Hintergrund des Standes der Technik Background of the prior art
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Erfassungs-Vorrichtung und ein Erfassungs-Verfahren, und insbesondere eine Erfassungs-Vorrichtung und ein Erfassungs-Verfahren zum Nachweis eines Fehlers eines Mehrachsen-Werkzeug. The present disclosure relates to a detection apparatus and a detection method, and more particularly to a detection apparatus and a detection method for detecting a failure of a multi-axis tool.
Stand der Technik State of the art
Mit dem Fortschritt der industriellen Entwicklung kann ein Produkt mittels eines Maschinen-Werkzeuges verarbeitet werden so dass das Produkt den Anforderungen einer höchst effizienten Verarbeitung genügt. So kann beispielsweise ein mit drei bewegbaren Mechanismen auf drei linearen Achsen ausgestattetes Maschinen-Werkzeug ein Drei-Achsen Maschinen-Werkzeug werden. Darüber hinaus kann ein Maschinen-Werkzeug, bei dem drei existierende lineare Achsen mit zwei Rotationsachsen kombiniert wird, ein Fünf-Achsen Maschinen-Werkzeug werden, das bei einer immer komplexer werdenden Oberflächenbehandlung oder einer Verarbeitung einer Komponente mit komplexerem Aufbau eingesetzt wird, wie einem Ventilator-Blatt, einem Zylinder und so weiter. Derartige Fünf-Achsen Maschinen- Werkzeuge weisen die Eigenschaften auf, dass fünf Achsen gleichzeitig agieren können, so dass die Verarbeitungszeit des Produkts erheblich verringert und die Herstellungseffizienz gesteigert werden kann. Dies ist der Grund, warum Maschinen-Werkzeuge mit fünf Achsen die Aufmerksamkeit der Industrie auf sich gezogen haben und in der Industrie vermehrt zum Einsatz kommen. With the progress of industrial development, a product can be processed by means of a machine tool so that the product meets the requirements of highly efficient processing. For example, a machine tool equipped with three movable mechanisms on three linear axes can become a three-axis machine tool. Moreover, a machine tool combining three existing linear axes with two axes of rotation can become a five-axis machine tool used in an increasingly complex surface treatment or processing of a component of more complex construction, such as a fan Sheet, a cylinder and so on. Such five-axis machine tools have the characteristics that five axes can act simultaneously, so that the processing time of the product can be significantly reduced and the manufacturing efficiency can be increased. This is the reason why five-axis machine tools have caught the attention of industry and are increasingly used in industry.
Um den Anforderungen an ein hochqualitatives Produkt zu genügen gibt es zwei Arten, um das technische Niveau und die Präzision des vorstehend aufgeführten Mehrachsen-Werkzeuges zu verbessern. Die erste Art und Weise besteht darin, die Präzision des Gesamtaufbaus des Maschinen-Werkzeugs zu verbessern, wobei damit jedoch viel Zeit, Arbeitsaufwand und Geld vergeudet wird und den immanenten Bedarf der Industrie nicht schnell gelöst wird. Die zweite Art und Weise besteht darin einen Fehler des Maschinen-Werkzeugs zu erfassen, indem eine Erfassungs-Vorrichtung eingesetzt wird, um so die Präzision des Maschinen-Werkzeugs durch Fehler-Kompensation zu erhöhen. Die zweite Art und Weise ist nicht nur schnell sondern auch einfach, so dass die Industrie dazu tendiert, das technische Niveau und die Verarbeitungs-Präzision anzuheben, indem die Fehler des Maschinen-Werkzeugs erfasst werden. In order to meet the requirements of a high quality product, there are two ways to improve the technical level and precision of the above multi-axis tool. The first way is to improve the precision of the overall structure of the machine tool, but this would waste a lot of time, labor and money, and not solve the inherent needs of the industry quickly. The second way is to detect an error of the machine tool by using a detecting device so as to increase the precision of the machine tool by error compensation. The second way is not only fast but also simple, so that the industry tends to raise the technical level and the processing precision by detecting the defects of the machine tool.
Im Stand der Technik wurde vorgeschlagen, dass die Fehler der des vorstehend aufgeführten Fünf-Achsen-Maschinen-Werkzeugs unter Verwendung eines DBB (Doppel-Kugelsperre), einem Laser-Interferometer, einem elektronischen Niveau usw. erfasst werden. Diese Vorrichtungen können jedoch lediglich einen Fehler auf einer einzigen Achse erfassen und nicht einen Fehler auf mehreren Achsen gleichzeitig erhalten. Die Mehrachsen-synchronisierte Erfassung des Fünf-Achsen-Maschinen-Werkzeug ist daher noch zu verbessern. It has been proposed in the prior art that the errors of the above-mentioned five-axis machine tool are detected by using a DBB (Double Ball Lock), a laser interferometer, an electronic level and so forth. However, these devices can only detect an error on a single axis and not receive an error on multiple axes simultaneously. The multi-axis synchronized detection of the five-axis machine tool is therefore still to be improved.
ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY
Die vorliegende Erfindung liefert eine Fehler-Erfassungs-Vorrichtung, bei der zwei Lichtstrahlen emittiert werden zwischen denen ein spitzer Winkel definiert wird. Die zwei Lichtstrahlen gelangen in zwei Positionssensoren, so dass ein Mehrachsen-Fehler eines Mehrachsen-Werkzeugs gleichzeitig erfasst werden kann. The present invention provides an error detecting apparatus in which two light beams are emitted between which an acute angle is defined. The two light beams enter two position sensors so that a multi-axis error of a multi-axis tool can be detected simultaneously.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Fehler Erfassungs-Verfahren, um Mehrachsen-Fehler eines Mehrachsen-Werkzeug mittels der vorstehend aufgeführten Fehler-Erfassungs-Vorrichtung zu erfassen. The present invention provides an error detection method for detecting multi-axis errors of a multi-axis tool by means of the above-mentioned error detection device.
Die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird zur Erfassung von Fehlern des Mehrachsen-Werkzeugs eingesetzt. Das Mehrachsen-Werkzeug weist ein Rotationselement und ein Bewegungselement auf. Die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung umfasst ein optisches Element und eine Erfassungseinheit. Das optische Element ist an dem Rotationselement angeordnet und weist eine Reflektionsschicht auf, worin die Reflektionsschicht Licht in einer Richtung parallel zu einer Einfallsrichtung des Lichts zurück-reflektiert. Die Erfassungseinheit ist auf dem Bewegungselement angeordnet und ausgestaltet, einen ersten Lichtstrahl und einen zweiten Lichtstrahl auf das optische Element zu emittieren, worin der erste Lichtstrahl mit dem zweiten Lichtstrahl einen spitzen Winkel definiert. Die Erfassungseinheit umfasst einen ersten Positionssensor und einen zweiten Positionssensor. Während das optische Element mit dem Rotationselement gedreht wird und sich das Bewegungselement relativ zu dem Rotationselement bewegt, so dass sich die Erfassungseinheit und das optische Element auf der gleichen ringförmigen Umfangslinie bewegen, werden der erste und der zweite Lichtstrahl in das optische Element emittiert, und dann durch die Reflexionsschicht jeweils zu dem ersten Positionssensor und den zweiten Positionssensor reflektiert. Die Erfassungseinheit erfasst die Positionen des ersten und zweiten Lichtstrahls durch den ersten Positionssensor bzw. den zweiten Positionssensor, um eine Abweichung einer relativen Position zwischen den Rotationselement und dem Bodenelement zu erfassen. The error detection apparatus of the present invention is used to detect errors of the multi-axis tool. The multi-axis tool has a rotating member and a moving member. The error detection device comprises an optical element and a detection unit. The optical element is disposed on the rotation member and has a reflection layer, wherein the reflection layer reflects back light in a direction parallel to an incident direction of the light. The detection unit is disposed on the moving member and configured to emit a first light beam and a second light beam onto the optical element, wherein the first light beam defines an acute angle with the second light beam. The detection unit comprises a first position sensor and a second position sensor. While the optical element is rotated with the rotation member and the moving member moves relative to the rotation member so that the detection unit and the optical member move on the same annular peripheral line, the first and second light beams are emitted into the optical element, and then reflected by the reflective layer respectively to the first position sensor and the second position sensor. The detection unit detects the positions of the first and second light beams by the first position sensor and the second position sensor, respectively, to detect a deviation of a relative position between the rotation member and the floor member.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Fehler-Erfassungs-Verfahren, das eingesetzt wird, um unter Verwendung der Fehler-Erfassungs-Vorrichtung den Fehler des Mehrachsen-Werkzeugs zu erfassen. Das Mehrachsen-Werkzeug weist ein Rotationselement und ein Bodenelement auf. Die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung umfasst ein optisches Element und eine Erfassungseinheit. Das optische Element ist auf dem Rotationselement angebracht und weist eine Reflektionsschicht auf, worin die Reflektionsschicht Licht in eine Richtung parallel zu einer Einfallsrichtung des Lichts reflektiert. Die Erfassungseinheit befindet sich auf dem Bewegungselement und umfasst einen ersten Positionssensor und einen zweiten Positionssensor. Das Fehler-Erfassungs-Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Verwenden der Erfassungseinheit, um einen ersten Lichtstrahl und einen zweiten Lichtstrahl auf das optische Element zu emittieren, worin der erste Lichtstrahl mit dem zweiten Lichtstrahl einen spitzen Winkel definierte; drehen des Rotationselements und Bewegen des Bewegungselements relativ zu dem Rotationselement, so dass sich die Erfassungseinheit und das optische Element in der gleichen Umfangslinie bewegen, während die Erfassungseinheit den ersten Lichtstrahl und den zweiten Lichtstrahl in das optische Element emittieren und die Reflektionsschicht den ersten Lichtstrahl und den zweiten Lichtstrahl zu dem ersten Positionssensor bzw. dem zweiten Positionssensor zurück-reflektiert; und Verwenden des ersten Positionssensors bzw. des zweiten Positionssensors, um die Positionen des ersten Lichtstrahls und des zweiten Lichtstrahls zu erfassen, um eine Abweichung einer relativen Position zwischen dem Rotationselement und dem Bewegungselement zu erfassen. The present invention discloses an error detection method which is used to detect, using the error detection method. Device to detect the error of the multi-axis tool. The multi-axis tool has a rotary member and a bottom member. The error detection device comprises an optical element and a detection unit. The optical element is mounted on the rotation member and has a reflection layer, wherein the reflection layer reflects light in a direction parallel to an incident direction of the light. The detection unit is located on the moving element and comprises a first position sensor and a second position sensor. The error detection method includes the following steps:
Using the detection unit to emit a first light beam and a second light beam onto the optical element, wherein the first light beam defines an acute angle with the second light beam; rotating the rotating member and moving the moving member relative to the rotating member so that the detecting unit and the optical member move in the same circumferential line while the detecting unit emits the first light beam and the second light beam into the optical element and the reflecting layer transmits the first light beam and the first light beam second light beam reflected back to the first position sensor and the second position sensor, respectively; and using the first position sensor and the second position sensor, respectively, to detect the positions of the first light beam and the second light beam to detect a deviation of a relative position between the rotation member and the moving member.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Erfassungseinheit eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle, die ausgestaltet sind, den ersten Lichtstrahl bzw. den zweiten Lichtstrahl zu emittieren. In one embodiment of the present invention, the detection unit comprises a first light source and a second light source that are configured to emit the first light beam and the second light beam, respectively.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Erfassungseinheit eine Lichtquelle und einen Satz optischer Linsen, worin die Lichtquelle ausgestaltet ist, einen Lichtstrahl zu emittieren, der dann durch die optischen Linsen-Satz geleitet wird, um den ersten Lichtstrahl und den zweiten Lichtstrahl zu erzeugen. In one embodiment of the present invention, the detection unit comprises a light source and a set of optical lenses, wherein the light source is configured to emit a light beam, which is then passed through the optical lens set to produce the first light beam and the second light beam.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der erste Positionssensor eine erste Erfassungsseite und der zweite Positionssensor umfasst eine zweite Erfassungsseite. Während das optische Element mit dem Rotationselement um eine erste Rotationsachse des Mehrachsen-Werkzeugs gedreht wird, wobei die relative Position zwischen der Erfassungseinheit und dem optischen Element verändert wird, werden auf der ersten Erfassungsseite eine erste Abweichung und eine zweite Abweichung erfasst, wobei eine dritte Abweichung auf der zweiten Erfassungsseite erfasst wird. Die erste Abweichung, die zweite Abweichung und die dritte Abweichung werden zur Berechnung des Rotation-Fehlers des Rotationselement auf einer ersten linearen Ache verwendet, einer zweiten linearen Achse bzw. einer dritten linearen Achse des Mehrachsen-Werkzeuges verwendet. In one embodiment of the present invention, the first position sensor comprises a first detection side and the second position sensor comprises a second detection side. While the optical element is rotated with the rotation element about a first axis of rotation of the multi-axis tool, wherein the relative position between the detection unit and the optical element is changed, a first deviation and a second deviation are detected on the first detection side, wherein a third deviation is detected on the second acquisition page. The first deviation, the second deviation, and the third deviation are used to calculate the rotation error of the rotation element on a first linear axis, a second linear axis, and a third linear axis of the multi-axis tool, respectively.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht eine Erstreckungsrichtung des Bewegungselements senkrecht zu der ersten Rotationsachse, wobei die erste Rotationsachse parallel zu der dritten linearen Achse steht. In one embodiment of the present invention, an extension direction of the moving element is perpendicular to the first axis of rotation, wherein the first axis of rotation is parallel to the third linear axis.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steht die Erstreckungsrichtung des Bewegungselements parallel zu der ersten Rotationsachse, und die erste Rotationsachse ist parallel zu der dritten linearen Achse. In an embodiment of the present invention, the extension direction of the moving member is parallel to the first rotation axis, and the first rotation axis is parallel to the third linear axis.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Mehrachsen-Werkzeug weiter einen Rotationssitz, der um eine zweite Rotationsachse drehbar ist. Das Rotationselement ist auf dem Rotationssitz angeordnet. Die erste Rotationsachse verläuft parallel zu der dritten linearen Achse, während der Rotationssitz nicht gedreht wird, und die zweite Rotationsachse verläuft parallel zu der zweiten linearen Achse. In an embodiment of the present invention, the multi-axis tool further comprises a rotational seat rotatable about a second axis of rotation. The rotation element is arranged on the rotary seat. The first axis of rotation is parallel to the third linear axis, while the rotary seat is not rotated, and the second axis of rotation is parallel to the second linear axis.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das optische Element eine sphärische Linse, worin der Brechungsindex der sphärischen Linse 2 ist. In one embodiment of the present invention, the optical element is a spherical lens, wherein the refractive index of the spherical lens 2 is.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die vorstehend aufgeführte Erfassungseinheit eine Lichtquelle und einen Satz optischer Linsen. Der Satz optischer Linsen umfasst einen ersten PBS (polarisierten Lichtstrahl-Splitter), einen zweiten PBS, eine erste QWP (Viertelwellen-Platte) und eine zweite QWP. Der erste PBS ist zwischen der ersten QWP und der Lichtquelle angeordnet. Der erste Positionssensor und der zweite PBS sind jeweils auf zwei Seiten des ersten PBS angeordnet, und der zweite PBS ist zwischen der zweiten QWP und dem zweiten Positionssensor angeordnet. In an embodiment of the present invention, the above-mentioned detection unit comprises a light source and a set of optical lenses. The set of optical lenses includes a first PBS (polarized light beam splitter), a second PBS, a first QWP (quarter wave plate), and a second QWP. The first PBS is located between the first QWP and the light source. The first position sensor and the second PBS are respectively disposed on two sides of the first PBS, and the second PBS is disposed between the second QWP and the second position sensor.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Positionssensor eine QPD (Quadranten-Photodiode), ein CCD-Sensor (Ladungsträger gekoppelter Schaltungs-Sensor) oder ein CMOS-Sensor (Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Sensor), und der zweite Positionssensor ist ein ein-dimensionaler Positionssensor, ein zwei-dimensionaler Positionssensor oder ein Quadranten-Positionssensor. In one embodiment of the present invention, the first position sensor is a QPD (Quadrant Photodiode), a CCD (Charge Coupled Circuit Sensor), or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, and the second position sensor is on a one-dimensional position sensor, a two-dimensional position sensor or a quadrant position sensor.
Zusammenfassend, die zwei Lichtstrahlen der Erfassungseinheit der vorliegenden Erfindung werden durch die Reflektionsschicht reflektiert, und die reflektierten Lichtstrahlen gelangen in zwei Positionssensoren, so dass die zwei Positionssensoren ein Erfassungsergebnis erzeugen, das anzeigt, ob die relative Position zwischen dem optischen Element und der Erfassungseinheit verändert ist. Damit kann mit der Fehler-Erfassungs-Vorrichtung und dem Fehler-Erfassungs-Verfahren der vorliegenden Erfindung Mehrachsen-Fehler des Mehrachsen-Werkzeugs gleichzeitig erfasst werden, wobei der Mehrachsen-Fehler dazu verwendet werden kann, die Bewegung des Mehrachsen-Werkzeugs auszugleichen. In summary, the two light beams of the detection unit of the present invention are reflected by the reflection layer, and the reflected light beams enter two position sensors so that the two position sensors generate a detection result indicating whether the relative position between the optical element and the detection unit is changed. Thus, with the error detection apparatus and the error detection method of the present invention, multi-axis errors of the multi-axis tool can be detected simultaneously, and the multi-axis error can be used to compensate for the movement of the multi-axis tool.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Erfindung wird nun aus der ausführlichen Beschreibung, die hier lediglich zur Erläuterung gegeben wird, und daher die vorliegende Erfindung nicht begrenzt, besser verständlich und worin: The invention will now be understood from the detailed description, which is given here by way of illustration only, and therefore the present invention is not limited, better understood and in which:
1 ein schematisches Diagramm einer Fehler-Erfassungs-Vorrichtung ist, die an einem Mehrachsen-Werkzeug gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 1 Fig. 10 is a schematic diagram of an error detection apparatus used on a multi-axis tool according to a first preferred embodiment of the present invention.
2 ist ein teilweise vergrößertes Diagramm von Teil A der 1. 2 is a partially enlarged diagram of part A of 1 ,
3 ist ein schematisches Diagramm der Fehler-Erfassungs-Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 FIG. 10 is a schematic diagram of the error detection apparatus according to the first preferred embodiment of the present invention. FIG.
4 ist ein Flussdiagramm eines Fehler Erfassungs-Verfahrens gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 FIG. 10 is a flowchart of an error detection method according to the first preferred embodiment of the present invention. FIG.
5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren der in 2 gezeigten Fehler-Erfassungs-Vorrichtung, angewendet bei einem Mehrachsen-Werkzeug, zeigt. 5 is a schematic diagram illustrating a method of in 2 shown fault detection device used in a multi-axis tool, shows.
6 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, wie ein in 3 gezeigter erster Positionssensor und zweiter Positionssensor erfassen, ob eine Erfassungsentfernung verändert ist. 6 is a schematic diagram that shows how an in 3 shown first position sensor and second position sensor detect whether a detection distance is changed.
7 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zeigt, wie eine Fehler-Erfassungs-Vorrichtung bei einem Mehrachsen-Werkzeug gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 7 Fig. 10 is a schematic diagram showing a method of using an error detecting apparatus in a multi-axis tool according to a second preferred embodiment of the present invention.
8 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zeigt, wie eine Fehler-Erfassungs-Vorrichtung bei einem Mehrachsen-Werkzeug gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 8th FIG. 10 is a schematic diagram showing a method of using an error detecting apparatus in a multi-axis tool according to a third preferred embodiment of the present invention. FIG.
9 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, dass ein erster Lichtstrahl und ein zweiter Lichtstrahl durch ein in 3 gezeigtes optisches Element reflektiert wird. 9 is a schematic diagram showing that a first light beam and a second light beam through a in 3 shown optical element is reflected.
10 ist ein schematisches Diagramm einer Fehler-Erfassungs-Vorrichtung, die an einem Mehrachsen-Werkzeug gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 10 FIG. 10 is a schematic diagram of an error detection apparatus used on a multi-axis tool according to a fourth preferred embodiment of the present invention. FIG.
11 und 12 sind schematische Diagramme, die Verfahren der zwei unterschiedlichen Betriebszustände der Fehler-Erfassungs-Vorrichtung und des in 10 gezeigten Mehrachsen-Werkzeugs zeigen. 11 and 12 12 are schematic diagrams showing the procedures of the two different operation states of the error detection device and the in 10 show multi-axis tool shown.
13 ist ein schematisches Diagramm einer Fehler-Erfassungs-Vorrichtung, die an einem Mehrachsen-Werkzeug gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 13 Fig. 10 is a schematic diagram of an error detection apparatus used on a multi-axis tool according to a fifth preferred embodiment of the present invention.
14 und 15 sind schematische Diagramme, die Verfahren von zwei unterschiedlichen Betriebszuständen der Fehler-Erfassungs-Vorrichtung und des in 13 gezeigten Mehrachsen-Werkzeuges zeigen. 14 and 15 12 are schematic diagrams illustrating processes of two different operating states of the error detection device and the in 13 show multi-axis tool shown.
16 ist ein schematisches Diagramm einer Fehler-Erfassungs-Vorrichtung gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung. 16 Fig. 10 is a schematic diagram of an error detection apparatus according to a sixth aspect of the present invention.
AUSFÜHLRICHE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung klar, welche unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen gegeben wird, worin die gleichen Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. The present invention will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals designate like elements.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Fehler-Erfassungs-Vorrichtung, die bei einem Mehrachsen-Werkzeug gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 2 ist eine Teilvergrößerung von Teil A der 1. Zu den 1 und 2. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Fehler-Erfassungs-Vorrichtung 100 dazu verwendet Fehler eines Mehrachsen-Werkzeuges 1 zu erfassen, worin das Mehrachsen-Werkzeug 1 ein Rotationselement 10 aufweist und ein Bewegungselement 20. So kann das Mehrachsen-Werkzeug 1 beispielsweise eine Fünf-Achsen Schärfmaschine sein. Deren Rotationselement 10 kann eine Drehwelle sein, die um eine erste Rotationsachse A1 drehen kann, und das Bewegungselement 20 kann eine Spindel sein, die relativ zu dem Rotationselement 10 entlang einer ersten linearen Achse X, einer zweiten linearen Achse Y und einer dritten linearen Achse Z bewegt wird. In dieser Ausführungsform kann sich das Bewegungselement 20 entlang der ersten und zweiten linearen Achse X und Y bewegen und das Rotationselement 10 kann sich entlang der dritten linearen Achse Z bewegen, so dass sich das Bewegungselement 20 relativ zu dem Rotationselement 10 entlang der dritten linearen Achse Z bewegt. Die erste lineare Achse X, die zweite linear Achse Y und die dritte lineare Achse Z stehen senkrecht zueinander. 1 FIG. 10 is a schematic diagram of an error detection apparatus used in a multi-axis tool according to a first preferred embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial enlargement of part A of the 1 , To the 1 and 2 , In the present embodiment, an error detection device becomes 100 to do this uses a multi-axis tool error 1 to capture what the multi-axis tool 1 a rotation element 10 has and a movement element 20 , So can the multi-axis tool 1 for example, be a five-axis sharpening machine. Their rotation element 10 may be a rotary shaft that can rotate about a first axis of rotation A1, and the moving element 20 may be a spindle that is relative to the rotating element 10 along a first linear axis X, a second linear axis Y and a third linear axis Z is moved. In this Embodiment may be the moving element 20 along the first and second linear axes X and Y, and the rotation element 10 can move along the third linear axis Z, so that the moving element 20 relative to the rotation element 10 moved along the third linear axis Z. The first linear axis X, the second linear axis Y and the third linear axis Z are perpendicular to each other.
3 ist ein schematisches Diagramm der in 2 gezeigten Fehler-Erfassungs-Vorrichtung. Zu den 2 und 3. Um das Diagramm einfach verständlich zu machen, werden einige Komponenten der in 3 gezeigten Fehler-Erfassungs-Vorrichtung 100 weggelassen. Die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung 100 umfasst ein Hüllen-Element 110, eine Lichtquelle 120, einen Satz optischer Linsen 130, ein optisches Element 140, einen erste Positionssensor 150 und einen zweiten Positionssensor 160. Das Hüllen-Element 110 ist an dem Bewegungselement 20 angebracht. Die Lichtquelle 120, der Satz optischer Linsen 130, der erste Positionssensor 150 und der zweite Positionssensor 160 sind in dem Hüllen-Element 110 angeordnet, um eine Erfassungseinheit 170 darzustellen, und die Lichtquelle 120 ist ausgestaltet, einen Lichtstrahl 122 zu emittieren. Die Lichtquelle 120 kann vorzugsweise eine Laserdiode oder ein Helium-Neon Laser sein, so dass der emittierte Lichtstrahl 122 einen hohen Richtfaktor und eine hohe Kohärenz aufweist. Gelangt der Lichtstrahl 122 durch den Satz optischer Linsen 130, dann werden ein erster Lichtstrahl 122a bzw. ein zweiter Lichtstrahl 122b erzeugt. So kann beispielsweise der erste Lichtstrahl 122a ein geradeaus gerichteter Lichtstrahl sein, wie in 3 gezeigt ist, und der zweite Lichtstrahl 122b kann ein schräg verlaufender Lichtstrahl sein, wie in 3 gezeigt ist. Das optische Element 140, das auf dem Rotationselement 10 angeordnet ist, weist eine Reflektionsschicht 142 auf, wobei das Material der Reflektionsschicht 142 Aluminium oder Kupfer sein kann. Das optische Element 140 und die Lichtquelle 120 sind voneinander durch eine Erfassungs-Entfernung D1 beabstandet. Der erste Positionssensor 150 und der zweite Positionssensor 160 sind jeweils auf den beiden seitlichen Seiten der Lichtquelle 120 angeordnet. 3 is a schematic diagram of the in 2 shown fault detection device. To the 2 and 3 , To make the diagram easy to understand, some components of the 3 shown fault detection device 100 omitted. The error detection device 100 includes a sheath element 110 , a light source 120 , a set of optical lenses 130 , an optical element 140 , a first position sensor 150 and a second position sensor 160 , The sheath element 110 is on the movement element 20 appropriate. The light source 120 , the set of optical lenses 130 , the first position sensor 150 and the second position sensor 160 are in the shell element 110 arranged to a registration unit 170 represent, and the light source 120 is designed, a ray of light 122 to emit. The light source 120 may preferably be a laser diode or a helium-neon laser, so that the emitted light beam 122 has a high directivity and high coherence. If the light beam 122 through the set of optical lenses 130 , then become a first ray of light 122a or a second light beam 122b generated. For example, the first light beam 122a be a straight line of light, as in 3 is shown, and the second light beam 122b may be a slanting beam of light, as in 3 is shown. The optical element 140 that on the rotation element 10 is arranged, has a reflection layer 142 on, wherein the material of the reflection layer 142 Aluminum or copper can be. The optical element 140 and the light source 120 are spaced from each other by a detection distance D1. The first position sensor 150 and the second position sensor 160 are each on the two lateral sides of the light source 120 arranged.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das optische Element 140 eine sphärische Linse und die Hälfte ihrer äußeren Oberfläche weist eine Dampfbeschichtung mit einer Aluminiumfolie oder einer Kupferfolie auf (d.h. die Reflektionsschicht 142). Das optische Element 140 wird auch als Katzenaugen-Reflektor bezeichnet. Die sphärische Linse weist einen Brechungsindex von 2 auf, so dass Licht, das in die sphärische Linse gelangt, durch die Reflektionsschicht 142 parallel zur Lichteinfallsrichtung reflektiert wird. Das optische Element 140 ist jedoch nicht auf die durch die vorliegende Erfindung aufgezeigte sphärische Linse beschränkt und kann auch jedes andere optische Element sein, das Licht parallel zum einfallenden Licht reflektiert. So kann beispielsweise das optische Element au seiner größeren halben sphärischen Linse und einer kleineren halben sphärischen Linse zusammengesetzt sein, oder das optische Element besteht aus einer konvexen Linse und einer konkaven Linse. In the present embodiment, the optical element is 140 a spherical lens and half of its outer surface has a vapor coating with an aluminum foil or a copper foil (ie, the reflection layer 142 ). The optical element 140 is also referred to as cat's eye reflector. The spherical lens has a refractive index of 2 so that light entering the spherical lens passes through the reflective layer 142 is reflected parallel to the light incident direction. The optical element 140 however, it is not limited to the spherical lens shown by the present invention and may be any other optical element that reflects light parallel to the incident light. For example, the optical element may be composed of its larger half spherical lens and a smaller half spherical lens, or the optical element may consist of a convex lens and a concave lens.
9 zeigt einen Lichtweg des in 3 gezeigten ersten Lichtstrahls 122a und des zweiten Lichtstrahls 122b. Zu den 3 und 9. Es ist erwähnenswert, dass die Art und Weise des Einfalls und der Reflektion des ersten Lichtstrahls 122a vergleichbar ist zu der des zweiten Lichtstrahls 122b, so dass die Lichtwege der zwei Lichtstrahlen, die in das optische Element 140 gelangen und von dem optischen Element 140 reflektiert werden, durch den gleichen Lichtweg in 9 dargestellt sind. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Brechungsindex des Materials des optischen Elements 140 2. Gelangen der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b in das optische Element 140 und fokussieren dann im Zentrum der Reflektionsschicht 142, dann ist eine Einfallsrichtung D4 und eine Ausgangsrichtung D5 des erstes Lichtstrahl 122a parallel zueinander, und die Einfallsrichtung D4 und die Ausgangsrichtung D5 des zweiten Lichtstrahl 122b sind ebenfalls parallel zueinander. Somit kann das optische Element das einfallende Licht und das vom dem ersten Lichtstrahl 122a abgeleitete reflektierte Licht parallel zueinander ausrichten, und weiter das einfallende Licht und das von dem zweiten Lichtstrahl 122b abgeleitete reflektierte Licht parallel zueinander ausrichten, was die Erfassungspräzision der Fehler-Erfassungs-Vorrichtung 100 unterstützt. 9 shows a light path of the in 3 shown first light beam 122a and the second light beam 122b , To the 3 and 9 , It is worth noting that the way of incidence and reflection of the first light beam 122a comparable to that of the second light beam 122b so that the light paths of the two beams of light, which are in the optical element 140 arrive and from the optical element 140 be reflected through the same light path in 9 are shown. In the present embodiment, the refractive index of the material of the optical element is 140 2. Get the first light beam 122a and the second light beam 122b in the optical element 140 and then focus in the center of the reflection layer 142 , then an incident direction D4 and an output direction D5 of the first light beam 122a parallel to each other, and the incident direction D4 and the output direction D5 of the second light beam 122b are also parallel to each other. Thus, the optical element can receive the incident light and that from the first light beam 122a Aligned reflected light parallel to each other, and further the incident light and the second light beam 122b aligned reflected light parallel to each other, which is the detection precision of the error detection device 100 supported.
Wie vorstehend aufgeführt werden, wenn das Rotationselement 10 um die erste Rotationsachse A1 bewegt wird und das Bewegungselement 20 mit dem Rotationselement 10 in Wechselwirkung tritt, um sich entlang der ersten linearen Achse X und der zweiten linearen Achse Y zu bewegen, so dass sich die Erfassungseinheit 170 und das optische Element 140 auf der gleichen ringförmigen Umlaufbahn bewegen (d.h. sie werden entlang eines gedachten Kreises oder Kreisbogens bewegt), der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b in das optische Element 140 emittiert und dann durch die Reflektionsschicht 142 reflektiert, wobei ein spitzer Winkel θ zwischen dem ersten Lichtstrahl 122a und dem zweiten Lichtstrahl 122b definiert wird. Anschließend werden der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b in den ersten Positionssensor 150 bzw. den zweiten Positionssensor 160 emittiert, worauf der erste Positionssensor 150 und der zweite Positionssensor 160 ein Erfassungsergebnis erzeugen, das anzeigt, ob sich die Erfasssungs-Entfernung D1 verändert hat. As stated above, when the rotation element 10 is moved about the first axis of rotation A1 and the moving element 20 with the rotation element 10 interacts to move along the first linear axis X and the second linear axis Y, so that the detection unit 170 and the optical element 140 move in the same circular orbit (ie they are moved along an imaginary circle or arc), the first light beam 122a and the second light beam 122b in the optical element 140 emitted and then through the reflection layer 142 reflected, wherein an acute angle θ between the first light beam 122a and the second light beam 122b is defined. Subsequently, the first light beam 122a and the second light beam 122b in the first position sensor 150 or the second position sensor 160 emitted, whereupon the first position sensor 150 and the second position sensor 160 generate a detection result indicating whether the detection distance D1 has changed.
Eine ideale ringförmige Umlaufbahn zeigt, dass sich ein sich bewegender Punkt immer in einer festen Entfernung hinsichtlich eines Fixpunktes bewegt. Eine tatsächliche ringförmige Umlaufbahn kann jedoch durch verschiedene Unschärfen des Maschinen-Werkzeugs beeinflusst werden, so dass eine nicht-ideale Umlaufbahn resultiert. Ein derartiger Effekt wird als Bewegungs-Fehler bezeichnet. In der vorliegenden Erfindung wird die Bewegungsbahn der Erfassungseinheit 170, die das Bewegungselement 20 begleitet, als die ideale ringförmige Umlaufbahn angesehen, wobei die Umlaufbahn des optischen Elements 140, die das Rotationselement 10 begleitet, als die tatsächliche ringförmige Umlaufbahn angesehen wird, wobei der Bahnfehler des optischen Elements 140 erfasst werden kann. An ideal annular orbit shows that a moving point always moves at a fixed distance with respect to a fixed point. However, an actual annular orbit may be affected by various blurring of the machine tool, resulting in a non-ideal orbit. Such an effect is called a motion error. In the present invention, the trajectory of the detection unit becomes 170 that the moving element 20 accompanied, regarded as the ideal annular orbit, wherein the orbit of the optical element 140 that the rotation element 10 accompanied, as the actual annular orbit is considered, wherein the path error of the optical element 140 can be detected.
Wird die Erfassungs-Entfernung D1 verändert, dann bedeutet dies, dass die relative Position zwischen dem optischen Element 140 und der Lichtquelle 120 auf mindestens einer der linearen Achsen X, Y und Z verändert ist. D.h. die Rotation des Rotationselements 10 kann eine Abweichung auf mindestens einer der linearen Achsen X, Y und Z erzeugen. Wird das Rotationselement 10 um die erste Rotationsachse A1 gedreht, dann kann das von dem ersten Positionssensor 150 und dem zweiten Positionssensor 160 erzeugte Erfassungs-Ergebnis den Fehler der Rotation des Rotationselements 10 auf der ersten linearen Achse X, der zweite linearen Achse Y und der dritten linearen Achse Z anzeigen, welche die Abweichungs-Entfernungen darstellen, durch die das optische Element 140 von dem gedachten Kreis oder der Umlaufbahn versetzt ist. Dadurch, d.h. über die Art, wie die zwei reflektierten Lichtstrahlen (der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b) jeweils in den ersten Positionssensor 150 und den zweiten Positionssensor 160 gelangen, können Abwiechungen der mehreren linearen Achsen des Rotationselements 10 gleichzeitig erfasst werden. Darüber hinaus werden der erste Lichtstrahl 122a bzw. der zweite Lichtstrahl 122b durch die Reflektionsschicht 142 zu dem ersten Positionssensor 150 und dem zweite Positionssensor 160 reflektiert, wobei der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl einen spitzen Winkel θ definieren, wodurch die Anforderungen an den Innenraum des Hüllen-Elements 110 wirksam reduziert werden können. Aufgrund dieses Aufbaus kann das durch das Hüllen-Element 110 erforderliche Volumen ebenfalls reduziert werden, was eine Verkleinerung einer in einem Mehrachsen-Werkzeug 1 zu installierenden Fehler-Erfassungs-Vorrichtung 100 erleichtert. If the detection distance D1 is changed, this means that the relative position between the optical element 140 and the light source 120 on at least one of the linear axes X, Y and Z is changed. That is, the rotation of the rotary element 10 may produce a deviation on at least one of the X, Y and Z linear axes. Becomes the rotation element 10 rotated about the first axis of rotation A1, then that of the first position sensor 150 and the second position sensor 160 generated detection result the error of rotation of the rotation element 10 on the first linear axis X, the second linear axis Y and the third linear axis Z indicating the deviation distances through which the optical element 140 is offset from the imaginary circle or orbit. Thereby, ie the way in which the two reflected light beams (the first light beam 122a and the second light beam 122b ) each in the first position sensor 150 and the second position sensor 160 can be Abschlungen the multiple linear axes of the rotary element 10 be recorded at the same time. In addition, the first light beam 122a or the second light beam 122b through the reflection layer 142 to the first position sensor 150 and the second position sensor 160 wherein the first light beam and the second light beam define an acute angle θ, thereby reducing the requirements for the interior of the sheath element 110 can be effectively reduced. Because of this construction, this can be done by the sheath element 110 Required volumes are also reduced, resulting in a reduction of one in a multi-axis tool 1 fault detection device to be installed 100 facilitated.
4 ist ein Flussdiagramm eines Fehler Erfassungs-Verfahren, das bei einer erfindungsgemäßen Fehler-Erfassungs-Vorrichtung eingesetzt wird. 5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren der in 2 gezeigten Fehler-Erfassungs-Vorrichtung beim Einsatz an einem Mehrachsen-Werkzeug zeigt. Zu den 3 bis 5. Ausführlich erläutert wird das Hüllen-Element 110 auf dem Bewegungselement 20 des Mehrachsen- Werkzeug 1 angebracht und das optische Element 140 wird auf dem Rotationselement 10 des Mehrachsen-Werkzeugs 1 angebracht. Nachdem die Erfassungs-Entfernung D1 zwischen der Lichtquelle 120 und dem optischen Element 140 eingestellt wurde, kann die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung 100 den Erfassungsprozess beginnen. Zuerst gelangt in Schritt S110, der Lichtstrahl 122 der Lichtquelle 120 durch den Satz optischer Linsen 130, um einen ersten Lichtstrahl 122a und einen zweiten Lichtstrahl 122b zu erzeugen. Das Rotationselement 10 wird um die erste Rotationsachse A1 gedreht und das Bewegungselement 20 wird entlang der ersten linearen Achse X und der zweiten linearen Achse Y gemäß der Rotation des Rotationselements 10 bewegt, so dass das Bewegungselement 20 entlang des Rotationsweges des Rotationselements 10 bewegt wird, wobei der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b kontinuierlich in das optische Element 140 emittiert werden. 4 FIG. 10 is a flowchart of an error detection method used in an error detection apparatus according to the present invention. 5 is a schematic diagram illustrating a method of in 2 shown fault detection device when used on a multi-axis tool. To the 3 to 5 , The sheath element is explained in detail 110 on the movement element 20 of the multi-axis tool 1 attached and the optical element 140 becomes on the rotation element 10 of the multi-axis tool 1 appropriate. After the detection distance D1 between the light source 120 and the optical element 140 has been set, the error detection device 100 begin the capture process. First, in step S110, the light beam passes 122 the light source 120 through the set of optical lenses 130 to get a first ray of light 122a and a second light beam 122b to create. The rotation element 10 is rotated about the first axis of rotation A1 and the moving element 20 becomes along the first linear axis X and the second linear axis Y according to the rotation of the rotary member 10 moves, leaving the moving element 20 along the rotation path of the rotary member 10 is moved, wherein the first light beam 122a and the second light beam 122b continuously in the optical element 140 be emitted.
Anschließend werden in Schritt S120, nachdem der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b in das optische Element 140 gelangt sind, diese durch die Reflektionsschicht 142 des optischen Elements 140 reflektiert und die zwei reflektierten Lichtstrahlen definieren einen spitzen Winkel θ. Gelangt der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b erneut durch den Satz optischer Linsen 130, dann wird der erste Lichtstrahl 122a in den ersten Positionssensor 150 emittiert und der zweite Lichtstrahl 122b in den zweiten Positionssensor 160. Subsequently, in step S120, after the first light beam 122a and the second light beam 122b in the optical element 140 have passed, this through the reflection layer 142 of the optical element 140 reflected and the two reflected light beams define an acute angle θ. Get the first light beam 122a and the second light beam 122b again through the set of optical lenses 130 , then becomes the first ray of light 122a in the first position sensor 150 emitted and the second light beam 122b in the second position sensor 160 ,
Anschließend erzeugen in Schritt S130 der erste Positionssensor 150 und der zweite Positionssensor 160 ein Erfassungs-Ergebnis, indem erfasst wird, ob die Erfassungs-Entfernung D1 verändert ist. Anhand dieses Verfahrens kann während der Rotation des Rotationselements 10 die auf jeder linear Achse erzeugte Abweichung erfasst werden. Subsequently, in step S130, the first position sensor generates 150 and the second position sensor 160 a detection result by detecting whether the detection distance D1 is changed. On the basis of this method, during the rotation of the rotary element 10 the deviation generated on each linear axis is detected.
6 ist ein schematisches Diagramm, das zeigt, wie der in 3 gezeigte erste Positionssensor und zweite Positionssensor erfassen, ob die Erfassungs-Entfernung verändert ist. Zu den 2, 3 und 6. Der erste Positionssensor 150 und der zweite Positionssensor 160 können vorzugsweise ein Quadranten-Photodioden-Detektor sein. Der erste Positionssensor 150 jedoch auch ein CCD Sensor (Ladungs-gekoppelter Einrichtungs-Sensor) oder ein CMOS Sensor (Komplementäres Metalloxid Halbleiter-Sensor) sein, und der zweite Positionssensor 160 kann ebenfalls ein ein-dimensionaler Positionssensor oder ein zwei-dimensionaler Positionssensor sein. Darüber hinaus weist der erste Positionssensor 150 eine erste Erfassungs-Seite 152 auf, und der zweite Positionssensor 160 weist eine zweite Erfassungsseite 162 auf. Wird das optische Element 140 mit dem Rotationselement 10 um die erste Rotationsachse A1 gedreht, dann werden der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b durch das optische Element 140 reflektiert und gelangen zu der ersten Erfassungsseite 152 bzw. der zweiten Erfassungsseite 162. 6 is a schematic diagram that shows how the in 3 shown first position sensor and second position sensor detect whether the detection distance is changed. To the 2 . 3 and 6 , The first position sensor 150 and the second position sensor 160 may preferably be a quadrant photodiode detector. The first position sensor 150 however, it may also be a CCD sensor (charge-coupled device sensor) or a CMOS sensor (complementary metal oxide semiconductor sensor), and the second position sensor 160 may also be a one-dimensional position sensor or a two-dimensional position sensor. In addition, the first position sensor points 150 a first entry page 152 on, and the second position sensor 160 has a second entry page 162 on. Becomes the optical element 140 with the rotating member 10 rotated about the first axis of rotation A1, then the first light beam 122a and the second light beam 122b through the optical element 140 reflected and arrive at the first detection page 152 or the second entry page 162 ,
Weist das Rotationselement 10 sowohl auf der ersten linearen Achse X und der zweiten linearen Achse Y Abweichungen auf, und wird die Erfassungs-Entfernung D1 zwischen der Lichtquelle 120 und dem optischen Element 140 verändert, nachdem der erste Lichtstrahl 122a zu der ersten Erfassungsseite 152 gelangt, dann werden eine erste Abweichung P1 und eine zweite Abweichung P2 gemäß den Einfallspunkt P des ersten Lichtstrahl 122a und den ursprünglichen Punkt O auf der ersten Erfassungsseite 152 gebildet. Dies ist in dem oberen und mittleren Teil der drei Figuren von 6 hinsichtlich des ersten Positionsensors 150 gezeigt. Die erste Abweichung P1 zeigt den Fehler, der auf der ersten linearen Achse X auftrat und durch den ersten Positionssensor 150 während der Rotation des Rotationselements 10 erfasst wurde, und die zweite Abweichung P2 zeigt den Fehler, der auf der zweiten linear Achse Y auftrat und durch den ersten Positionssensor 150 während der Rotation des Rotationselements 10 erfasst wurde. Der Fehler auf der zweiten linearen Achse Y wird als Beispiel zur weiteren Erläuterung genommen. Wird das optische Element 140 in einer geringen Entfernung d in positive Richtung der zweiten linearen Achse Y versetzt, dann wird dessen ausgehendes Licht in der kurzen Richtung d in negativer Richtung der zweiten linearen Achse Y versetzt, wobei die Entfernung auf der zweiten linearen Achse Y zwischen dem einfallenden Licht und dem ausgehenden Licht gleich 2d ist. Indicates the rotation element 10 on both the first linear axis X and the second linear axis Y deviations, and the detection distance D1 between the light source 120 and the optical element 140 changed after the first light beam 122a to the first entry page 152 Then, a first deviation P1 and a second deviation P2 according to the point of incidence P of the first light beam 122a and the original point O on the first detection side 152 educated. This is in the upper and middle part of the three figures of 6 with respect to the first position sensor 150 shown. The first deviation P1 shows the error that occurred on the first linear axis X and the first position sensor 150 during rotation of the rotary element 10 was detected, and the second deviation P2 shows the error that occurred on the second linear axis Y and by the first position sensor 150 during rotation of the rotary element 10 was recorded. The error on the second linear axis Y is taken as an example for further explanation. Becomes the optical element 140 is offset in the positive direction of the second linear axis Y at a small distance d, then its outgoing light in the short direction d is displaced in the negative direction of the second linear axis Y, the distance on the second linear axis Y between the incident light and the equal to outgoing light 2d is.
Das optische Element 140 dreht sich zusammen mit dem Rotationselement 10, wobei der durch das optische Element 140 reflektierte erste Lichtstrahl 122a parallel zu der dritten linearen Achse Z verläuft, so dass der Ausfallspunkt P des ersten Lichtstrahls 122a mit dem Urpsungspunkt O der ersten Erfassungsseite 152 überlappt, wenn das Rotationselement 10 die Abweichung nur auf der dritten linearen Achse Z aufweist, wie im unteren Teil der drei Figuren von 6 hinsichtich des ersten Positionssensors 150 gezeigt ist. D.h. der Fehler der dritten linearen Achse Z kann aufgrund der Position des ersten Lichtstrahl 122a auf der ersten Erfassungsseite 152 nicht erfasst werden, so dass der zweite Lichtstrahl 122b, der zur dritten linearen Achse Z nicht parallel verläuft, zur Erfassung des Fehlers auf der dritten linearen Achse Z erforderlich ist. Nachdem der zweite Lichtstrahl 122b an bzw. in die zweite Erfassungsseite 162 gelangt, existiert eine dritte Abweichung P3 zwischen dem Einfallspunkt P des zweiten Lichtstrahls 122b und dem Ursprungspunkt O der zweiten Erfassungsseite 162. Dies ist im unteren Teil der wie Figuren von 6 hinsichtlich des zweiten Positionssensors 160 gezeigt. Die dritte Abweichung P3 kann dazu verwendet werden, um den Fehler der dritten linearen Achse Z während der Rotation des Rotationselements 10 zu berechnen. The optical element 140 rotates together with the rotation element 10 , wherein the through the optical element 140 reflected first light beam 122a parallel to the third linear axis Z, so that the point of origin P of the first light beam 122a with the extraction point O of the first detection side 152 overlaps when the rotation element 10 the deviation has only on the third linear axis Z, as in the lower part of the three figures of 6 regarding the first position sensor 150 is shown. That is, the error of the third linear axis Z may be due to the position of the first light beam 122a on the first entry page 152 not be detected, so that the second light beam 122b , which is not parallel to the third linear axis Z, is required to detect the error on the third linear axis Z. After the second light beam 122b on or in the second detection page 162 passes, exists a third deviation P3 between the point of incidence P of the second light beam 122b and the origin point O of the second detection side 162 , This is in the lower part of how figures of 6 with respect to the second position sensor 160 shown. The third deviation P3 may be used to correct the error of the third linear axis Z during the rotation of the rotation element 10 to calculate.
Ausführlich erläutert verläuft der zweite Lichtstrahl 122b der vorliegenden Ausführungsform parallel zur Y-Z Ebene. Wird das Rotationselement 10 lediglich um eine kurze Entfernung dz auf der dritten linearen Achse Z versetzt, dann wird die dritte Abweichung P3 gemäß der Formel: P3 = dz·sinθ berechnet. Wird das Rotationselement 10 auf der zweiten linearen Achse Y um kurze Entfernungen dy und dz bzw. auf der dritten linearen Achse Z versetzt, dann wird die dritte Abweichung P3 gemäß der Formeua: P3 = dy·cosθ + dz·sinθ berechnet. Die zweite Abweichung P2 (d.h. dy in der vorstehend aufgeführten Formel), die durch die erste Erfassungsseite 152 erfasst wurde, kann in der Formel durch dz ersetzt werden. Verläuft der zweite Lichtstrahl 122b parallel zur X-Z Ebene, dann kann die Formel P3 = dx·cosθ + dz·sinθ verwendet werden, wobei die erste Abweichung P1 (d.h. dx in der vorstehend aufgeführten Formel), die durch die erste Erfassungsseite 152 erfasst wurde, in der Formel ersetzt werden kann, um eine Abweichungs-Entfernung dz des Rotationselements 10 auf der dritten linearen Achse Z zu werden. Explained in detail, the second light beam runs 122b the present embodiment parallel to the YZ plane. Becomes the rotation element 10 only a short distance z d in the third linear axis Z offset, then the third differential P3 according to the formula: P3 = d z · sinθ calculated. Becomes the rotation element 10 on the second linear axis Y y d to short distances and offset d z or on the third linear axis Z, then the third differential P3 according to the Formeua: P3 = d · cos y + z d · sinθ calculated. The second deviation P2 (ie d y in the above formula), passing through the first detection side 152 has been detected in the formula may be replaced by d z. Runs the second light beam 122b parallel to the XZ plane, then the formula P3 = d · cos x + d z · sinθ be used, wherein the first deviation P1 (ie, d x in the formula listed above), the first page by the detecting 152 in the formula can be replaced by a deviation distance d z of the rotation element 10 to become Z on the third linear axis.
Andererseits hat sich, nachdem der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b in die erste Erfassungsseite 152 des ersten Positionssensor 150 bzw. die zweite Erfassungsseite 162 des zweite Positionssensor 160 gelangen, die Erfassungs-Entfernung D1 zwischen der Lichtquelle 120 und dem optischen Element 140 nicht verändert, wenn der Einfallspunkt des ersten Lichtstrahls 122a mit dem Ursprungspunkt O auf der ersten Erfassungsseite 152 überlappt, und der Einfallspunkt P des zweiten Lichtstrahls 122b mit dem Ursprungspunkt O auf der zweiten Erfassungsseite 162 überlappt. In anderen Worten erfolgte während der Rotation des Rotationselements 10 keine Abweichung auf einer linearen Achse. On the other hand, after the first light beam 122a and the second light beam 122b in the first entry page 152 of the first position sensor 150 or the second entry page 162 of the second position sensor 160 get the detection distance D1 between the light source 120 and the optical element 140 not changed when the point of incidence of the first light beam 122a with the origin O on the first detection side 152 overlaps, and the point of incidence P of the second light beam 122b with the origin point O on the second detection side 162 overlaps. In other words, during the rotation of the rotation element 10 no deviation on a linear axis.
Infolgedessen können durch Emittieren des ersten Lichtstrahls 122a und des zweiten Lichtstrahls 122b in den ersten Positionssensor 150 bzw. den zweiten Positionssensor 160 die Abweichungen auf den drei linearen Achsen gleichzeitig erhalten werden. Nachdem die erste Abweichung P1, die zweite Abweichung P2 und die dritte Abweichung P3 kompensiert wurden, kann der Fehler des Mehrachsen-Werkzeugs 1 korrigiert werden, so dass die Präzision des Mehrachsen-Werkzeuges 1 beibehalten werden kann. As a result, by emitting the first light beam 122a and the second light beam 122b in the first position sensor 150 or the second position sensor 160 the deviations on the three linear axes are obtained simultaneously. After the first deviation P1, the second deviation P2 and the third deviation P3 have been compensated, the error of the multi-axis tool can 1 be corrected, so that the precision of the multi-axis tool 1 can be maintained.
Daneben verläuft die Erstreckungsrichtung D2 (D2 ist parallel zur ersten Rotationsachse A1) des Rotationselements 10 des Mehrachsen-Werkzeugs 1 in der vorliegenden Ausführungsform senkrecht zu der Erstreckungsrichtung D3 des Bewegungselements 20, und die erste Rotationsachse A1 verläuft parallel zu der dritten linearen Achse Z. Die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung und das Verfahren der vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen Einsatz bei dem wie vorstehend aufgeführt aufgebauten Mehrachsen-Werkzeug beschränkt, sondern kann vielmehr bei dem Mehrachsen-Werkzeug der zweiten bis fünften bevorzugten Ausführungsform in der folgenden Beschreibung eingesetzt werden. In addition, the extension direction D2 (D2 is parallel to the first axis of rotation A1) of the rotary element extends 10 of the multi-axis tool 1 in the present embodiment, perpendicular to the extending direction D3 of the moving member 20 and the first rotation axis A1 are parallel to the third linear axis Z. However, the error detection device and method of the present invention is not limited to use in the multi-axis tool constructed as mentioned above, but may be multi-axis Tool of the second to fifth preferred embodiments will be used in the following description.
7 ist ein schematisches Diagramm, das ein bei einem Mehrachsen-Werkzeug eingesetztes Verfahren einer Fehler-Erfassungs-Vorrichtung gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In den 2, 5 und 7. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Mehrachsen-Werkzeug 1a vergleichbar zu dem Mehrachsen-Werkzeug 1 in 5, worin die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Elemente bezeichnen und deren ausführliche Beschreibung weggelassen wird. Die Erstreckungsrichtung D2 (D2 ist parallel zu der ersten Rotationsachse A1) des Rotationselements 10 des Mehrachsen-Werkzeugs 1a verläuft in der vorliegenden Ausführungsform parallel zu der Erstreckungsrichtung D3 des Bewegungselements 20, und die erste Rotationsachse A1 parallel zu der dritten linearen Achse Z. nachdem die in 4 gezeigten Schritte der Fehler Erfassungs-Verfahren ausgeführt wurden, kann der auf jeder linearen Achse während der Rotation des Rotationselements 10 aufgetretene Fehler erhalten werden. Der Unterschied zwischen dem Mehrachsen-Werkzeug 1a der zweiten Ausführungsform und dem Mehrachsen-Werkzeug 1 von 5 besteht darin, dass das Bewegungselement 20 dieser Ausführungsform dem Rotationselement 10 gegenüberliegt, worin das in 5 gezeigte Bewegungselement 20 disposed auf den seitlichen Seiten des Rotationselements 10 angeordnet ist. Darüber hinaus ist das Erfassungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform das gleiche wie in in 5 gezeigt, wobei Fehler des Rotationselements 10 derart erfasst werden, dass das Bewegungselement relativ zu dem Rotationselement entlang zwei linearen Achsen bewegt wird und das Rotationselement um eine Rotationsachse gedreht wird. 7 FIG. 10 is a schematic diagram showing a multi-axis tooling method of an error detection apparatus according to the second preferred embodiment of the present invention. FIG. In the 2 . 5 and 7 , In the present embodiment, the multi-axis tool is 1a comparable to the multi-axis tool 1 in 5 wherein the same or similar reference numerals designate the same or similar elements and their detailed description is omitted. The extension direction D2 (D2 is parallel to the first rotation axis A1) of the rotation element 10 of the multi-axis tool 1a In the present embodiment, it runs parallel to the extension direction D3 of the movement element 20 , and the first rotation axis A1 parallel to the third linear axis Z. after the in 4 shown steps of the error detection method have been performed on each linear axis during rotation of the rotary element 10 occurred errors are received. The difference between the multi-axis tool 1a the second embodiment and the multi-axis tool 1 from 5 is that the moving element 20 this embodiment, the rotation element 10 in which the in 5 Movement element shown 20 disposed on the lateral sides of the rotary element 10 is arranged. Moreover, the detection method of the present embodiment is the same as in FIG 5 shown, with errors of the rotation element 10 be detected such that the moving member is moved relative to the rotary member along two linear axes and the rotary member is rotated about an axis of rotation.
8 ist ein schematisches Diagramm einer Fehler-Erfassungs-Vorrichtung, die bei einem Mehrachsen-Werkzeug gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. In den 2, 5 und 8. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Mehrachsen-Werkzeug 1b vergleichbar zu dem in 5 gezeigten Mehrachsen-Werkzeug 1 und gleiche oder ähnlich Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder vergleichbare Elemente, so dass keine ausführliche Beschreibung erfolgt. Das Mehrachsen-Werkzeug 1b der vorliegenden Ausführungsform umfasst weiter einen Rotationssitz 30, der um eine zweite Rotationsachse A2 gedreht werden kann, und das Rotationselement 10 ist an dem Rotationssitz 30 angeordnet. Die Erstreckungsrichtung D2 (D2 ist parallel zu der ersten Rotationsachse A1) des Rotationselements 10 steht senkrecht zu der Erstreckungsrichtung D3 des Bewegungselements 20. Während der Rotationssitz 30 nicht gedreht wird verläuft die erste Rotationsachse A1 parallel zu der dritten linearen Achse Z, und die zweite Rotationsachse A2 steht parallel zu der zweiten linearen Achse Y. Nachdem die Schritte des Fehler-Erfassungs-Verfahrens in 4 ausgeführt wurden, kann der Fehler während der Rotation des Rotationselements 10 auf jeder linearen Achse erhalten werden. Der Unterschied zwischen dem Mehrachsen-Werkzeug 1b der vorliegenden Ausführungsform und dem Mehrachsen-Werkzeug 1 in 5 besteht darin, dass der Rotationssitz 30 des Mehrachsen-Werkzeugs 1b der vorliegenden Ausführungsform um die zweite Rotationsachse A2 gedreht wird und das Rotationselement 10 um die erste Rotationsachse A1, wobei in 5 lediglich das Rotationselement 10 des Mehrachsen-Werkzeugs 1 um die erste Rotationsachse A1 gedreht wird. Weiter werden in dem Erfassungsverfahren dieser Ausführungsform Fehler des Rotationselements 10 derart erfasst, dass das Bewegungselement relativ zu dem Rotationselement entlang der drei linearen Achsen bewegt und das Rotationselement um zwei Rotationsachsen gedreht wird. 8th FIG. 10 is a schematic diagram of an error detection apparatus used in a multi-axis tool according to a third preferred embodiment of the present invention. FIG. In the 2 . 5 and 8th , In the present embodiment, the multi-axis tool is 1b comparable to the one in 5 shown multi-axis tool 1 and like or similar reference signs denote the same or similar elements, so that no detailed description will be given. The multi-axis tool 1b The present embodiment further includes a rotational seat 30 which can be rotated about a second rotation axis A2 and the rotation element 10 is at the rotational seat 30 arranged. The extension direction D2 (D2 is parallel to the first rotation axis A1) of the rotation element 10 is perpendicular to the extension direction D3 of the moving element 20 , While the rotary seat 30 is not rotated, the first rotation axis A1 is parallel to the third linear axis Z, and the second rotation axis A2 is parallel to the second linear axis Y. After the steps of the error detection method in 4 the error may occur during the rotation of the rotation element 10 on each linear axis. The difference between the multi-axis tool 1b the present embodiment and the multi-axis tool 1 in 5 is that the rotational seat 30 of the multi-axis tool 1b of the present embodiment is rotated about the second rotation axis A2 and the rotation element 10 around the first axis of rotation A1, where in 5 only the rotation element 10 of the multi-axis tool 1 is rotated about the first axis of rotation A1. Further, in the detection method of this embodiment, errors of the rotation member become 10 detected such that the moving member moves relative to the rotating member along the three linear axes and the rotating member is rotated about two axes of rotation.
Die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung 100 und das Fehler Erfassungs-Verfahren der vorliegenden Erfindung sind nicht auf einen Einsatz bei der Fünf-Achsen-Schärfmaschine der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen beschränkt, sondern können ebenso bei anderen Mehrachsen-Werkzeugs eingesetzt werden, wie einem Mehrachsen-Werkzeug 1c der in den 10 bis 12 gezeigten vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und einem Mehrachsen-Werkzeug 1d der in den 13 bis 15 gezeigten fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. The error detection device 100 and the error detection method of the present invention are not limited to use in the five-axis sharpening machine of the above-mentioned embodiments, but can also be applied to other multi-axis tool such as a multi-axis tool 1c in the 10 to 12 shown fourth preferred embodiment of the present invention, and a multi-axis tool 1d in the 13 to 15 shown fifth preferred embodiment of the present invention.
Wie in den 10 bis 12 gezeigt ist das Mehrachsen-Werkzeug 1c ein Fünf-Achsen-Maschinen-Werkzeug, und dessen Rotationselement 10 ist ein Drehtisch, der sich um die erste Rotationsachse A1 bewegen kann, und dessen Bewegungselement 20 ist eine Spindel, die sich relativ zu dem Rotationselement 10 entlang der ersten, zweiten und dritten linearen Achsen X, Y und Z bewegen kann. Das Rotationselement 10 ist auf dem Rotationssitz 30 angeordnet, der um eine zweite Rotationsachse A2 gedreht werden kann. Die Erstreckungsrichtung D3 des Bewegungselements 20 verläuft parallel zu der ersten Rotationsachse A1, die erste Rotationsachse A1 verläuft parallel zu der dritten linearen Achse Z während der Rotationssitz 30 nicht gedreht wird, und die zweite Rotationsachse A2 verläuft parallel zu der zweiten linearen Achse Y. As in the 10 to 12 shown is the multi-axis tool 1c a five-axis machine tool, and its rotating element 10 is a turntable that can move around the first axis of rotation A1, and its moving element 20 is a spindle, which is relative to the rotation element 10 along the first, second and third linear axes X, Y and Z can move. The rotation element 10 is on the rotational seat 30 arranged, which can be rotated about a second axis of rotation A2. The extension direction D3 of the moving element 20 is parallel to the first axis of rotation A1, the first axis of rotation A1 extends parallel to the third linear axis Z. while the rotational seat 30 is not rotated, and the second rotation axis A2 is parallel to the second linear axis Y.
Wie in den 13 bis 15 gezeigt ist das Mehrachsen-Werkzeug 1d eine Fünf-Achsen Fräs-Maschine vom Gantry Typ, dessen Rotationselement 10 eine Spindel ist, die um die erste Rotationsachse A1 drehbar ist, und dessen Bewegungselement 20 ein Arbeitstisch ist, der entlang der ersten, zweiten und dritten linearen Achse X, Y und Z relativ zu dem Rotationselement 10 bewegt werden kann. Das Rotationselement 10 ist auf dem Rotationssitz 30 angeordnet, der um eine zweite Rotationsachse A2 drehbar ist. Während sich der Rotationssitz 30 nicht dreht verläuft die erste Rotationsachse A1 parallel zu der dritten linearen Achse Z und die zweite Rotationsachse A2 parallel zu der zweiten linearen Achse Y. As in the 13 to 15 shown is the multi-axis tool 1d a five-axis gantry type milling machine, whose rotary element 10 is a spindle which is rotatable about the first axis of rotation A1, and its moving element 20 is a worktable along the first, second and third linear axes X, Y and Z relative to the rotation element 10 can be moved. The rotation element 10 is on the rotational seat 30 arranged, which is rotatable about a second axis of rotation A2. While the rotary seat 30 does not rotate the first axis of rotation A1 parallel to the third linear axis Z and the second axis of rotation A2 parallel to the second linear axis Y.
In der 3. Der Satz optischer Linsen 130 der vorliegenden Ausführungsform weist einen ersten PBS 132 auf, einen zweiten PBS 134, eine erste QWP 136 und eine zweite QWP 138. Der erste PBS 132 ist zwischen der ersten QWP 136 und der Lichtquelle 120 angeordnet. Der erste Positionssensor 150 und der zweite PBS 134 sind auf jeweils zwei Seiten des ersten PBS 132 angeordnet, und der zweite PBS 134 ist zwischen dem zweiten QWP 138 und dem zweiten Positionssensor 160 angeordnet. In the 3 , The set of optical lenses 130 The present embodiment has a first PBS 132 on, a second PBS 134 , a first QWP 136 and a second QWP 138 , The first PBS 132 is between the first QWP 136 and the light source 120 arranged. The first position sensor 150 and the second PBS 134 are on two pages each of the first PBS 132 arranged, and the second PBS 134 is between the second QWP 138 and the second position sensor 160 arranged.
Ausführlich erläutert. Die Lichtquelle 120 emittiert einen Lichtstrahl 122, der dann in den ersten PBS 132 gelangt, um den ersten Lichtstrahl 122a und den zweiten Lichtstrahl 122b zu erzeugen. Gelangt der erste Lichtstrahl 122a durch die erste QWP 136, dann wird der erste Lichtstrahl 122a ein P zirkular polarisiertes Licht und gelangt in das optische Element 140. Nachdem der erste Lichtstrahl 122a durch die Reflektionsschicht 142 des optischen Elements 140 reflektiert wurde und der reflektierte erste Lichtstrahl 122a erneut durch die erste QWP 136 gelangt, dann wird der erste Lichtstrahl 122a ein S linear polarisiertes Licht und wird durch den ersten PBS 132 zu dem ersten Positionssensor 150 reflektiert. Explained in detail. The light source 120 emits a beam of light 122 who then in the first PBS 132 passes to the first light beam 122a and the second light beam 122b to create. Get the first light beam 122a through the first QWP 136 , then becomes the first ray of light 122a a P circularly polarized light and enters the optical element 140 , After the first ray of light 122a through the reflection layer 142 of the optical element 140 was reflected and the reflected first light beam 122a again through the first QWP 136 passes, then the first light beam 122a an S linearly polarized light and is transmitted through the first PBS 132 to the first position sensor 150 reflected.
Gelangt der vorstehend aufgeführte durch den ersten PBS 132 erzeugte zweite Lichtstrahl 122b durch den zweiten PBS 134 und die zweite QWP 138, dann wird der zweite Lichtstrahl 122b ein S zirkulär polarisiertes Licht und gelangt in das optische Element 140. Nachdem der zweite zweite Lichtstrahl 122b durch die Reflektionsschicht 142 des optischen Elements 140 reflektiert wurde und der reflektierte zweite Lichtstrahl 122a erneut durch die zweite QWP 138 gelangt, wird der zweite Lichtstrahl 122b ein P linear polarisiertes Licht und wird durch die zweite PBS 134 zu dem zweiten Positionssensor 160 reflektiert. Durch Anordnen der ersten QWP 136 und der zweiten QWP 138 auf den von dem ersten Lichtstrahl 122a bzw. dem zweiten Lichtstrahl 122b entsprechend zurückgelegten Wegen, können die Eigenschaften des Lichts verändert werden, um zu verhindern, dass der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b in das Innere der Lichtquelle 120 emittiert werden, so dass die Lichtquelle 120 durch den ersten Lichtstrahl 122a und den zweite Lichtstrahl 122b nicht beeinträchtigt wird. Damit kann eine Erfassungs-Präzision der Erfassungs-Vorrichtung 100 sichergestellt werden. If the above listed by the first PBS 132 generated second light beam 122b through the second PBS 134 and the second QWP 138 , then the second light beam 122b a S circularly polarized light and enters the optical element 140 , After the second second light beam 122b through the reflection layer 142 of the optical element 140 was reflected and the reflected second light beam 122a again through the second QWP 138 passes, the second light beam 122b a P linearly polarized light and is transmitted through the second PBS 134 to the second position sensor 160 reflected. By placing the first QWP 136 and the second QWP 138 on the first ray of light 122a or the second light beam 122b According to paths traveled, the properties of the light can be changed to prevent the first light beam 122a and the second light beam 122b into the interior of the light source 120 be emitted, so that the light source 120 through the first light beam 122a and the second light beam 122b is not affected. Thus, a detection precision of the detection device 100 be ensured.
In den 2 und 3. Das Hüllen-Element 110 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine obere Abdeckung 112 und eine Basisplatte 114. Die Lichtquelle 120, der Satz optischer Linsen 130, der erste Positionssensor 150 und der zweite Positionssensor 160 sind auf der Basisplatte 114 angebracht. Die obere Abdeckung 112 weist einen Stabkörper 112a auf. Werden die obere Abdeckung 112 und die Basisplatte 114 zusammengebracht, dann wird der Stabkörper 112a mit dem Bewegungselement 20 verbunden. Somit kann nach Aufbau der oberen Abdeckung 112 und der Basisplatte 114 die Lichtquelle 120, der Satz optischer Linsen 130, der erste Positionssensor 150 und der zweite Positionssensor 160 eine modularisierte Komponente bilden, um so die Zweckmäßig beim Aufbau der modularisierten Komponenten für das Bewegungselement 20 zu erhöhen. In the 2 and 3 , The sheath element 110 The present embodiment includes an upper cover 112 and a base plate 114 , The light source 120 , the set of optical lenses 130 , the first position sensor 150 and the second position sensor 160 are on the base plate 114 appropriate. The top cover 112 has a rod body 112a on. Be the top cover 112 and the base plate 114 brought together, then the rod body 112a with the movement element 20 connected. Thus, after construction of the upper cover 112 and the base plate 114 the light source 120 , the set of optical lenses 130 , the first position sensor 150 and the second position sensor 160 form a modularized component so as to be useful in constructing the modularized components for the moving element 20 to increase.
In der 16. Die Fehler-Erfassungs-Vorrichtung einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Erfassungseinheit 180, die verschieden ist von der in der vorstehend aufgeführten Ausführungsform eingesetzten Erfassungseinheit 170. Der Unterschied zwischen der Erfassungseinheit 180 und der Erfassungseinheit 170 besteht darin, dass die zuerst genannte eine erste Lichtquelle 181 und eine zweite Lichtquelle 182 umfasst. Der erste Lichtstrahl 122a und der zweite Lichtstrahl 122b werden von der ersten Lichtquelle 181 bzw. der zweiten Lichtquelle 182 emittiert. Der Satz optischer Linsen 130 weist einen ersten PBS 132, einen zweiten PBS 134, eine erste QWP 136 und eine zweite QWP 138 auf. Der erste PBS 132 ist zwischen der ersten QWP 136 und der ersten Lichtquelle 181 angeordnet, und der zweite PBS 134 ist zwischen der zweiten QWP 138 und der zweiten Lichtquelle 182 angeordnet. Der erste Positionssensor 150 und der zweite PBS 134 sind jeweils auf zwei Seiten des ersten PBS 132 angeordnet, und der zweite Positionssensor 160 und der erste PBS 132 sind jeweils auf zwei Seiten des zweiten PBS 134 angeordnet. Eine derartige Erfassungseinheit 180 kann auch den gleichen Effekt der Erfassungseinheit 170 der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen erzielen. In the 16 , The error detection apparatus of a sixth preferred embodiment of the present invention includes a detection unit 180 which is different from the detection unit used in the above embodiment 170 , The difference between the detection unit 180 and the detection unit 170 is that the former called a first light source 181 and a second light source 182 includes. The first ray of light 122a and the second light beam 122b be from the first light source 181 or the second light source 182 emitted. The set of optical lenses 130 has a first PBS 132 , a second PBS 134 , a first QWP 136 and a second QWP 138 on. The first PBS 132 is between the first QWP 136 and the first light source 181 arranged, and the second PBS 134 is between the second QWP 138 and the second light source 182 arranged. The first position sensor 150 and the second PBS 134 are each on two sides of the first PBS 132 arranged, and the second position sensor 160 and the first PBS 132 are each on two sides of the second PBS 134 arranged. Such a detection unit 180 can also have the same effect of the detection unit 170 achieve the above-mentioned embodiments.
In der vorliegende Erfindung werden zusammengefasst der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl in den ersten Positionssensor bzw. den zweiten Positionssensor emittiert, um die Abweichungen der mehreren linearen Achsen des Rotationselements zu einem Zeitpunkt aufgrund der Änderung der Erfassungs-Entfernung zwischen der Lichtquelle und dem optische Element zu erfassen. Der Fehler des Mehrachsen-Werkzeugs kann daher nach Kompensieren dieser Abweichungen korrigiert werden. Darüber hinaus werden der erste Lichtstrahl bzw. der zweite Lichtstrahl durch die Reflektionsschicht reflektiert und die zwei reflektierten Lichtstrahlen definieren einen spitzen Winkel, so dass der Innenraum des Hüllen-Elements wirksam verkleinert werden kann. Damit kann das Gesamtvolumen des Hüllen-Elements reduziert werden, was eine Miniaturisierung der Erfassungs-Vorrichtung erleichtert. Weiterhin wird verhindert, dass der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl in das Innere der Lichtquelle gelangt, wenn die QWPs auf dem Weg des der erste Lichtstrahls bzw. des zweiten Lichtstrahls angeordnet sind, was eine Steigerung der Erfassungs-Präzision der Erfassungs-Vorrichtung mit sich bringt. Darüber hinaus verläuft, wenn das optische Element a sphärische Linse mit einem Brechungsindex von 2 ist, das einfallende Licht des ersten Lichtstrahls parallel zu dem reflektierte Licht davon und das einfallende Licht des zweiten Lichtstrahls parallel zu dem reflektierten Licht davon. Ein derartiges optisches Element weist nicht nur einen einfachen Aufbau auf, sondern kann auch die Erfassungs-Präzision der Erfassungs-Vorrichtung erhöhen. Darüber hinaus sind bei der Fehler-Erfassungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung keine kosten-intensiven Messvorrichtungen erforderlich wie im Stand der Technik, wie ein Laser-Interferometer, so dass diese kostengünstiger ist und eine relativ größere Machbarkeit aufweist. In the present invention, in summary, the first light beam and the second light beam are emitted to the first position sensor and the second position sensor, respectively, to detect the deviations of the plural linear axes of the rotary element at a time due to the change in the detection distance between the light source and the optical element capture. The error of the multi-axis tool can therefore be corrected after compensating for these deviations. Moreover, the first light beam and the second light beam are reflected by the reflection layer, respectively, and the two reflected light rays define an acute angle, so that the inside of the sheath member can be effectively downsized. Thus, the total volume of the sheath member can be reduced, which facilitates miniaturization of the detection device. Further, the first light beam and the second light beam are prevented from entering the inside of the light source when the QWPs are placed on the path of the first light beam and the second light beam, respectively, which increases the detection precision of the detection device brings. Moreover, when the optical element a is a spherical lens having a refractive index of 2, the incident light of the first light beam is parallel to the reflected light thereof and the incident light of the second light beam is parallel to the reflected light thereof. Such an optical element not only has a simple structure, but also can increase the detection precision of the detection device. Moreover, in the error detection apparatus of the present invention, no cost-intensive measuring devices are required as in the prior art, such as a laser interferometer, so that it is less expensive and has relatively greater feasibility.
Obwohl die Erfindung unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht als beschränkend angesehen werden. Verschiedene Modifikationen der offenbarten Ausführungsformen, sowie alternative Ausführungsformen werden dem Fachmann offenbar. Es wird daher davon ausgegangen, dass die anliegenden Ansprüche alle Modifikationen abdecken, die in den wahren Bereich der Erfindung fallen. Although the invention has been described with reference to specific embodiments, this description is not intended to be limiting. Various modifications of the disclosed embodiments, as well as alternative embodiments, will be apparent to those skilled in the art. It is therefore intended by the appended claims to cover all modifications which fall within the true scope of the invention.
