durchschnittstemperatur T_s der Stütze 225 unter Verwendung der folgenden Ausdrücke. $${\text{T}}_{\text{c}}=\left({\text{T}}_1+{\text{T}}_2\right)/2$$

  

  $${\text{T}}_{\text{r}}=\left({\text{T}}_4+{\text{T}}_5\right)/2$$

  

  $${\text{T}}_{\text{s}}={\text{T}}_3$$

  
• Die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 berechnet den Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens 224 (Kontaktpunkts 227), der sich aus der Wärmeausdehnung der Säule 221, des Druckkolbens 224 und der Stütze 225 ergibt, welche von einer Änderung der Messumgebung verursacht wird.
• 2 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Berechnen des Z-Verschiebungsbetrags durch die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33.
• Wie in 2 gezeigt, werden, wenn der Abstand von der Grundfläche 211 zum Z-Achsen-Skalensensor 223A auf der Bezugstemperatur L₁ ist und der Abstand im Druckkolben 224 von dem Ende, an dem der Kontaktpunkt 227 befestigt ist, zur Befestigungsposition der Z-Achsen-Skala 224A L₂ ist, die Säule 221, der Druckkolben 224 und die Stütze 225 mit resultierenden dimensionalen Änderungen um ΔC bzw. ΔZ bzw. ΔS wärmegedehnt. Wenn die Bezugstemperatur T₀ 20 °C beträgt und jeweilige Wärmeausdehnungskoeffizienten für die Säule 221, den Druckkolben 224 und die Stütze 225 α_c, α_r und α_s sind, können diese Parameter ΔC, ΔZ und ΔS auf der Grundlage des obigen Ausdrucks (1) wie folgt berechnet werden. $$\Delta \text{C}=\left({\text{T}}_{\text{c}}-20\right)\times {\text{L}}_1\times {\mathrm{\alpha }}_{\text{c}}$$

  

  $$\Delta \text{S}=\left({\text{T}}_{\text{s}}-20\right)\times {\text{L}}_1\times {\mathrm{\alpha }}_{\text{s}}$$

  

  $$\Delta \text{Z}=\left({\text{T}}_{\text{r}}-20\right)\times {\text{L}}_2\times {\mathrm{\alpha }}_{\text{r}}$$

  
• Wenn der Schiebemechanismus 22 eine dimensionale Änderung erfährt, die sich aus der Wärmeausdehnung ergibt, ist die Säule 221 von Wärme mehr betroffen als die Stütze 225, da sich der Antriebsmotor 228 zum Antreiben der Säule 221 auf der -Z-Seite der Säule 221 befindet, und somit ist ein Änderungswert der Säule 221 größer. Da das Ende der Stütze 225 nahe der Grundfläche 211 ein freies Ende ist, bewirkt das Gewicht des Balkens 222 oder dergleichen, wenn die Säule 221 und die Stütze 225 beide wärmegedehnt werden, so dass sie wie vorstehend beschrieben verformt werden, dass sich das freie Ende (ein Ende auf der -Z-Seite) der Stütze 225 zur -X-Seite bewegt, so dass der Balken 222 geneigt wird, so dass er auf der -Z-Seite zur +X-Richtung verschoben wird. Wenn der Schieber 223 in diesem Zustand auf dem Balken 222 in X-Achsen-Richtung bewegt wird, ändert sich der Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens 224 (Kontaktpunkt 227), wie durch den obigen Ausdruck (1) dargestellt, nach Maßgabe der Position des Schiebers 223, d. h. eines kubischen Ausdrucks der x-Koordinate.
• Dementsprechend berechnet die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 den Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens 224 (Kontaktpunkt 227) auf der Grundlage des obigen Ausdrucks (1), um einen genauen Wert zu erhalten.
• Auf der Grundlage des von der Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 berechneten Z-Verschiebungsbetrags gleicht der Kompensator 34 einen Z-Messwert aus, der von dem Z-Achsen-Skalensensor 223A gemessen wird.
• 3 ist eine Grafik, die ein Z-Positions-Messergebnis der Hauptkugel 213 (x = 40) zeigt, wenn der Kompensator 34 einen Ausgleich auf der Grundlage des von der Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 berechneten Z-Verschiebungsbetrags sowie eines durchschnittlichen Temperaturerfassungsergebnisses von jeweils der Säule 221, des Druckkolbens 224 und der Stütze 225 durchführt. 4 ist eine Grafik, die ein Z-Positions-Messergebnis der Hauptkugel 213 (x = 40) ohne Berechnung des Z-Verschiebungsbetrags durch die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 und Ausgleich durch den Kompensator 34 sowie ein Temperaturerfassungsergebnis jeweils der Temperaturerfassungssensoren 226 zeigt. In 4 ist Tcb ein Temperaturmessergebnis vom Temperaturerfassungssensor 226A, Tct ein Temperaturmessergebnis vom Temperaturerfassungssensor 226B, Ts ein Temperaturmessergebnis vom Temperaturerfassungssensor 226C, Trb ein Temperaturmessergebnis vom Temperaturerfassungssensor 226D und Trt ein Temperaturmessergebnis vom Temperaturerfassungssensor 226E. In den 3 und 4 stellt eine horizontale Achse eine Betriebszeit der Koordinatenmessmaschine 1 dar, die verstrichen ist, nachdem sie angeschaltet wurde, und die vertikalen Achsen sind jeweils die gleichen Skalen.
• Wie in 4 gezeigt, wird ohne Ausgleich auf der Grundlage des Z-Verschiebungsbetrags die Z-Position der Hauptkugel 213 innerhalb einer Anfangsperiode der Betriebszeit verschoben. Im Gegensatz hierzu wird, wie in 3 gezeigt, mit einem Ausgleich auf der Grundlage des von der Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 berechneten Z-Verschiebungsbetrags die Z-Position der Hauptkugel 213 kaum verschoben, nachdem der Betrieb begonnen wurde. Angesichts dessen kann die Wirkung des Ausgleichs bestätigt werden.
• Verfahren zum Ausgleichen eines Z-Messwerts
• Als Nächstes wird ein Verfahren zum Ausgleichen eines Z-Messwerts beschrieben.
• 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ausgleichen eines Z-Messwerts zeigt.
• Bei Ausführung eines im Speicher 31 gespeicherten Z-Verschiebungs-Ausgleichsprogramms führt die Steuerung 3 die folgenden Schritte S1 bis S3 aus, wie in 5 gezeigt.
• Wenn das Z-Verschiebungs-Ausgleichsprogramm ausgeführt wird, erfasst der Temperaturdetektor 32 die Temperaturen der Temperaturerfassungssensoren 226 und berechnet die jeweiligen Durchschnittstemperaturen der Säule 221, des Druckkolbens 224 und der Stütze 225 auf der Grundlage der obigen Ausdrücke (2) bis (4) (S1: Temperaturerfassungsschritt).
• Als Nächstes erhält die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 die Bezugspositionsdaten (L₁, L₂, X₀, X₁ und X₂) vom Speicher 31 und berechnet einen Z-Verschiebungsbetrag aus den jeweiligen Durchschnittstemperaturen, die im Temperaturerfassungsschritt (Schritt S2) berechnet wurden, und eine x-Koordinate, die die Position des Schiebers 223 darstellt, mittels der obigen Ausdrücke (5) bis (7) (S2: Z-Verschiebungsbetrag-Berechnungsschritt).
• Wenn der Z-Verschiebungsbetrag im Z-Verschiebungsbetrag-Berechnungsschritt (Schritt S2) berechnet wird, gleicht der Kompensator 34 einen Z-Messwert, der von der Z-Achsenskala 224A und dem Z-Achsen-Skalensensor 223A gemessen wurde, mit dem Z-Verschiebungsbetrag aus (S3: Ausgleichsschritt).
• Durch Durchführen der obigen Schritte S1 bis S3 wird der Z-Verschiebungsbetrag zum Z-Messwert addiert oder von ihm subtrahiert, um einen genauen Z-Messwert zu erhalten.
• Vorteile der beispielhaften Ausführungsform
• Wie vorstehend beschrieben, ist in der Koordinatenmessmaschine 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform die Säule 221, der Druckkolben 224 und die Stütze 225 jeweils mit dem/den Temperaturerfassungssensor(en) 226 versehen, so dass der Temperaturdetektor 32 die jeweiligen Durchschnittstemperaturen der Säule 221, des Druckkolbens 224 und der Stütze 225 aus diesen Temperaturerfassungssensoren 226 erfassen kann. Die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 berechnet den Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens 224 (Kontaktpunkt 227) entlang der Z-Achse auf der Grundlage der erfassten jeweiligen Durchschnittstemperaturen (T_c, T_r und T_s), der Bezugspositionsdaten (L₁, L₂, X₀, X₁ und X₂) und der Wärmeausdehnungskoeffizienten (α_c, α_r und α_s) als Ausgleichsfaktor.
• Gemäß der obigen Anordnung kann, selbst wenn die Säule 221, der Druckkolben 224 und die Stütze 225 auf verschiedene Temperaturen erwärmt werden, beispielsweise durch die Wärme des Antriebsmotors 228, und die sich ergebende Wärmeausdehnung dimensionale Änderungen derselben verursacht, der dimensionale Änderungsbetrag von jeweils der Säule 221, dem Druckkolben 224 und der Stütze 225 auf der Grundlage der jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten für dieselben berechnet werden und der Z-Verschiebungsbetrag kann leicht auf der Grundlage dieser dimensionalen Änderungsbeträge berechnet werden. Darüber hinaus gleicht der Kompensator 34 auf der Grundlage des erfassten Z-Verschiebungsbetrags den Z-Messwert aus. Somit kann die Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, indem der Messwert entsprechend ausgeglichen wird.
• Wie vorstehend beschrieben, ist die Säule 221 mit den zwei Temperaturerfassungssensoren 226A und 226B versehen und der Druckkolben 224 ist mit den zwei Temperaturerfassungssensoren 226D und 226E versehen, so dass der Temperaturdetektor 32 die Durchschnittstemperatur der Säule 221 und die Durchschnittstemperatur des Druckkolbens 224 aus den Temperaturen berechnet, die von diesen Temperaturerfassungssensoren 226A, 226B, 226D und 226E erfasst werden.
• Gemäß der obigen Anordnung ist es wahrscheinlich, dass eine Temperaturdifferenz jeweils in der Säule 221 und dem Druckkolben 224 in Abhängigkeit vom Abstand von einer Wärmequelle, d. h. dem Antriebsmotor 228, erzeugt wird. Da eine von der Wärmequelle übertragene Wärmemenge im Wesentlichen proportional zum Abstand ist, können die dimensionalen Änderungsbeträge der Säule 221 und des Druckkolbens 224, die sich aus der Wärmeausdehnung ergeben, auf der Grundlage der Durchschnittstemperaturen der Säule 221 bzw. des Druckkolbens 224 berechnet werden.
• Die Stütze 225, auf die keine Antriebskraft von einer Antriebsquelle übertragen wird, befindet sich an einer Position, die vom Antriebsmotor 228 weiter entfernt ist als die Säule 221 und der Druckkolben 224, so dass keine wesentliche Temperaturdifferenz in der Stütze 225 zwischen dem Ende auf der -Z-Seite und dem Ende auf der +Z-Achsenseite besteht. Dementsprechend ist in dieser beispielhaften Ausführungsform der einzige Temperaturerfassungssensor 226C an der Stütze 225 in deren Mitte in Z-Achsen-Richtung in dieser beispielhaften Ausführungsform vorgesehen, Im Gegensatz hierzu ist es, wenn sich eine andere Wärmequelle, wie etwa eine Antriebsquelle, in der Nähe der Stütze 225 befindet, wahrscheinlich, dass eine Temperaturdifferenz zwischen Positionen in der Stütze 225 unter dem Einfluss dieser Wärmequellen erzeugt wird. in einem solchen Fall können nicht nur die Säule 221 und der Druckkolben 224, sondern auch die Stütze 225 mit mehreren Temperaturerfassungssensoren 226 versehen sein, so dass der Temperaturdetektor 32 die Durchschnittstemperatur der Stütze 225 auf der Grundlage dieser Temperaturerfassungssensoren 226 berechnet, die an der Stütze 225 vorgesehen sind.
• Auf der Grundlage der Durchschnittstemperaturen (T_c, T_r und T_s), die vom Temperaturdetektor 32 erfasst werden, der Bezugspositionsdaten (L₁, L₂, X₀, X₁ und X₂) und der x-Koordinate des Schiebers 223 berechnet die Verschiebungsbetrag Berechnungsvorrichtung 33 den Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens 224 (Kontaktpunkt 227) mittels des vorstehenden Ausdrucks (1). Der Ausdruck (1) ist ein Beziehungsausdruck, welcher darstellt, dass, während die Stütze 225, deren Ende auf der-Z-Seite ein freies Ende ist, relativ zur Grundfläche 211 geneigt ist, der Z-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens 224 relativ zur x-Koordinatenposition des Schiebers 223 nach Maßgabe eines kubischen Ausdrucks geändert wird. Durch Berechnen des Z-Verschiebungsbetrags auf der Grundlage des Ausdrucks (1) kann der Z-Verschiebungsbetrag mit einer höheren Genauigkeit berechnet werden, als beispielsweise in 3 gezeigt.
• Modifikationen
• Es ist zu würdigen, dass der Umfang der Erfindung nicht auf die obige beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass Modifikationen und Verbesserungen, die mit einer Aufgabe der Erfindung vereinbar sind, im Umfang der Erfindung eingeschlossen sind.
• Beispielsweise ist, obwohl in der obigen exemplarischen Ausführungsform durch die Koordinatenmessmaschine 1 eine industrielle Maschine beispielhaft dargestellt ist, die Erfindung nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, die Erfindung kann bei irgendeiner industriellen Maschine angewendet werden, solange die Maschine Folgendes einschließt: eine Säule und eine Stütze, die auf einer Grundfläche stehen; einen Balken, der zwischen der Säule und der Stütze vorgesehen ist; und einen Schieber, der auf dem Balken beweglich ist. Beispielsweise kann die Erfindung bei einer industriellen Maschine wie etwa einem Robotermanipulator mit einem Druckkolben eingesetzt werden, der ein Ende aufweist, an dem ein Bearbeitungswerkzeug oder dergleichen zum Bearbeiten eines Werkstücks angebracht ist. In einer solchen industriellen Maschine wird ein Z-Verschiebungsbetrag, der sich aus einer Temperaturänderung ergibt, berechnet, und die Position des Druckkolbens wird nach Maßgabe des berechneten Z-Verschiebungsbetrags eingestellt, so dass das Werkstück in einer geeigneten Position an diesem bearbeitet werden kann.
• Obwohl die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung einen Z-Verschiebungsbetrag auf der Grundlage des Ausdrucks (1) gemäß der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform berechnet, kann die Verschiebungsbetrag-Berechnungsvorrichtung 33 einen Z-Verschiebungsbetrag auf der Grundlage von beispielsweise einem primären Ausdruck von x oder einem quadrischen Ausdruck von x berechnen, wie etwa dem folgenden Ausdruck (8) oder (9). $$\left(\text{Z}-\text{Verschiebungsbetrag}\right)={\left({\text{X}}_0+\text{x}\right)}^2\times \left(\Delta \text{S}-\Delta \text{C}\right)/{\left({\text{X}}_0+{\text{X}}_1+{\text{X}}_2\right)}^2+\Delta \text{C}-\Delta \text{Z}$$

  

  $$\left(\text{Z}-\text{Verschiebungsbetrag}\right)={\left({\text{X}}_0+\text{x}\right)}^2\times \left(\Delta \text{S}-\Delta \text{C}\right)/\left({\text{X}}_0+{\text{X}}_1+{\text{X}}_2\right)+\Delta \text{C}-\Delta \text{Z}$$

  
• Obwohl zwei der Temperaturerfassungssensoren 226 jeweils an der Säule 221 und dem Druckkolben 224 vorgesehen sind und der Temperaturdetektor 32 die Durchschnittstemperatur der Säule 221 und die Durchschnittstemperatur des Druckkolbens 224 auf der Grundlage dieser Temperaturerfassungssensoren 226 berechnet, kann beispielsweise einer der Temperaturerfassungssensoren 226 jeweils an der Säule 221 und dem Druckkolben 226 in deren Mitte in Z-Achsen-Richtung vorgesehen sein. Obwohl zwei der Temperaturerfassungssensoren 226 jeweils an der Säule 221 und dem Druckkolben 224 vorgesehen sind, können beispielsweise drei oder mehr der Temperaturerfassungssensoren 226 vorgesehen sein. Wie vorstehend beschrieben, kann auch die Stütze 225 mit mehreren Temperaturerfassungssensoren 226 versehen sein.
• Darüber hinaus kann ein beliebiger spezifischer Aufbau oder ein beliebiges spezifisches Verfahren gemäß der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform auf geeignete Weise in einen anderen Aufbau oder dergleichen geändert werden, der mit einer Aufgabe der Erfindung innerhalb des Umfangs der Erfindung vereinbar ist.
• Merkmale, Bestandteile und spezifische Einzelheiten der Aufbauten der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen und Beispiele zu bilden, die für den jeweiligen Anwendungszweck optimiert sind. Soweit jene Modifikationen für einen Fachmann auf dem Gebiet leicht erkennbar sind, sollen sie der Kürze und Prägnanz der vorliegenden Beschreibung halber implizit durch die vorliegende Beschreibung offenbart sein, ohne explizit jede mögliche Kombination anzugeben.

Claims (4)

1. Industrielle Maschine mit: einer Grundfläche (211); einer Säule (221) und einer Stütze (225), die entlang einer Z-Achse senkrecht zur Grundfläche (211) stehen; einem Balken (222), der zwischen der Säule (221) und der Stütze (225) vorgesehen ist; einem Schieber (223), der auf dem Balken (222) beweglich ist; einem Druckkolben (224), der auf dem Schieber (223) in Z-Achsen-Richtung beweglich gehalten ist; einer Temperaturerfassungseinheit (226, 32), die eine Temperatur T_c der Säule (221), eine Temperatur T_s der Stütze (225) und eine Temperatur T_r des Druckkolbens (224) erfasst; einer Z-Achsen-Skala (224A), die am Druckkolben (224) vorgesehen und mit Gradeinteilungen zum Abmessen eines Bewegungsbetrags des Druckkolbens in Z-Achsen-Richtung versehen ist; einem Z-Detektor (223A), der am Schieber (223) vorgesehen ist, um die Gradeinteilungen der Z-Achsen-Skala abzulesen; und einer Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit (33), die einen Z-Achsen-Verschiebungsbetrag des Druckkolbens (224) in Z-Achsen-Richtung berechnet, der sich aus einer Temperaturänderung jeweils der Säule (221), der Stütze (225) und des Druckkolbens (224) ergibt, wobei die Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit (33) den Z-Achsen-Verschiebungsbetrag auf der Grundlage der Temperatur T_c der Säule (221), der Temperatur T_s der Stütze (225) und der Temperatur T_r des Druckkolbens (224), die von der Temperaturerfassungseinheit (226, 32) erfasst werden, von Bezugspositionsdaten, die eine Positionsbeziehung zwischen der Säule (221), der Stütze (225) und dem Druckkolben (224) angeben, wenn die Säule (221), die Stütze (225) und der Druckkolben (224) auf einer vorgegebenen Bezugstemperatur sind, eines Ausgleichsfaktors zum Berechnen eines Dimensionsänderungsbetrags ΔC der Säule (221), eines Dimensionsänderungsbetrags ΔS der Stütze (225) und eines Dimensionsänderungsbetrags ΔZ des Druckkolbens (224) in der Z-Achsen-Richtung, der sich aus der Temperaturänderung ergibt, und einer Positionskoordinate x des Schiebers (223) berechnet, wobei die Bezugspositionsdaten umfassen: einen Abstand L₁ von der Grundfläche zum Z-Detektor auf der Bezugstemperatur; einen Abstand L₂ von einem Ende des Druckkolbens (224) gegenüber der Grundfläche (211) zu einer festen Position der Z-Achsen-Skala im Druckkolben (224) auf der Bezugstemperatur; einen Abstand X₀ von einer Mittelachse der Säule (221) zu einer Mittelachse des Schiebers (223), wenn der Schieber (223) am nächsten zur Säule (221) eingestellt ist; einen Abstand X₁ von einer Mittelachse der Stütze (225) zur Mittelachse des Schiebers (223), wenn der Schieber (223) am nächsten zur Stütze eingestellt ist, und einen Abstand X₂, durch den der Schieber (223) in X-Achsen-Richtung bewegt werden kann, der Ausgleichsfaktor umfasst: einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_c für die Säule (221); einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_s für die Stütze (225); und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_r für den Druckkolben (224), und wobei die Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit (33) den Z-Achsen-Verschiebungsbetrag mittels des nachstehenden Ausdrucks berechnet: $$\left(\text{Z}-\text{Achsen}-\text{Verschiebungsbetrag}\right)={\left({\text{X}}_0+\text{x}\right)}^3\times \left(\Delta \text{S}-\Delta \text{C}\right)/{\left({\text{X}}_0+{\text{X}}_1+{\text{X}}_2\right)}^3+\Delta \text{C}-\Delta \text{Z}$$

   

   worin: ΔC = (T_c - T₀) × L₁ × α_c, ΔS = (T_s - T₀) × L₁ × α_s, ΔZ = (T_r - T₀) × L₂ × α_r, und T₀: die Bezugstemperatur ist.
2. Industrielle Maschine nach Anspruch 1, wobei die Temperaturerfassungseinheit (226, 32) eine Durchschnittstemperatur der Säule (221), eine Durchschnittstemperatur der Stütze (225) und eine Durchschnittstemperatur des Druckkolbens (224) berechnet.
3. Industrielle Maschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei die industrielle Maschine eine Messmaschine (1) ist, die ein auf der Grundfläche (211) angebrachtes Objekt mittels eines Kontaktpunkts misst, der am Ende des Druckkolbens (224) angebracht ist.
4. Industrielle Maschine nach Anspruch 3, weiterhin mit: einem Kompensator (34), der einen Z-Achsen-Messwert des von dem Kontaktpunkt gemessenen Objekts auf der Grundlage des von der Verschiebungsbetrag-Berechnungseinheit (33) berechneten Z-Achsen-Verschiebungsbetrags ausgleicht.

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