DE60122662T2 - Method for evaluating measurement errors in coordinate measuring machines and measuring bodies for coordinate measuring machines - Google Patents

Method for evaluating measurement errors in coordinate measuring machines and measuring bodies for coordinate measuring machines Download PDF

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DE60122662T2 DE2001622662 DE60122662T DE60122662T2 DE 60122662 T2 DE60122662 T2 DE 60122662T2 DE 2001622662 DE2001622662 DE 2001622662 DE 60122662 T DE60122662 T DE 60122662T DE 60122662 T2 DE60122662 T2 DE 60122662T2
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Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen und Abschätzen einer Vielzahl von Eigenmessfehlern einer Koordinatenmessmaschine, welche zum Messen von beispielsweise den Abmessungen von mechanischen Teilen usw. verwendet wird, und eine Lehre für eine Koordinatenmessmaschine, welche angepasst ist zum Messen eines Fehlers einer Koordinatenmessmaschine.The The invention relates to a method for measuring and estimating a Variety of Eigenmessfehlern a coordinate measuring machine, which for Measuring, for example, the dimensions of mechanical parts etc., and a gauge for a coordinate measuring machine, which is adapted to measure a fault of a coordinate measuring machine.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the state of the technique

Bei einer bekannten Koordinatenmessmaschine mit einem bewegbaren Tastkopf, der sich in drei zueinander orthogonalen Richtungen bewegen kann, wird das Ende des bewegbaren Tastkopfs in Kontakt mit einem zu messenden Objekt gebracht, das auf einem Messtisch fixiert ist, um Abmessungen des Objektes zu messen. Das Objekt kann beispielsweise ein mechanisches Teil sein, wie ein Gehäuse für einen Motor oder für ein Übertragungsgetriebe.at a known coordinate measuring machine with a movable probe, which can move in three mutually orthogonal directions, The end of the movable probe is in contact with a to be measured Object brought, which is fixed on a measuring table to dimensions of the To measure object. For example, the object may be a mechanical one Be part of it, like a case for one Engine or for a transmission gear.

Im Allgemeinen ist bei solch einer Koordinatenmessmaschine der Tastkopf in drei zueinander orthogonalen Richtungen bewegbar. Beispielsweise offenbart die japanische, ungeprüfte Patent-Offenlegungsschrift Nr. H02-306101 eine Koordinatenmessmaschine, bei welcher ein erstes bewegbares Element vom Portaltyp linear entlang horizontaler Führungsschienen bewegbar ist, welche sich auf gegenüberliegenden Seiten eines Messtisches erstrecken, auf dem ein zu messendes Objekt in Position fixiert ist. Das erste bewegbare Element ist mit einem zweiten bewegbaren Element versehen, das daran so montiert ist, dass es sich in einer horizontalen Richtung bewegt, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung des ersten bewegbaren Elementes ist.in the Generally, in such a coordinate measuring machine, the probe is movable in three mutually orthogonal directions. For example reveals the Japanese, unchecked Patent Publication No. H02-306101 a coordinate measuring machine, in which a first movable element of the portal type linear along horizontal guide rails is movable, which is on opposite sides of a measuring table extend on which an object to be measured is fixed in position. The first movable element is with a second movable element fitted so that it is in a horizontal position Direction moves perpendicular to the direction of movement of the first is movable element.

Das zweite bewegbare Element ist mit einem vertikal bewegbaren Spindelabschnitt versehen, dessen vorderes Ende einen Tastkopf mit einer daran befestigten Kugel aufweist. Der Tastkopf wird in den Richtungen der drei Dimensionen bewegt, wobei die Kugel in Kontakt mit der oberen Fläche des zu messenden Objektes, welches auf dem Messtisch fixiert ist, gebracht wird, um die Abmessungen jedes Teils des Objektes zu messen.The second movable element is with a vertically movable spindle portion provided, the front end of a probe with an attached thereto Ball has. The probe is in the directions of the three dimensions moves, with the ball in contact with the upper surface of the to be measured object, which is fixed on the measuring table brought is used to measure the dimensions of each part of the object.

Bei der wie oben erörterten Koordinatenmessmaschine kann, wenn die Kugel des Tastkopfes verschlissen ist, nicht länger eine korrekte Messung erwartet werden. Um dies zu verhindern, wird in dem Messungsintervall eine Referenzlehre auf dem Messtisch fixiert, so dass die Abmessung jedes Teils der Referenzlehre gemessen wird, um einen Fehler infolge des Verschleißens der Kugel des Tastkopfes zu korrigieren.at as discussed above Coordinate measuring machine can when the ball of the probe worn is, no longer a correct measurement can be expected. To prevent this, will fixed a reference gauge on the measuring table in the measuring interval, so that the dimension of each part of the reference gauge is measured, to an error due to the wear of the ball of the probe to correct.

Die Messfehler der Koordinatenmessmaschine umfassen jene, die durch eine Verwindungsbewegung des Tastkopfendes verursacht werden, welche ihrerseits verursacht wird durch eine Durchbiegung oder eine Verdrehung eines Führungselementes, wie beispielsweise der Führungsschienen, entlang welcher das Tastkopfende bewegt wird, oder Winkelabweichungen von einem rechten Winkel der beiden Führungselemente zum Führen der Bewegung des Tastkopfes in zwei zueinander orthogonalen Richtungen usw.The Measuring errors of the coordinate measuring machine include those caused by causing a twisting movement of the probe end, which in turn caused by a deflection or a twist a guide element, such as the guide rails, along which moves the probe end, or angular deviations of a right angle of the two guide elements for guiding the Movement of the probe in two mutually orthogonal directions etc.

Im Stand der Technik wird die Geradheit der Führungselemente der Koordinatenmessmaschine oder die Orthogonalität der Führungselemente durch Referenzlehren ermittelt, welche in unterschiedlichen Richtungen auf dem Messtisch fixiert sind. Daher erfordert der Messvorgang zum Abschätzen der Fehler der Koordinatenmessmaschine Zeit und Mühe.in the The prior art is the straightness of the guide elements of the coordinate measuring machine or the orthogonality the guide elements determined by reference teachings, which in different directions fixed on the measuring table. Therefore, the measuring process requires to estimate the error of the coordinate measuring machine time and effort.

US-A-4 819 339 offenbart ein einzelnes Verfahren, mittels dessen die vier Komponenten der Abweichung eines Drehtisches von der idealen Drehachse erfasst werden können. Dabei wird ein Testkörper in Form einer Platte mit einer Mehrzahl von gut definierten Messpunkten in Form von Kugeln auf dem Drehtisch platziert, und die Positionen der Messpunkte werden dann mittels eines Koordinatenmessinstruments bestimmt. Aus den Sätzen von Messpunktkoordinaten werden dann durch Berechnen die Bewegungsabweichungen der Drehachse und die Winkelpositionsabweichung bestimmt.US-A-4 819,339 discloses a single method by which the four Components of the deviation of a turntable from the ideal axis of rotation can be detected. This is a test body in the form of a plate with a plurality of well-defined measuring points placed in the form of balls on the turntable, and the positions The measuring points are then measured by means of a coordinate measuring instrument certainly. From the sentences of measurement point coordinates are then calculated by calculating the motion deviations the axis of rotation and the angular position deviation determined.

DE 296 18 726 U offenbart einen Kalibrierwürfel für eine Koordinatenmessmaschine, bei dem 8 Kugeln entsprechend an jeder Ecke des Würfels angeordnet sind. DE 296 18 726 U discloses a calibration cube for a coordinate measuring machine in which 8 balls are respectively arranged at each corner of the cube.

US-A-6 112 423 offenbart eine Präzisionsmessmaschine, wie beispielsweise eine Koordinatenmessmaschine, die eine an einem bewegbaren Element der Maschine befestigte Tastkopfanordnung aufweist. Die Tastkopfanordnung weist ein Tastkopfende auf. Ein Kalibrierobjekt ist in fixierter Anordnungsbeziehung zu der Tastkopfanordnung lösbar an dem bewegbaren Element befestigt. Die Tastkopfanordnung schwenkt in so eine Position, dass das Kalibrierobjekt zum Nachkalibrieren der Tastkopfanordnung von dem Tastkopfende abgetastet werden kann.US-A-6 112 423 discloses a precision measuring machine, such as a coordinate measuring machine, the one at a having movable member of the machine attached probe assembly. The probe assembly has a probe end. A calibration object is releasably secured to the probe assembly in fixed relationship with the probe assembly attached movable element. The probe assembly pivots in such a position that the calibration object for recalibrating the Probe assembly can be scanned by the probe end.

In den letzten Jahren wurde einerseits die Betriebseffizienz der Koordinatenmessmaschine in Unternehmen oder Fabriken erhöht, um die Abmessungen von genau und kompliziert maschinenbearbeiteten Werkstücken zu bestimmen, und andererseits neigen die Koordinatenmessmaschinen dazu, dass sie vom ökonomischen Gesichtspunkt aus oder aus Sicht einer praktischen Verwendung ohne ein periodisches Überprüfen ihrer Leistung kontinuierlich verwendet werden.In recent years, on the one hand, the operational efficiency of the coordinate measuring machine in companies or factories has been increased to determine the dimensions of accurate and complicated machine-processed workpieces, and on the other hand, the coordinate measuring machines tend to that they are used continuously from the economical point of view or from the perspective of practical use without periodically checking their performance.

Kurzzusammenfassung der ErfindungBrief summary of the invention

Ein Ziel der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, indem ein Verfahren bereitgestellt wird zum Abschätzen eines Messfehlers, bei dem eine Fehlerabschätzung in Verbindung mit der Geradheit der Maschinenachsen in einer Koordinatenmessmaschine oder der Orthogonalität der Maschinenachsen in einfacher und genauer Weise durchgeführt werden kann.One The aim of the invention is to overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art to eliminate the technology by providing a method to estimate a measurement error in which an error estimate in conjunction with the Straightness of the machine axes in a coordinate measuring machine or of orthogonality the machine axes can be performed in a simple and accurate manner.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Lehre für eine Koordinatenmessmaschine zur Verwendung bei dem Messfehler-Abschätzverfahren bereitzustellen.One Another object of the invention is to teach a gauge for a coordinate measuring machine for use in the measurement error estimation method.

Ein erfindungsgemäßes Messfehler-Abschätzverfahren für eine Koordinatenmessmaschine wird bei einer Fehlerabschätzung für eine Koordinatenmessmaschine angewendet, bei der ein Tastkopfende entlang dreier unterschiedlicher, zueinander orthogonaler Achsen relativ zu einem zu messenden Objekt bewegt wird.One Inventive measurement error estimation method for one Coordinate measuring machine is used in an error estimation for a coordinate measuring machine applied, in which a probe end along three different, mutually orthogonal axes relative to an object to be measured is moved.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Abschätzen eines Messfehlers einer Koordinatenmessmaschine mit den Merkmalen in Anspruch 1 bereitgestellt.According to one Aspect of the invention is a method for estimating a measurement error of a coordinate measuring machine provided with the features in claim 1.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Lehre für eine Koordinatenmessmaschine mit den Merkmalen in Anspruch 4 bereitgestellt sowie ist eine Lehre für eine Koordinatenmessmaschine mit den Merkmalen in Anspruch 5 bereitgestellt.According to one Another aspect of the invention is a gauge for a coordinate measuring machine provided with the features in claim 4 and is a teaching for one Coordinate measuring machine with the features provided in claim 5.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.further developments of the invention are in the dependent claims described.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Die Erfindung wird nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, von denen:The The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS attached Figures are described, of which:

1 eine perspektivische Ansicht einer auf eine Koordinatenmessmaschine montierten, erfindungsgemäßen Lehre für eine Koordinatenmessmaschine ist, 1 3 is a perspective view of a coordinate measuring machine mounted according to the invention for a coordinate measuring machine,

2 eine vergrößerte Ansicht eines Tastkopfs für eine Koordinatenmessmaschine ist, gemäß der Erfindung, 2 an enlarged view of a probe for a coordinate measuring machine is, according to the invention,

3 eine perspektivische Ansicht einer an einer Montagevorrichtung angebrachten, erfindungsgemäßen Lehre für eine Koordinatenmessmaschine ist, 3 is a perspective view of a mounted on a mounting device, teaching of the invention for a coordinate measuring machine,

4 eine perspektivische Ansicht einer Montagevorrichtung ist, an der eine erfindungsgemäße Lehre für eine Koordinatenmessmaschine angebracht werden kann, 4 3 is a perspective view of a mounting device to which a gauge according to the invention for a coordinate measuring machine can be attached,

5 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Lehre für eine Koordinatenmessmaschine ist, 5 is a plan view of a teaching according to the invention for a coordinate measuring machine,

6 eine Erläuterungsansicht für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen einer Mitte eines sphärischen Körpers ist, 6 an explanatory view for a method according to the invention for measuring a center of a spherical body,

7 eine Erläuterungsansicht für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen eines Abstandes zwischen Mitten von sphärischen Körpern ist, 7 an explanatory view for a method according to the invention for measuring a distance between centers of spherical bodies,

8 eine Erläuterungsansicht für ein Verfahren zum Bestimmen der Geradheit in einer X-Achsen-Richtung ist, 8th FIG. 4 is an explanatory view of a method for determining straightness in an X-axis direction; FIG.

9 eine Erläuterungsansicht für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Messen der Orthogonalität von Achsen ist, 9 is an explanatory view of a method according to the invention for measuring the orthogonality of axes,

10A und 10B schematische Ansichten einer erfindungsgemäßen Lehre für eine Koordinatenmessmaschine sind, in einer Horizontal-Position und in Verbindung mit einer Koordinatenmessmaschine, 10A and 10B schematic views of a gauge according to the invention for a coordinate measuring machine are, in a horizontal position and in conjunction with a coordinate measuring machine,

10C und 10D schematische Ansichten einer erfindungsgemäßen Lehre für eine Koordinatenmessmaschine sind, in einer Senkrecht-Position und in Verbindung mit einer Koordinatenmessmaschine, und 10C and 10D schematic views of a teaching according to the invention for a coordinate measuring machine, in a vertical position and in conjunction with a coordinate measuring machine, and

11 eine perspektivische Ansicht einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Lehre für eine Koordinatenmaschine ist. 11 is a perspective view of another embodiment of a teaching of a coordinate machine according to the invention.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description the invention

Die Erfindung ist angepasst zum Abschätzen von Messfehlern einer Koordinatenmessmaschine zum Messen von Abmessungen jedes Teils eines auf einem Messtisch fixierten, zu messenden Objektes durch Bewegen eines Tastkopfendes in drei orthogonalen Achsenrichtungen, wobei dasselbige in Kontakt mit dem Objekt gebracht wird.The Invention is adapted for estimating measurement errors of a Coordinate measuring machine for measuring dimensions of each part of a By moving on a measuring table fixed, to be measured object a probe end in three orthogonal axis directions, wherein The same is brought into contact with the object.

Eine Fehlerabschätzung für eine Koordinatenmessmaschine umfasst eine Fehlerabschätzung für einen durch Messen eines Abstandes zwischen zwei mit Abstand voneinander angeordneten Punkten erlangten Messwert in Bezug auf einen Echtwert, eine Abschätzung für einen durch Bewegen des Tastkopfes entlang der Maschinenachsen erlangten Messwert für die Geradheit der Maschinenachsen sowie eine Abschätzung für die Orthogonalität der beiden Achsen.An error estimation for a coordinate measuring machine includes an error estimate for a measured value obtained by measuring a distance between two spaced-apart points with respect to a real value, an estimate of a machine axis straightness reading obtained by moving the probe along the machine axes and an estimate of the orthogonality of the two axes.

Für die oben genannten Fehlerabschätzungen wird eine Lehre für eine Koordinatenmessmaschine verwendet, wobei die Lehre eine Mehrzahl von Kugeln aufweist, deren Mitten an und entlang einer schrägen Linie angeordnet sind, welche sich in einer virtuellen Bezugsebene und in einer schrägen Richtung in Bezug auf eine Bezugsachse erstreckt.For the above mentioned error estimates becomes a lesson for a coordinate measuring machine used, the teaching a plurality of Balls having their centers on and along an oblique line are arranged, which are in a virtual reference plane and in an oblique direction extends with respect to a reference axis.

Die Kugeln sind so angepasst, dass sie im Verlauf der Fehlermessung für die Koordinatenmessmaschine mit den Tastkopfenden in Kontakt kommen. Die Kugeln, deren Oberflächen so endbearbeitet sind, dass sie eine hochgenaue Kugeloberfläche mit einem vorbestimmten Durchmesser aufweisen, sind jeweils aus einem harten Material mit einem geringen Wärmekoeffizienten hergestellt, wie beispielsweise einer Keramik.The Balls are adjusted so that they pass through the error measurement for the Coordinate measuring machine come into contact with the probe ends. The balls, their surfaces are finished so that they have a highly accurate spherical surface with have a predetermined diameter, are each made of a hard material with a low thermal coefficient, such as a ceramic.

Die Kugeln sind an einem Halter befestigt, welcher über eine Montagevorrichtung oder Aufspannvorrichtung auf den Messtisch der Koordinatenmessmaschine montiert ist. Der Halter kann aus einem Material mit hoher Steifigkeit und einem geringen Wärmekoeffizienten hergestellt sein, wie beispielsweise Granit oder schwindfreiem Stahl usw.The Balls are attached to a holder, which has a mounting device or jig on the measuring table of the coordinate measuring machine is mounted. The holder can be made of a material with high rigidity and a low heat coefficient be prepared such as granite or dehulled steel etc.

Bei der Koordinatenmessmaschine kann der Halter aus einem im Wesentlichen flachen, trapezförmigen Block hergestellt sein. Die Kugeln sind an einer oder an beiden der schrägen oder nichtparallelen Flächen des Blocks (Halters) befestigt, so dass sich eine gerade Linie oder Linien, die die Mitten der Kugeln verbindet (verbinden), parallel zu der (den) schrägen Fläche(n) erstreckt (erstrecken).at The coordinate measuring machine, the holder of a substantially flat, trapezoidal Be made block. The balls are on one or both the oblique or non-parallel surfaces attached to the block (holder), leaving a straight line or Lines connecting (connecting) the centers of the balls, parallel to the (the) oblique Surface (s) extends (extend).

Es ist bevorzugt, dass sich die Linie, die senkrecht zu der die gerade(n) Linie(n) aufweisende(n) virtuellen Bezugsebene ist, in der Dickenrichtung des trapezförmigen Blocks erstreckt und dass die Bezugsachse senkrecht zu den parallelen Seitenflächen (Unterseitenfläche und Oberseitenfläche) des trapezförmigen Blocks ist.It it is preferred that the line perpendicular to the straight (n) Line (s) having virtual reference plane is, in the thickness direction of the trapezoidal Blocks extends and that the reference axis perpendicular to the parallel faces (Bottom surface and top surface) of the trapezoidal Blocks is.

Wenn der Halter aus einem gleichschenkligen, trapezförmigen Block hergestellt ist, welcher an seinen beiden nichtparallelen Seitenfläche (schrägen Flächen) mit den Kugeln versehen ist, ist es bevorzugt, dass die beiden geraden Linien, die die Mitten der Kugeln verbinden, in einer virtuellen Bezugsebene enthalten sind und symmetrisch in Bezug auf die in der virtuellen Bezugsebene enthaltene Bezugsachse angeordnet sind.If the holder is made of an isosceles, trapezoidal block, which at its two non-parallel side surface (oblique surfaces) with provided with the balls, it is preferred that the two straight Lines connecting the centers of the spheres in a virtual Reference plane are included and symmetrical with respect to in the virtual reference plane contained reference axis are arranged.

Alternativ ist es möglich, den Halter aus einem im Wesentlichen flachen Block mit einem trapezförmigen Durchgangsloch herzustellen, bei dem die Kugeln an einer oder beiden der gegenüberliegenden, schrägen oder nichtparallelen Seitenflächen des trapezförmigen Durchgangslochs in einer Linie ausgerichtet und befestigt sind, so dass die gerade Linie(n), die die Mitten der Kugeln verbindet (verbinden), parallel zu der(den) korrespondierenden, schrägen Fläche(n) ist (sind).alternative Is it possible, the holder of a substantially flat block with a trapezoidal through hole in which the balls on one or both of the opposite, bevel or nonparallel side surfaces of the trapezoidal Through holes are aligned and fixed in a line, so that the straight line (s) connecting the centers of the balls (connect), parallel to the corresponding oblique surface (s) (are).

Bei dieser letzteren Alternative erstreckt sich bevorzugt die Linie, die senkrecht zu der die gerade(n) Linie(n) enthaltenden, virtuellen Bezugsebene ist, in der Dickenrichtung des die Form eines Blocks aufweisenden Halters und ist die Bezugsachse senkrecht zu den parallelen Seiten der Unterfläche und der Oberfläche des trapezförmigen Durchgangslochs.at this latter alternative preferably extends the line, perpendicular to the virtual line containing the straight line (s) Reference plane is, in the thickness direction of having the shape of a block Holder and is the reference axis perpendicular to the parallel sides the lower surface and the surface of the trapezoidal Through hole.

Ferner ist es, wenn das Durchgangsloch die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist und die Kugeln an beiden der nichtparallelen Seitenflächen (schrägen Flächen) des gleichschenkligen, trapezförmigen Durchgangsloches angeordnet sind, bevorzugt, dass die beiden geraden Linien, die die Mitten der Kugeln an den schrägen Flächen verbinden, in einer virtuellen Bezugsebene enthalten sind und dass die beiden geraden Linien symmetrisch in Bezug auf die in der virtuellen Bezugsebene enthaltene Bezugsachse angeordnet sind.Further it is when the through hole is in the shape of an isosceles Trapezes and the balls on both of the nonparallel side surfaces (inclined surfaces) of the isosceles, trapezoidal Through holes are arranged, preferably that the two straight Lines connecting the centers of the spheres at the sloping surfaces in a virtual Reference plane are included and that the two straight lines are symmetrical with respect to the reference axis contained in the virtual reference plane are arranged.

Um unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lehre für eine Koordinatenmessmaschine einen Fehler der Koordinatenmessmaschine zu messen, wird die Lehre auf dem Messtisch der Koordinatenmessmaschine justiert, wobei der Halter so ausgerichtet ist, dass sich die Bezugsachse parallel zu einer der Maschinenachsen erstreckt und die virtuelle Bezugsebene parallel zu einer der verbleibenden zwei Maschinenachsen ist.Around using the teaching of the invention for a coordinate measuring machine to measure an error of the coordinate measuring machine, the lesson becomes adjusted on the measuring table of the coordinate measuring machine, wherein the Holder is aligned so that the reference axis parallel to one of the machine axes extends and the virtual reference plane is parallel to one of the remaining two machine axes.

Danach wird basierend auf orthogonalen Koordinaten (welche als Lehrenkoordinaten bezeichnet werden), wobei die Bezugsachsenrichtung auf die virtuelle Bezugsebene eingestellt ist und die beiden zueinander orthogonalen Richtungen senkrecht zu der Bezugsachsenrichtung eingestellt sind, die Position der Mitte jeder Kugel der Lehre für die Koordinatenmessmaschine gemessen.After that is based on orthogonal coordinates (which are called teacher coordinates be designated), wherein the reference axis direction to the virtual Reference plane is set and the two orthogonal to each other Directions are set perpendicular to the reference axis direction, the position of the center of each ball of the gauge for the coordinate measuring machine measured.

Die virtuelle Bezugsebene kann definiert werden in Übereinstimmung mit wenigstens drei mit Abstand voneinander angeordneten Punkten an der Lehre. Wenn die Lehre aus einem trapezförmigen Block hergestellt ist und die Kugeln an beiden der schrägen Flächen (nichtparallelen Flächen) des Trapezes angeordnet sind, wird die virtuelle Bezugsebene definiert durch Messen der Mittenpositionen der Endkugeln jeder Kugelreihe an jeder schrägen Fläche, so dass die Lehrenkoordinaten auf der virtuellen Bezugsebene festgelegt werden können.The virtual reference plane may be defined in accordance with at least three spaced apart points on the gauge. When the gauge is made of a trapezoidal block and the balls are disposed on both of the inclined surfaces (non-parallel surfaces) of the trapezoid, the virtual reference plane is defined by measuring the center positions of the end balls of each ball row on each inclined surface, so that the teacher coordinates on the virtual Reference level can be set.

Wenn die Lehrenkoordinaten festgelegt sind, ist es möglich, die Lehrenkoordinaten eine nach der anderen mit orthogonalen Koordinaten (welche als Maschinenkoordinaten bezeichnet werden), deren Koordinatenachsen zu den Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine korrespondieren, zum Korrespondieren zu bringen.If the teacher coordinates are fixed, it is possible to use the teacher coordinates one after the other with orthogonal coordinates (which are machine coordinates to be designated) whose coordinate axes to the machine axes correspond to the coordinate measuring machine, to Correspondieren bring to.

Es ist zu bemerken, dass die Mittenposition jeder Kugel bestimmt wird durch Messen von fünf mit Abstand voneinander angeordneten Punkten auf der Kugeloberfläche. Diese Bestimmung wird durchgeführt, wobei basierend auf dem vorbestimmten, echten Durchmesserwert der Kugeln die Kugelgestalt der Kugeln bestätigt wird.It It should be noted that the center position of each ball is determined by measuring five spaced points on the sphere surface. These Determination is carried out wherein based on the predetermined true diameter value of Balls the spherical shape of the balls is confirmed.

Beispielsweise werden zum Messen der Mitte jeder Kugel unter Verwendung des Tastkopfs für eine Koordinatenmessmaschine die Positionen von fünf Punkten, die vier Punkte auf dem Äquator jeder Kugel und den Punkt an einem der Pole umfassen, zweimal gemessen und werden mit dem vorbestimmten, echten Durchmesserwert der Kugel verglichen, um die Kugelgestalt der sphärischen Kugel zu bestätigen.For example are used to measure the center of each ball using the probe for one Coordinate measuring machine the positions of five points, the four points on the equator each ball and the point on one of the poles, measured twice and become with the predetermined, true diameter value of the ball compared to confirm the spherical shape of the spherical sphere.

Die Messung der Mittenpositionen der Kugeln kann derart durchgeführt werden, dass die erste Kugel bis zur letzten Kugel in der Kugelreihe zuerst nacheinander gemessen werden und, wenn die Messung der letzten Kugel endet, die letzte Kugel bis zur ersten Kugel in entgegengesetzter Reihenfolge nacheinander gemessen werden. Dies stabilisiert den Messvorgang.The Measurement of the center positions of the balls can be carried out in such a way that the first ball to the last ball in the ball row first one after the other be measured and, if the measurement of the last ball ends, the last ball to the first ball in opposite order one after the other be measured. This stabilizes the measuring process.

Wenn die Mittenpositionen von allen Kugeln für die Lehrenkoordinaten gemessen sind, wird die Lehre um die Bezugsachse herum um 180 Grad gedreht und umgekehrt und wird danach erneut auf den Messtisch der Koordinatenmessmaschine justiert, um die Lehrenkoordinaten erneut zu bestimmen. Danach werden für die 180-Grad-Umgekehrt-Position auf die gleiche, wie oben genannte Weise die Mittenpositionen der Kugeln für die Lehrenkoordinaten gemessen.If the center positions of all spheres measured for the teacher coordinates are, the gauge is rotated around the reference axis by 180 degrees and vice versa and then again on the measuring table of the coordinate measuring machine adjusted to redefine the teacher coordinates. After that will be for the 180 degree reverse position in the same manner as mentioned above measured the center positions of the balls for the teacher coordinates.

Danach werden, basierend auf den so erlangten Messwerten für die Mittenpositionen der Kugeln, die Abstände zwischen der Mitte einer bestimmten Kugel und den Mitten der verbleibenden Kugeln berechnet und werden mit einem vorbestimmten, Echtwert verglichen, um einen Fehler auszuwerten.After that based on the measurements of the center positions thus obtained the balls, the distances between the center of a certain sphere and the centers of the remaining ones Calculated spheres and are compared with a predetermined, real value, to evaluate an error.

Die Fehlerabschätzung wird erzielt, indem die Messwerte, die erlangt werden, wenn die Lehre für eine Koordinatenmessmaschine mit ihrer Vorderseite nach oben weisend justiert ist und wenn sie um 180 Grad um die Bezugsachse herum gedreht ist und auf der Koordinatenmessmaschine justiert ist, gemittelt werden.The error estimation is achieved by taking the readings that are obtained when the Teaching for a coordinate measuring machine with its front facing upwards is adjusted and when rotated 180 degrees around the reference axis is and is adjusted on the coordinate measuring machine, averaged become.

Es ist möglich, die Geradheit der sich in Richtung der Bezugsachse erstreckenden Maschinenachse abzuschätzen als eine Ablenkung zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert von (Yi-Y'i)/2), wobei Yi die Koordinaten der Mitte der i-ten Kugel in der Richtung repräsentiert, die senkrecht zu der Bezugsachse ist, die erlangt werden, wenn die Lehre für eine Koordinatenmessmaschine mit der Vorderseite nach oben weisend justiert ist, bzw. Y'i die Koordinaten der Mitte der i-ten Kugel in der Richtung repräsentiert, die senkrecht zu der Bezugsachse ist, die erlangt werden, wenn die Lehre für die Koordinatenmessmaschine um die Bezugsachse herum um 180 Grad gedreht wurde und auf dem Messtisch der Koordinatenmessmaschine justiert ist.It is possible, the straightness of extending in the direction of the reference axis Estimate machine axis as a distraction between the maximum value and the minimum value from (Yi-Y'i) / 2), where Yi is the coordinates of the center of the i-th sphere in the direction represents which is perpendicular to the reference axis, which are obtained when teaching for one Coordinate measuring machine adjusted with the front facing upwards is, or Y'i the Coordinates of the center of the i-th sphere in the direction represented which is perpendicular to the reference axis, which are obtained when the Teaching for the coordinate measuring machine around the reference axis by 180 degrees was rotated and on the measuring table of the coordinate measuring machine adjusted.

Eine Regressionslinie wird unter Verwendung des Kleinstfehlerquadrat-Verfahrens und auf Basis der Koordinaten Xi der Mitte der i-ten Kugel in der Bezugsachsenrichtung und deren Koordinaten Yi in der Richtung, die senkrecht zu der Bezugsachse ist, erlangt, wenn die Lehre für eine Koordinatenmessmaschine mit der Vorderseite nach oben weisend justiert ist, um dadurch den Winkel θ zu berechnen, der zwischen der Regressionslinie und der Bezugsachse definiert ist.A Regression line is made using the least squares method and based on the coordinates Xi of the center of the i-th sphere in the Reference axis direction and their coordinates Yi in the direction that is perpendicular to the reference axis, obtained when the gauge for a coordinate measuring machine is adjusted with the front facing upwards, thereby the Angle θ too calculate between the regression line and the reference axis is defined.

Danach wird eine Regressionslinie unter Verwendung des Kleinstfehlerquadrat-Verfahrens und auf Basis der Koordinaten X'i der Mitte der i-ten Kugel in der Bezugsachsenrichtung und deren Koordinaten Y'i in der Richtung, die senkrecht zu der Bezugsachse ist, erlangt, wenn die Lehre für eine Koordinatenmessmaschine um die Bezugsachse herum um 180 Grad gedreht wurde und auf dem Messtisch justiert ist, um dadurch den Winkel θ' zu berechnen, der zwischen der Regressionslinie und der Bezugsachse definiert ist. Auf diese Weise kann basierend auf dem Wert von (θ-θ')/2 die Orthogonalität der beiden Maschinenachsen, die parallel zu der virtuellen Bezugsebene sind, ausgewertet werden.After that is a regression line using the least squares method and based on the coordinates X'i the center of the ith ball in the reference axis direction and its Coordinates Y'i in the direction perpendicular to the reference axis, if the lesson for a coordinate measuring machine around the reference axis by 180 degrees was rotated and adjusted on the measuring table, thereby the Angle θ 'to calculate the is defined between the regression line and the reference axis. In this way, based on the value of (θ-θ ') / 2, the orthogonality of the two Machine axes that are parallel to the virtual reference plane, be evaluated.

Somit ist es möglich die Geradheit für jede Maschinenachse und die Orthogonalität zwischen zwei Maschinenachsen auszuwerten, indem der Justierwinkel der Lehre für die Koordinatenmessmaschine in Bezug auf den Messtisch der Koordinatenmessmaschine so verändert wird, dass die Bezugsachse parallel zu einer der Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine ist und die virtuelle Bezugsebene parallel zu jeder der beiden verbleibenden Maschinenachsen ist.Consequently Is it possible the straightness for every machine axis and the orthogonality between two machine axes Evaluate by adjusting the gauge of the gauge for the coordinate measuring machine with respect to the measuring table of the coordinate measuring machine is changed so that the reference axis parallel to one of the machine axes of the coordinate measuring machine and the virtual reference plane is parallel to each of the two remaining ones Machine axes is.

Hier, mit Blick auf die Figuren, zeigt 1 eine erfindungsgemäße Lehre für eine Koordinatenmessmaschine, wobei die Lehre auf der Koordinatenmessmaschine fixiert ist, um einen Fehler dieser auszuwerten. Wie in 1 ersichtlich, ist die Lehre 1 für die Koordinatenmessmaschine mittels einer Aufspannvorrichtung (Montagevorrichtung) 5 an einer Ausspannplatte 4 befestigt, die auf einem Messtisch 3 einer Koordinatenmessmaschine 2 fixiert ist.Here, looking at the figures, shows 1 a teaching according to the invention for a coordinate measuring machine, wherein the teaching is fixed on the coordinate measuring machine to a fault this evaluate. As in 1 is evident, is the doctrine 1 for the coordinate measuring machine by means of a clamping device (mounting device) 5 on a clamping plate 4 fixed on a measuring table 3 a coordinate measuring machine 2 is fixed.

Die Koordinatenmessmaschine 2 weist einen bewegbaren Rahmen 6 vom Portaltyp, welcher auf gegenüberliegenden Seiten des Messtisches 3 so abgestützt ist, dass er in die Richtung X gleitet, einen Kopfabschnitt 7, welcher von dem bewegbaren Rahmen 6 so abgestützt ist, dass er in die Richtung Y gleitet, die senkrecht zu der Richtung X ist, und einen Hub/Senk-Schaft 8 auf, welcher von dem Kopfabschnitt 7 so abgestützt ist, dass er sich in der Aufwärts- und der Abwärts-Richtung bewegt, d.h. in der Richtung Z, die senkrecht zu den Richtungen X und Y ist, so dass ein Tastkopf 9, der an dem unteren Ende des Hub-Schaftes 8 befestigt ist, in den drei Dimensions- oder zueinander orthogonalen Richtungen relativ zu dem Messtisch 3 bewegt und positioniert werden kann.The coordinate measuring machine 2 has a movable frame 6 of the portal type, which on opposite sides of the measuring table 3 is supported so that it slides in the direction X, a head section 7 which of the movable frame 6 is supported so that it slides in the direction Y, which is perpendicular to the direction X, and a lifting / lowering shaft 8th on which of the head section 7 is supported so as to move in the up and down directions, that is, in the direction Z perpendicular to the directions X and Y, such that a probe 9 attached to the lower end of the lift shaft 8th is attached, in the three dimensional or mutually orthogonal directions relative to the measuring table 3 can be moved and positioned.

Der bewegbare Rahmen 6, der Kopfabschnitt 7 und der Hub-Schaft 8 werden in den Richtungen der Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine 2 bewegt. Die die Achsen X, Y und Z aufweisenden Koordinaten werden als die Maschinenkoordinaten oder das Maschinenkoordinatensystem bezeichnet.The movable frame 6 , the head section 7 and the hub shaft 8th become in the directions of the machine axes of the coordinate measuring machine 2 emotional. The coordinates having the axes X, Y and Z are referred to as the machine coordinates or the machine coordinate system.

Der Tastkopf 9 weist einen Halteschaft 9A auf, der an dem unteren Ende des Hub/Senk-Schaftes 8 angebracht ist, wie in 2 gezeigt. Der Halteschaft 9A ist mit fünf Verzweigungsschäften 9C versehen, die daran befestigt sind und die jeweils eine Messkugel 9B aufweisen.The probe 9 has a holding shaft 9A on, at the lower end of the lift / lower shaft 8th attached, as in 2 shown. The holding shaft 9A is with five branch stems 9C provided attached thereto and each having a measuring ball 9B exhibit.

Vier der Verzweigungsschäfte 9C erstrecken sich radial in vier Richtungen, die zueinander um 90 Grad winkelversetzt sind, so dass sich in der Horizontalebene zwei der Schäfte 9C parallel zu der Achse X erstrecken und sich die anderen beiden der Schäfte 9C parallel zu der Achse Y erstrecken, wohingegen sich der fünfte Verzweigungsschaft 9C in Vertikalrichtung erstreckt, d.h. in der Z-Achsen-Richtung. Die Messkugeln 9B sind jeweils aus einem harten und abrasionsbeständigen Material, wie beispielsweise künstlichem Rubin oder einer Keramik usw., hergestellt und weisen hochgenau endbearbeitete Kugelflächen mit einem vorbestimmten Durchmesser auf.Four of the branch stems 9C extend radially in four directions, which are angularly offset from each other by 90 degrees, so that in the horizontal plane two of the shafts 9C extend parallel to the axis X and the other two of the shafts 9C extend parallel to the axis Y, whereas the fifth branch shaft 9C extends in the vertical direction, ie in the Z-axis direction. The measuring balls 9B are each made of a hard and abrasion resistant material, such as artificial ruby or a ceramic, etc., manufactured and have highly accurate finished spherical surfaces with a predetermined diameter.

Bei einem normalen Messvorgang wird jede Messkugel 9B an dem vorderen Ende des zugehörigen Verzweigungsschafts 9C des Tastkopfes 9 in Kontakt gebracht mit einer endbearbeiteten Fläche eines Werkstücks, welches ein zu messendes Objekt ist, wie beispielsweise ein Motorblock, das auf dem Messtisch 3 der Koordinatenmessmaschine 2 platziert ist. Die Verlagerung des Tastkopfes 9, bei der eine Messkugel 9B von der Referenzposition des Maschinenkoordinatensystems aus zu einer Kontaktposition hinbewegt wird, an der die Kugel in Kontakt mit der endbearbeiteten Fläche des Werkstücks ist, wird gemessen, um zu prüfen, ob das endbearbeitete Werkstück eine vorbestimmte Abmessung hat oder nicht. Es ist zu bemerken, dass die Messkugel 9B, die in Kontakt mit der endbearbeiteten Fläche des Werkstücks zu bringen ist, in Übereinstimmung mit der Position oder Richtung der zu messenden, endbearbeiteten Fläche ausgewählt wird.In a normal measuring process, each measuring ball 9B at the front end of the associated branch shaft 9C of the probe 9 brought into contact with a finished surface of a workpiece which is an object to be measured, such as an engine block resting on the measuring table 3 the coordinate measuring machine 2 is placed. The displacement of the probe 9 in which a measuring ball 9B from the reference position of the machine coordinate system to a contact position where the ball is in contact with the finished surface of the workpiece is measured to check whether or not the finished workpiece has a predetermined dimension. It should be noted that the measuring ball 9B to be brought into contact with the finished surface of the workpiece is selected in accordance with the position or direction of the finished surface to be measured.

Um die Genauigkeit der Koordinatenmessmaschine 2 an sich zu messen und dieselbige zu kalibrieren, wird anstelle des Werkstücks die wie in 1 gezeigte Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine verwendet, um dadurch deren Messfehler abzuschätzen.To the accuracy of the coordinate measuring machine 2 to measure itself and calibrate the same, instead of the workpiece as in 1 shown teaching 1 used for a coordinate measuring machine to thereby estimate their measurement errors.

Die Lehre für eine Koordinatenmessmaschine in der dargestellten Ausführungsform ist mit einem Halter 10, welcher hergestellt ist aus einem Block gleichmäßiger Dickenabmessung in Form eines gleichschenkligen Trapezes in einer Draufsicht, und einer Mehrzahl von Kugeln (Sphäroiden) 11 versehen, welche entlang jeder der gegenüberliegenden, nichtparallelen oder schrägen Randflächen des trapezförmigen Blocks 10 vorgesehen und mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind, wie in den 1, 3, 5, 7 und 10 gezeigt.The teaching for a coordinate measuring machine in the illustrated embodiment is with a holder 10 , which is made of a block of uniform thickness in the form of an isosceles trapezium in a plan view, and a plurality of spheres (spheroids) 11 which are along each of the opposite, non-parallel or oblique edge surfaces of the trapezoidal block 10 are provided and arranged at the same distance from each other, as in the 1 . 3 . 5 . 7 and 10 shown.

Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Halter aus einem Granit hergestellt sein, da dieses Material einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat und von Temperaturänderungen gering beeinflusst wird. Jede Fläche des Halters 10 ist so endbearbeitet, dass sie eine hochgenau geläppte Fläche aufweist. Der Halter 10 ist mit vier Durchgangslöchern 10A versehen, die sich in der Dickenrichtung erstrecken, d.h. zwischen dessen Hauptflächen.In the illustrated embodiment, the holder can be made of a granite, since this material has a low coefficient of thermal expansion and is affected by temperature changes low. Each surface of the holder 10 is finished so that it has a highly lapped surface. The holder 10 is with four through holes 10A provided, which extend in the thickness direction, ie between the main surfaces.

Die Durchgangslöcher 10A tragen zu einer Gewichtsreduzierung und zum einfachen Handhaben des Halters bei. Die Durchgangslöcher 10A sind zusammen mit der Seitenfläche 10B, die einer unteren Bodenfläche des trapezförmigen Halters entspricht, angepasst zum Montieren des Halters 10 an die Aufspannvorrichtung (Werkzeug) 5, wie es nachstehend erörtert werden wird.The through holes 10A contribute to weight reduction and easy handling of the holder. The through holes 10A are together with the side surface 10B corresponding to a lower bottom surface of the trapezoidal holder adapted for mounting the holder 10 to the jig (tool) 5 , as will be discussed below.

Die Kugeln 11 sind jeweils aus einer hochgenau endbearbeiteten Keramik hergestellt und weisen einen vorbestimmten Durchmesser und eine höchst sphärische Fläche auf. Fünf Kugeln 11 sind an jeder schrägen Seitenfläche des Halters 10 entlang einer Linie angeordnet, so dass die Mitten der Kugeln 11 mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind.The balls 11 are each made of a highly accurate finished ceramic and have a predetermined diameter and a highly spherical surface. Five balls 11 are on each sloping side surface of the holder 10 arranged along a line so that the centers of the balls 11 are arranged at the same distance from each other.

Es ist zu bemerken, dass, wie insbesondere in 6 gezeigt, der Halter 10 an jeder schrägen Fläche davon mit konischen Ausnehmungen versehen ist, die den Kugeln 11 entsprechen, und die Kugeln 11 bevorzugt mittels eines Klebstoffs an die Umfangsränder der zugeordneten Ausnehmungen geklebt sind.It should be noted that, in particular in 6 shown, the holder 10 on each oblique surface thereof is provided with conical recesses which correspond to the balls 11 match, and the balls 11 preferably by means of an adhesive to the peripheral edges of the associated recesses are glued.

3 zeigt eine mittels der Aufspannvorrichtung (Werkzeug) 5 an der Aufspannplatte 4 befestigte Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine. Die Lehre 1 ist sicher mit der Aufspannvorrichtung 5 verbunden, so dass die Seitenfläche 10B des Halters 10, die der Bodenfläche des trapezförmigen Blocks entspricht, an einer senkrechten Anlageplatte 5A anliegt, die an dem einen Ende der Aufspannvorrichtung 5 vorgesehen ist, und die Innenfläche eines Paars von Durchgangslöchern 10A, die benachbart zu der Seitenfläche 10B sind, werden von jeweiligen Klemmen 12 mit Druck beaufschlagt, so dass dadurch die Seitenfläche 10B gegen die Anlageplatte 5A gedrückt wird. 3 shows one by means of the jig (tool) 5 on the clamping plate 4 attached teaching 1 for a coordinate measuring machine. The teaching 1 is safe with the jig 5 connected so that the side surface 10B of the owner 10 , which corresponds to the bottom surface of the trapezoidal block, on a vertical abutment plate 5A is present, which at one end of the jig 5 is provided, and the inner surface of a pair of through holes 10A that are adjacent to the side surface 10B are, are from respective terminals 12 pressurized, thereby causing the side surface 10B against the contact plate 5A is pressed.

Wie in 4 ersichtlich, weist die Aufspannvorrichtung 5 eine Basisplatte 5B auf, wobei die Anlageplatte 5A an der Basisplatte 5B an deren einen Ende befestigt ist, und wobei eine Verlängerungsplatte 5C an der Basisplatte 5B befestigt ist und sich von der Basisplatte 5B in eine Richtung erstreckt, die entgegengesetzt zu dem Ende ist, welches die Anlageplatte 5A hält.As in 4 can be seen, the jig 5 a base plate 5B on, with the investment plate 5A on the base plate 5B is attached to one end thereof, and wherein an extension plate 5C on the base plate 5B is attached and away from the base plate 5B extends in a direction opposite to the end which is the abutment plate 5A holds.

An der Basisplatte 5B sind ein Paar von senkrechten Klemmenmontage-Blöcken 5D vorgesehen, an denen das Paar von Klemmen 12 montiert ist.At the base plate 5B are a pair of vertical terminal mounting blocks 5D provided on which the pair of clamps 12 is mounted.

Jede Klemme 12 ist mit einer Klemmstange 12A versehen, welche sich in Richtung zu der Anlageplatte 5A hin erstreckt und welche in ihrer Axialrichtung bewegbar ist. Die Axialbewegung (ausfahren und einziehen) der Klemmstangen 12A findet statt, wenn jeweilige Betätigungsringe 12B, die an den Basisenden der Klemmstangen vorgesehen sind, über zugehörige Schraubmechanismen (nicht gezeigt) von Hand gedreht werden.Every clamp 12 is with a clamp rod 12A provided, which towards the investment plate 5A extends and which is movable in its axial direction. The axial movement (extension and retraction) of the clamping rods 12A takes place when respective actuation rings 12B provided at the base ends of the clamp bars, are manually rotated via associated screw mechanisms (not shown).

Zwei Stützstifte 13 sind an der Basisplatte 5B in der Nähe der Anlageplatte 5C vorgesehen, und ein Stützstift 13 ist an der Verlängerungsplatte 5C vorgesehen. Die Stützstifte 13 liegen an dem Halter 10 der Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine an, um denselbigen zu halten. Die Stifte 13 kontaktieren die untere Hauptfläche des Halters 10 so, dass ein Zwischenraum zwischen dem Halter 10 und der Basisplatte 5B erzeugt wird.Two support pins 13 are at the base plate 5B near the attachment plate 5C provided, and a support pin 13 is on the extension plate 5C intended. The support pins 13 lie on the holder 10 the teaching 1 for a coordinate measuring machine to hold the same. The pencils 13 Contact the lower main surface of the holder 10 so that there is a gap between the holder 10 and the base plate 5B is produced.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine große Anzahl von Montagelöchern h in der Basisplatte 5B und der Verlängerungsplatte 5C sowie der Anlageplatte 5A ausgebildet, und die Klemmenmontage-Blöcke 5D und die Stützstifte 13 sind über ausgewählte der Löcher h an den Platten 5B und 5C befestigt, so dass ihre Positionen selektiv in Übereinstimmung mit dem Rasterabstand der Montagelöcher h bestimmt werden können. Es sollte verstanden werden, dass die Montagelöcher h ferner als Bolzeneinsetzlöcher für Haltebolzen (nicht gezeigt) verwendet werden, um die Aufspannvorrichtung an der Aufspannplatte 4 zu sichern.In the illustrated embodiment, a large number of mounting holes h in the base plate 5B and the extension plate 5C as well as the investment plate 5A trained, and the terminal mounting blocks 5D and the support pins 13 are over selected holes h at the plates 5B and 5C fixed so that their positions can be selectively determined in accordance with the pitch of the mounting holes h. It should be understood that the mounting holes h are further used as bolt insertion holes for retaining bolts (not shown) for attaching the jig to the backing plate 4 to secure.

Die Vorgänge zum Abschätzen von Messfehlern der Koordinatenmessmaschine 2 unter Verwendung der Lehre 1 werden nachstehend beschrieben.The operations for estimating measurement errors of the coordinate measuring machine 2 using the gauge 1 are described below.

5 zeigt eine Draufsicht der Lehre 1, wenn diese auf der Koordinatenmessmaschine 2 justiert ist, wie in 1 gezeigt. Die Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine ist so justiert, dass die Längsmittelachse des Halters 10 genau mit einer Bezugsachse N übereinstimmt, die sich im Wesentlichen parallel zu der Maschinenachse X erstreckt. 5 shows a plan view of the teaching 1 if this on the coordinate measuring machine 2 adjusted as in 1 shown. The teaching 1 for a coordinate measuring machine is adjusted so that the longitudinal center axis of the holder 10 exactly coincides with a reference axis N, which extends substantially parallel to the machine axis X.

Wie in 5 ersichtlich, sind bei der Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine der dargestellten Ausführungsform eine Summe von zehn Kugeln 11 entlang gegenüberliegender, nichtparalleler Seiten des Halters 10 symmetrisch in Bezug auf die Bezugsachse N angeordnet, so dass die Mitten der Kugeln auf der einen Seite mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind und zu einer geraden Linie L1 fluchten und jene auf der anderen Seite mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind und zu einer geraden Linie L2 fluchten.As in 5 can be seen, are in teaching 1 for a coordinate measuring machine of the illustrated embodiment, a sum of ten balls 11 along opposite, non-parallel sides of the holder 10 arranged symmetrically with respect to the reference axis N, so that the centers of the balls are equidistantly spaced on one side and are aligned with a straight line L1 and those on the other side equidistant from each other and to a straight line L2 aligned.

Zur Klarheit wird angenommen, dass die Kugeln 11 entlang der Linie L1 Kugeln S1 bis S5 sind bzw. jene entlang der Linie L2 Kugeln S6 bis S10 sind. Der Messvorgang beginnt mit dem Messen der Koordinaten der Position der Mitte der Kugel S1 mittels der Koordinatenmessmaschine 2. Bei diesem Vorgang werden die an dem Tastkopf 9 vorgesehenen Messkugeln 9B1–9B5 an fünf Punkten, die vier Punkte auf dem Äquator der Kugel S1, wobei diese Punkte P1, P2, P3 und ein nicht gezeigter Punkt sind, der diametral gegenüberliegend zu P2 ist, und einen Punkt P5 an dem einen Pol davon umfassen, nacheinander in Kontakt mit der Kugel S1 gebracht. Beispielsweise werden die Kontaktpunkte P1, P5, P3 und der Kontaktpunkt, der diametral gegenüberliegend zu P2 ist, einzeln nacheinander mit der Messkugel 9B1 kontaktiert, und dann wird der Kontaktpunkt P2 mit der Messkugel 9B5 kontaktiert, wie in 6 gezeigt. Die Mittenposition der Kugel S1 kann dann basierend auf den Positionen der Kontaktpunkte geometrisch bestimmt werden. Es ist zu bemerken, dass in 6 alle fünf Kugeln 9B in Kontakt mit der Kugel S1 gezeigt sind. Jedoch kontaktiert zu einem Zeitpunkt tatsächlich nur eine Kugel 9B die Kugel S1.For clarity, it is assumed that the balls 11 along the line L1 are balls S1 to S5 and those along the line L2 are balls S6 to S10. The measuring process starts with measuring the coordinates of the position of the center of the sphere S1 by means of the coordinate measuring machine 2 , In this process, the on the probe 9 provided measuring balls 9B1 - 9B5 at five points, which are four points on the equator of the ball S1, these points being P1, P2, P3 and a not-shown point diametrically opposite to P2, and a point P5 on the one pole thereof in succession in contact brought with the ball S1. For example, the contact points P1, P5, P3 and the contact point that is diametrically opposite to P2 become one by one with the measuring ball 9B1 contacted, and then the contact point P2 with the measuring ball 9B5 contacted, as in 6 shown. The center position of the sphere S1 can then be determined geometrically based on the positions of the contact points. It should be noted that in 6 all five balls 9B are shown in contact with the ball S1. However, only one ball actually contacts at a time 9B the ball S1.

Es ist zu bemerken, dass „Äquator" sich auf einen großen Umfang der Kugel S1 bezieht, welcher den Durchmesser der Kugel S1 umfasst und welcher in einer vertikalen Ebene liegt, welche eine Ebene ist, die senkrecht zu der Ebene von 5 ist und welche parallel zu der Bezugsachse N ist, und der „Pol" sich auf einen Punkt auf der Kugel S1 bezieht, der entfernt von der zugehörigen Seitenfläche des Halters 10 ist bzw. dessen Abstand von der Vertikalebene ein Maximum ist.It should be noted that "equator" refers to a large circumference of the sphere S1 which comprises the diameter of the sphere S1 and which lies in a vertical plane which is a plane perpendicular to the plane of 5 and which is parallel to the reference axis N, and the "pole" refers to a point on the ball S1 remote from the associated side surface of the holder 10 is or whose distance from the vertical plane is a maximum.

Gleichfalls werden die Mittenpositionen der Kugel S5 auf der Linie L1 und der Kugeln S6 und S10 auf der Linie L2 gemessen. Folglich kann eine virtuelle Bezugsebene P, die die Mitten der vier Kugeln S1, S5, S6 und S10 umfasst, bestimmt werden.Likewise the center positions of the ball S5 on the line L1 and the Balls S6 and S10 measured on line L2. Consequently, a virtual reference plane P, which is the centers of the four balls S1, S5, S6 and S10 are determined.

Danach werden die zu der Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine gehörenden Koordinaten, d.h. die Lehrenkoordinaten, festgelegt, wobei der Ursprung O von einem Schnittpunkt zwischen einer Achse „A" und der Bezugsachse N definiert ist, und wobei die Achse „A" eine gerade Linie repräsentiert, die die Mitten der Kugeln S1 und S10 verbindet. Der Schnittpunkt liegt auf dem Mittelpunkt der Achse „A".Then they become the doctrine 1 coordinates associated with a coordinate measuring machine, ie the teacher coordinates, the origin O being defined by an intersection between an axis "A" and the reference axis N, and the axis "A" representing a straight line representing the centers of the balls S1 and S10 connects. The point of intersection lies on the center of the axis "A".

Das Lehrenkoordinatensystem entspricht einem orthogonalen Koordinatensystem mit zwei orthogonalen Achsen X und Y, die identisch mit der Bezugsachse N bzw. der Achse „A" in der virtuellen Bezugsebene sind. Das Lehrenkoordinatensystem entspricht der Reihe nach dem in die Maschinenachsenrichtung eingerichteten Maschinenkoordinatensystem. Daher befinden sich die Koordinaten der Mitte jeder Kugel in dem Lehrenkoordinatensystem.The The teacher coordinate system corresponds to an orthogonal coordinate system with two orthogonal axes X and Y, which are identical to the reference axis N or the axis "A" in the virtual Reference plane are. The teacher coordinate system corresponds to the series according to the machine coordinate system established in the machine axis direction. Therefore, the coordinates of the center of each ball are in the Teaching coordinate system.

Nachdem die Koordinaten an der Einstellposition der Koordinatenmessmaschine eingestellt sind, werden die Mittenpositionen der Kugeln S1 bis S10 nacheinander in dieser Reihenfolge gemessen und werden danach die Mittenpositionen der Kugeln S10 bis S1 nacheinander in der entgegengesetzten Reihenfolge gemessen, d.h. in der Reihenfolge von S10 bis S1. D.h., die vier Messungen werden in der Reihenfolge S1 → S10, S10 → S1, S1 → S10 und S10 → S1 durchgeführt. Mit anderen Worten wird die Mittenposition jeder Kugel zweimal beim Vorrücken von S1 zu S10 und zweimal beim Zurückkehren von S10 zu S1 gemessen, d.h. viermal in Summe.After this the coordinates at the setting position of the coordinate measuring machine are set, the center positions of the balls S1 to S10 successively measured in this order and then the Center positions of the balls S10 to S1 successively in the opposite order measured, i. in the order from S10 to S1. That is, the four Measurements are performed in the order S1 → S10, S10 → S1, S1 → S10 and S10 → S1. With In other words, the center position of each ball is twice Advance from S1 to S10 and twice when returning from S10 to S1, i.e. four times in total.

Danach wird die Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine um die Bezugsachse N herum um 180 Grad gedreht (umgekehrt) und wird erneut auf der Aufspannvorrichtung 5 justiert. Die virtuelle Bezugsebene und die Achse „A" werden durch denselben, wie oben beschriebenen Vorgang bestimmt, und neue Lehrenkoordinaten werden an der Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine festgelegt.After that, the lesson becomes 1 for a coordinate measuring machine about the reference axis N rotated by 180 degrees (in reverse) and is again on the jig 5 adjusted. The virtual reference plane and the axis "A" are determined by the same operation as described above, and new teacher coordinates become the teaching 1 set for a coordinate measuring machine.

Danach werden für die Umkehrposition der Lehre 1 auf die gleiche Weise, wie jener für die Ursprungsposition der Lehre 1, die Mittenpositionen der Kugeln S1 bis S10 nacheinander und viermal in Summe gemessen. Danach wird der Messvorgang, der aus vier Messungen beim Vorrücken und vier Messungen beim Zurückkehren besteht, erneut für jede Seite der Lehre 1 durchgeführt, um die Reproduktion der Messungen zu bestätigen. D.h., jede Kugel wird für die beiden Positionen der Lehre 1 in Summe achtmal gemessen.Thereafter, for the reverse position of the doctrine 1 in the same way as that for the original position of the doctrine 1 , the center positions of the balls S1 to S10 measured successively and four times in total. Thereafter, the measurement process consisting of four measurements in advance and four measurements in return is repeated for each page of the teaching 1 performed to confirm the reproduction of the measurements. That is, each bullet will teach the two positions 1 measured in total eight times.

Bei einem Abschätzen des Messfehlers der Koordinatenmessmaschine 2 wird unter Verwendung der Messwerte für die Durchmesser der Kugeln S1 bis S10, die bei den Messvorgängen erfasst wurden, und der Echtwerte der Kugeldurchmesser der Kugeln S1 bis S10 zuerst ein Messfehler in Verbindung mit einer stabilen Messung der Kugeln realisiert.In estimating the measurement error of the coordinate measuring machine 2 is realized using the measured values for the diameters of the balls S1 to S10, which were detected in the measuring operations, and the actual values of the ball diameters of the balls S1 to S10 first, a measurement error in conjunction with a stable measurement of the balls.

Danach werden, wie in 7 gezeigt, basierend auf den Messwerten für die Lehre 1, welche mit der Vorderseite nach oben weisend angeordnet ist, die Zwischen-Mitten-Abstände ΔXk-1 und ΔYk-1 zwischen der Mitte der Kugel S1 und der Mitte von jeder Kugel Sk in der X-Achsen-Richtung (d.h. der Richtung der Bezugsachse N) bzw. in der Y-Achsen-Richtung (der Richtung der Achse „A") berechnet und werden zum Abschätzen der Fehler mit Echtwerten der Zwischen-Mitten-Abstände verglichen, wobei der Ausdruck „k" die Nummer von 2 bis 10 repräsentiert, die der Kugel zugeordnet ist, deren Mittenabstand von der Mitte der Kugel S1 berechnet wird. Die wie hierein verwendeten Echtwerte sind Werte, die zuvor bestimmt wurden und die als genau zu sein bekannt sind.After that, as in 7 shown based on the measurements for the teaching 1 which is arranged face-up, the center-to-center distances ΔXk-1 and ΔYk-1 between the center of the ball S1 and the center of each ball Sk in the X-axis direction (ie, the direction of the reference axis N) and in the Y-axis direction (the direction of the axis "A"), respectively, and are compared with real values of the inter-center distances for estimating the errors, where the term "k" represents the number from 2 to 10 assigned to the sphere whose center distance is calculated from the center of the sphere S1. The real values used here are values that were previously determined and that are known to be accurate.

Gleichfalls werden danach auf Basis der Messwerte für die Lehre 1, welche um 180 Grad gedreht wurde und welche mit der Rückseite nach oben weist, die Zwischen-Mitten-Abstände ΔX'k-1 und ΔY'k-1 zwischen der Mitte der Kugel S1 und der Mitte jeder Kugel Sk in der A-Achsen-Richtung bzw. in der N-Achsen-Richtung berechnet und zum Abschätzen der Fehler mit Echtwerten der Zwischen-Mitten-Abstände verglichen.Likewise, they are then based on the measured values for teaching 1 which has been rotated by 180 degrees and which faces upwards with the back, the intermediate center distances ΔX'k-1 and ΔY'k-1 between the center of the ball S1 and the center of each ball Sk in the A-axis Direction and in the N-axis direction and compared for estimating the errors with real values of the inter-center distances.

Hier werden Mittelwerte der Messwerte, die erfasst wurden, wenn die Lehre 1 mit der Vorderseite nach oben weisend angeordnet ist und wenn die Lehre umgekehrt mit der Rückseite nach oben weisend angeordnet ist, verwendet zum Abschätzen der Fehler, um dadurch die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.Here are averages of the readings that were recorded when the lesson 1 is arranged with the front side facing upwards, and when the gauge is reversely arranged with the back side facing upwards, used for estimating the errors, thereby increasing the accuracy of the measurement.

Bei der Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine in der dargestellten Ausführungsform ist es möglich, die Zwischen-Mitten-Abstände ΔX'k-1 und ΔY'k-1 zwischen der Kugel S1 und der Kugel Sk in der A-Achsen-Richtung bzw. in der N-Achsen-Richtung von einem kleinen Wert zu einem großen Wert zu variieren durch Verändern des Neigungswinkels der schrägen Flächen des die Form eines trapezförmigen Blocks aufweisenden Halters 10 in Bezug auf die Bezugsachse N, um eine Skalenkalibrierung für die Koordinatenmessmaschine 2 durchzuführen.In teaching 1 for a coordinate measuring machine in the illustrated embodiment, it is possible to have the intermediate center distances ΔX'k-1 and ΔY'k-1 between the ball S1 and the ball Sk in the A-axis direction and in the N-axis, respectively Direction from a small value to a large value to vary by changing the inclination angle of the inclined surfaces of the holder having the shape of a trapezoidal block 10 with respect to the reference axis N, to a scale calibration for the coordinate measuring machine 2 perform.

Danach wird das Abschätzen der Geradheit der Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine 2 durchgeführt. Zuerst wird δi = (Yi-Y'i)/2 berechnet aus den Koordinaten Yi der Kugel Si, wenn die Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine mit der Vorderseite nach oben weisend angeordnet ist, und aus den Koordinaten Y'i der Kugel Si, wenn die Lehre umgekehrt mit der Rückseite nach oben weisend angeordnet ist, wobei Si die i-te Kugel repräsentiert. Die Indizes „i" und „k" sind beide freie Indizes für die Kugeln.After that, the estimation of the straightness of the machine axes of the coordinate measuring machine becomes 2 carried out. First, δi = (Yi-Y'i) / 2 is calculated from the coordinates Yi of the sphere Si when the gauge 1 for a coordinate measuring machine with the front side facing upwards, and from the coordinates Y'i of the ball Si, when the gauge is arranged in reverse with the back side facing up, where Si represents the ith ball. The indices "i" and "k" are both free indices for the balls.

8 zeigt Berechnungsergebnisse für δ1 bis δ5, die in dem Diagramm für die fünf auf der einen Seite der Lehre 1 für eine Koordinatenmessmaschine vorgesehenen Kugeln S1 bis S5 aufgetragen sind. Die Geradheit der Maschinenachse in der X-Achsen-Richtung wird basierend auf der Differenz D zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert von δi ausgewertet. In 8 ist der Maximalwert mit δ2 = (Y2-Y'2)/2 gegeben bzw. ist der Minimalwert mit δ4 = (Y4-Y'4)/2 gegeben. 8th shows calculation results for δ1 to δ5, which in the diagram for the five on one side of the gauge 1 for a coordinate measuring machine provided balls S1 to S5 are applied. The straightness of the machine axis in the X-axis direction is evaluated based on the difference D between the maximum value and the minimum value of δi. In 8th the maximum value is given by δ2 = (Y2-Y'2) / 2 or the minimum value is given by δ4 = (Y4-Y'4) / 2.

Gleiche Berechnungen werden für die Kugeln S6 bis S10 durchgeführt, um die Differenz D zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert von δi (i = 6-10) zu erlangen. Der Mittelwert der Differenzen D wird verwendet zum Abschätzen der Geradheit, um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.Same Calculations are for the balls S6 to S10 performed, by the difference D between the maximum value and the minimum value of δi (i = 6-10). The mean of the differences D is used to estimate straightness to increase the accuracy of the measurement.

Danach wird das Abschätzen der Orthogonalität zwischen den beiden Achsen der Koordinatenmessmaschine 2 durchgeführt. Bezugnehmend auf 9 wird zuerst der Winkel θ zwischen der Achse X der Koordinaten und der Regressionslinie R der Mitten der fünf Kugeln S1 bis S5 basierend auf den Koordinaten der Mitten der Kugeln S1 bis S5, wenn die Lehre 1 mit der Vorderseite nach oben weisend angeordnet ist, durch das Kleinstfehlerquadrat-Verfahren erhalten.Thereafter, the estimation of the orthogonality between the two axes of the coordinate measuring machine 2 carried out. Referring to 9 First, the angle θ between the axis X of the coordinates and the regression line R of the centers of the five balls S1 to S5 based on the coordinates of the centers of the balls S1 to S5 when the gauge 1 is arranged with the front facing up, obtained by the least squares method.

Danach wird der Winkel θ' zwischen der Achse X der Koordinaten und der Regressionslinie R' der Mitten der fünf Kugeln S1 bis S5 basierend auf den Koordinaten der Mitten der Kugel S1 bis S5, wenn die Lehre 1 um 180 Grad gedreht und umgekehrt ist, durch das Kleinstfehlerquadrat-Verfahren erhalten.After that becomes the angle θ 'between the axis X of the coordinates and the regression line R 'of the centers of the five balls S1 to S5 based on the coordinates of the centers of the sphere S1 to S5, when the doctrine 1 is rotated 180 degrees and vice versa, by the least squares method receive.

Die Orthogonalität der Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine 2 wird durch Berechnen von (θ-θ')/2 geschätzt.The orthogonality of the machine axes of the coordinate measuring machine 2 is estimated by calculating (θ-θ ') / 2.

Ferner wird auf die gleiche Weise, wie jener bei den Kugeln S1 bis S5, die Orthogonalität der verbleibenden Kugeln S6 bis S10 ausgewertet. Die Orthogonalität der Achsen X und Y der Koordinatenmessmaschine 2 wird schließlich unter Verwendung des Mittelwertes der beiden Orthogonalitäts-Abschätzergebnisse ausgewertet.Further, in the same manner as that in the balls S1 to S5, the orthogonality of the remaining balls S6 to S10 is evaluated. The orthogonality of the axes X and Y of the coordinate measuring machine 2 is finally evaluated using the mean of the two orthogonality estimation results.

Die obige Erörterung wurde auf die Lehre 1 gerichtet, welche wie in 10A gezeigt ausgerichtet ist und welche auf der Koordinatenmessmaschine 2 justiert ist. Alternativ ist es möglich, die Lehre 1 in die wie in 10B gezeigte Richtung zu justieren, in welcher die Ausrichtung der Lehre 1 um 90 Grad in der X-Y-Ebene in Bezug auf die Ausrichtung der Lehre 1 in 10A gedreht ist. Die in 10B gezeigte Anordnung dient dem Abschätzen der Geradheit der Maschinenachse in der Y-Achsen-Richtung.The above discussion was based on the teaching 1 directed, which as in 10A is shown aligned and which on the coordinate measuring machine 2 adjusted. Alternatively, it is possible the doctrine 1 in the like in 10B in which the orientation of the gauge 1 is 90 degrees in the XY plane with respect to the orientation of the gauge 1 in 10A is turned. In the 10B The arrangement shown serves to estimate the straightness of the machine axis in the Y-axis direction.

Ferner ist es möglich, die Lehre 1 in eine wie in 10C gezeigte Senkrecht-Position zu justieren, um die Auslenkung der Maschinenachse Z in der Richtung der Achse X und die Orthogonalität der beiden Achsen Z und X auszuwerten.Furthermore, it is possible the doctrine 1 in a like in 10C Adjusted vertical position to evaluate the deflection of the machine axis Z in the direction of the axis X and the orthogonality of the two axes Z and X.

Alternativ ist es möglich die Lehre in eine wie in 10D gezeigte Senkrecht-Position zu justieren, in der die aufrechtstehende Lehre um die Achse Z herum um 90 Grad in Bezug auf die in 10C gezeigte Anordnung gedreht ist, um die Auslenkung der Maschinenachse Z in der Richtung der Achse Y und die Orthogonalität der beiden Achsen Y und Z auszuwerten.Alternatively, it is possible the doctrine in a as in 10D to adjust shown vertical position in which the upright teaching about the axis Z around 90 degrees with respect to the in 10C is rotated to evaluate the displacement of the machine axis Z in the direction of the axis Y and the orthogonality of the two axes Y and Z.

11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lehre für eine Koordinatenmessmaschine. In 11 weist die Lehre 1' einen Halter 10' in Form eines Parallelepipeds und einen flachen Block mit einem gleichschenkligen, trapezförmigen Durchgangsloch 10'A auf. Die Kugeln 11, die identisch mit jenen bei der vorhergehenden Ausführungsform sind, sind an den gegenüberliegenden, schrägen Flächen des trapezförmigen Durchgangslochs 10'A vorgesehen und sind entlang der Linien angeordnet, die parallel zu den schrägen Flächen sind. 11 shows a perspective view of another embodiment of a teaching of the invention for a coordinate measuring machine. In 11 has the lesson 1' a holder 10 ' in the form of a parallelepiped and a flat block with an isosceles, trapezoidal through hole 10'A on. The balls 11 which are identical to those in the previous embodiment are on the opposite inclined surfaces of the trapezoidal through-hole 10'A are provided and are arranged along the lines which are parallel to the inclined surfaces.

Die Mitten der Kugeln 11 sind an und entlang von Linien ausgerichtet, die sich parallel zu den gegenüberliegenden, schrägen Flächen des Durchgangslochs 10'A erstrecken, und liegen alle in einer virtuellen Bezugsebene. Bei der dargestellten Ausführungsform sind an jeder der schrägen Flächen fünf Kugeln 11 vorgesehen und sind mit gleichem Abstand voneinander angeordnet.The centers of the balls 11 are aligned with and along lines parallel to the opposite, oblique surfaces of the through-hole 10'A extend, and are all in a virtual reference plane. In the illustrated embodiment, five balls are provided on each of the inclined surfaces 11 provided and are arranged at the same distance from each other.

Bei der Lehre 1' für eine Koordinatenmessmaschine gemäß dieser Ausführungsform ist die Richtung, die senkrecht zu der virtuellen Bezugsebene ist, die die Linien enthält, auf denen die Kugeln 11 ausgerichtet sind, identisch mit der Dickenrichtung des Blocks, aus dem der Halter 10' hergestellt ist, und ist die Bezugsachse senkrecht zu den parallelen oberen und unteren Seiten des Halters 10' sowie der oberen und der unteren Fläche des trapezförmigen Durchgangslochs 10'A.In teaching 1' for a coordinate measuring machine according to this embodiment, the direction which is perpendicular to the virtual reference plane containing the lines on which the balls 11 are aligned, identical to the thickness direction of the block from which the holder 10 ' is made, and the reference axis is perpendicular to the parallel upper and lower sides of the holder 10 ' and the upper and lower surfaces of the trapezoidal through hole 10'A ,

Es ist zu bemerken, dass die Lehre 1' für eine Koordinatenmessmaschine auf der in 1 gezeigten Koordinatenmessmaschine 2 in gleicher Weise wie die Lehre 1 bei der vorhergehenden Ausführungsform justiert werden kann durch Variieren der Positionen der Klemmen 12 und, wenn notwendig, der Stifte 13 der Aufspannvorrichtung 5, die in 4 gezeigt ist.It should be noted that the teaching 1' for a coordinate measuring machine on the in 1 shown coordinate measuring machine 2 in the same way as the teaching 1 in the previous embodiment can be adjusted by varying the positions of the clamps 12 and, if necessary, the pins 13 the jig 5 , in the 4 is shown.

Wie aus der obigen Erörterung verständlich, können erfindungsgemäß Koordinatendaten zum Abschätzen der Messgenauigkeit für den Abstand zwischen zwei Punkten in einer Koordinatenmessmaschine und der Geradheit von deren Maschinenachsen sowie der Orthogonalität zwischen den Maschinenachsen zu einem Zeitpunkt erfasst werden. Daher können die Messfehler der Messvorrichtung effektiv ausgewertet werden.As from the above discussion understandable, according to the invention coordinate data to estimate the measuring accuracy for the distance between two points in a coordinate measuring machine and the straightness of their machine axes as well as the orthogonality between the machine axes are detected at a time. Therefore, the Measuring errors of the measuring device can be effectively evaluated.

Ferner können erfindungsgemäß Eigenfehler der Lehre für eine Koordinatenmessmaschine aus den Messwerten entfernt werden, die erlangt werden, wenn die Lehre mit der Vorderseite nach oben weisend angeordnet ist und wenn die Lehre mit der Rückseite nach oben weisend umgekehrt ist, so dass die Geradheit der Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine in genauer Weise ausgewertet werden kann.Further can According to the invention Eigenfehler the teaching for a coordinate measuring machine is removed from the measured values, which are obtained when the doctrine is facing up is arranged pointing and if the lesson with the back turned upside down, so that the straightness of the machine axes the coordinate measuring machine are evaluated in a precise manner can.

Ferner können erfindungsgemäß Eigenfehler der Lehre für eine Koordinatenmessmaschine aus den Messwerten entfernt werden, die erlangt werden, wenn die Lehre mit der Vorderseite nach oben weisend angeordnet ist und wenn die Lehre mit der Rückseite nach oben weisend umgekehrt ist, so dass die Orthogonalität der Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine in genauer Weise ausgewertet werden kann.Further can According to the invention Eigenfehler the teaching for a coordinate measuring machine is removed from the measured values, which are obtained when the doctrine is facing up is arranged pointing and if the lesson with the back pointing upwards, so that the orthogonality of the machine axes the coordinate measuring machine are evaluated in a precise manner can.

Ferner können erfindungsgemäß Daten zum Abschätzen der Messgenauigkeit für den Abstand zwischen zwei Punkten in einer Koordinatenmessmaschine oder die Geradheit der Maschinenachsen dieser sowie die Orthogonalität zwischen den Maschinenachsen in einfacher und genauer Weise erlangt werden. Folglich kann eine preisgünstige Lehre für eine Koordinatenmessmaschine bereitgestellt werden.Further can according to the invention to estimate the measuring accuracy for the distance between two points in a coordinate measuring machine or the straightness of the machine axes of this as well as the orthogonality between the machine axes are obtained in a simple and accurate manner. Consequently, a low-cost Teaching for a coordinate measuring machine can be provided.

Da gemäß einem speziellen Merkmal der Erfindung die Kugeln auf gegenüberliegenden, schrägen Flächen eines trapezförmigen Blockes angeordnet sind, welcher den Halter bildet, kann die Anzahl von Messpunkten erhöht werden und kann folglich die Fehlerabschätzung für die Koordinatenmessmaschine in genauerer Weise durchgeführt werden.There according to one special feature of the invention the balls on opposite, bevel surfaces a trapezoidal Block are arranged, which forms the holder, the number of Measuring points increased and can consequently the error estimate for the coordinate measuring machine performed in a more specific way become.

Wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Kugeln in dem in dem Halter ausgebildeten, trapezförmigen Durchgangsloch angeordnet sind, können nicht nur die Kugeln geschützt werden, sondern kann ferner das Gewicht des Halters reduziert werden.If according to a embodiment According to the invention, the balls in the trapezoidal through-hole formed in the holder are arranged not just the bullets protected Furthermore, the weight of the holder can be reduced.

Während sich die obige Beschreibung auf spezielle Ausführungsformen der Erfindung bezieht, ist es verständlich, dass viele Modifikationen, ohne vom wie in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abzuweichen, durchgeführt werden können.While the above description to specific embodiments of the invention it is understandable that many modifications are made without as defined in the appended claims to depart from the invention, can be performed.

Claims (5)

Verfahren zum Abschätzen von Messfehlern bei einer Koordinatenmessmaschine (2), bei welcher ein Ende eines Tastkopfes (9) entlang dreier zueinander orthogonaler Maschinenachsen relativ zu einem zu messenden Objekt bewegt wird, aufweisend: einen ersten Schritt eines Platzierens einer Lehre (1) für die Maschine auf einem Messtisch (3) der Koordinatenmessmaschine (2), wobei die Lehre (1) eine Bezugsachse aufweist und mit einer Mehrzahl von Kugeln (11) versehen ist, deren Mitten zu wenigstens einer geraden Linie fluchten, die in Bezug auf eine Bezugsachse der Lehre (1) geneigt ist, wobei die Bezugsachse in einer virtuellen Bezugsebene liegt und sich entlang der virtuellen Bezugsebene erstreckt, wobei die Lehre (1) so positioniert ist, dass die Bezugsachse parallel zu einer der drei Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine (2) ist und dass die virtuelle Bezugsebene parallel zu einer der beiden verbleibenden Maschinenachsen der Koordinatenmessmaschine (2) ist, einen zweiten Schritt eines mit der Maschine Messens der Koordinaten der Mitte jeder Kugel (11) relativ zu den beiden Maschinenachsen, einen dritten Schritt eines Drehens der Lehre (1) um die Bezugsachse herum um 180 Grad und erneuten Platzierens der Lehre (1) auf dem Messtisch der Koordinatenmessmaschine (2), und einen vierten Schritt eines erneuten mit der Maschine Messens der Koordinaten der Mitte jeder Kugel (11) relativ zu den beiden Maschinenachsen.Method for estimating measurement errors in a coordinate measuring machine ( 2 ), in which one end of a probe head ( 9 ) is moved along three mutually orthogonal machine axes relative to an object to be measured, comprising: a first step of placing a gauge ( 1 ) for the machine on a measuring table ( 3 ) of the coordinate measuring machine ( 2 ), whereby the doctrine ( 1 ) has a reference axis and with a plurality of balls ( 11 ) whose centers are aligned with at least one straight line which, with respect to a reference axis of the teaching ( 1 ), wherein the reference axis lies in a virtual reference plane and extends along the virtual reference plane, the teaching ( 1 ) is positioned so that the reference axis parallel to one of the three machine axes of the coordinate measuring machine ( 2 ) and that the virtual reference plane parallel to one of the two remaining machine axes of the coordinate measuring machine ( 2 ) is a second step of using the machine measuring the coordinates of the center of each sphere ( 11 ) relative to the two machine axes, a third step of turning the teaching ( 1 ) about the reference axis by 180 degrees and repositioning the gauge ( 1 ) on the measuring table of the coordinate measuring machine ( 2 ), and a fourth step of a re-machine measurement of the coordinates of the center of each ball ( 11 ) relative to the two machine axes. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die eine der beiden Maschinenachsen eine X-Maschinenachse ist und die andere der beiden Maschinenachsen eine Y-Maschinenachse ist, und wobei die Geradheit der X-Maschinenachse basierend auf bei dem zweiten Schritt erfassten Y-Maschinenachsen-Koordinaten der Mitten der Kugeln (11) in einer Richtung senkrecht zur Bezugsachse der Lehre (1) und auf Basis von bei dem vierten Schritt erfassten Y-Maschinenachsen-Koordinaten der Mitten der Kugeln (11) abgeschätzt wird, wobei der Schritt des Abschätzens aufweist: in einem ersten Berechnungsschritt ein Berechnen der Differenz zwischen den bei dem zweiten und dem vierten Schritt erfassten Y-Maschinenkoordinaten für jede Kugel (11), Bestimmen des Maximalwertes und des Minimalwertes der bei dem ersten Berechnungsschritt für alle Kugeln (11) erhaltenen Differenzen, und in einem zweiten Berechnungsschritt ein Berechnen der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert, die in dem Bestimmungsschritt bestimmt wurden.The method of claim 1, wherein the one of the two machine axes is an X-machine axis and the other of the two machine axes is a Y-machine axis, and wherein the straightness of the X-machine axis is based on Y-machine axis coordinates of the centers detected in the second step the balls ( 11 ) in a direction perpendicular to the reference axis of the teaching ( 1 and on the basis of Y-machine axis coordinates of the centers of the balls ( 11 ), wherein the step of estimating comprising: in a first calculating step, calculating the difference between the Y machine coordinates acquired in the second and fourth steps for each ball ( 11 ), Determining the maximum value and the minimum value of the first calculation step for all balls ( 11 ), and in a second calculating step, calculating the difference between the maximum value and the minimum value determined in the determining step. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Berechnen einer ersten Regressionslinie aus den bei dem zweiten Schritt erfassten Koordinaten der Mitten der Kugeln (11) relativ zu den beiden Maschinenachsen, um dadurch einen Winkel θ zwischen der ersten Regressionslinie und der Bezugsachse zu berechnen, Berechnen einer zweiten Regressionslinie aus den bei dem vierten Schritt erfassten Koordinaten der Mitten der Kugeln (11) relativ zu den beiden Maschinenachsen, um dadurch einen Winkel θ' zwischen der zweiten Regressionslinie und der Bezugsachse zu berechnen, und Berechnen von (θ-θ')/2 zum Abschätzen der gegenseitigen Orthogonalität der beiden Maschinenachsen, die parallel zu der virtuellen Bezugsebene sind.The method of claim 1, further comprising: calculating a first regression line from the coordinates of the centers of the spheres detected at the second step ( 11 ) relative to the two machine axes to thereby calculate an angle θ between the first regression line and the reference axis, calculating a second regression line from the coordinates of the centers of the balls detected at the fourth step ( 11 ) relative to the two machine axes, thereby calculating an angle θ 'between the second regression line and the reference axis, and calculating (θ-θ') / 2 for estimating the mutual orthogonality of the two machine axes parallel to the virtual reference plane , Lehre (1, 1') für eine Koordinatenmessmaschine (2) zum Durchführen einer Messung entlang wenigstens zweier Maschinenachsen, wobei die Maschine einen Tastkopf (9) aufweist, der mit einem Ende versehen ist, und wobei die Lehre (1, 1') eine Bezugsachse hat und aufweist: eine Mehrzahl von Kugeln (11), die dazu vorgesehen sind, von dem Ende des Tastkopfs (9) kontaktiert zu werden, und einen Halter (10, 10'), der die Kugeln (11) so hält, dass die Mitten der Kugeln (11) sich entlang zweier gerader Linien erstrecken, die in Bezug auf eine Bezugsachse geneigt sind, wobei die Bezugsachse in einer virtuellen Bezugsebene liegt und sich entlang der virtuellen Bezugsebene erstreckt, wobei der Halter (10, 10') so an der Koordinatenmessmaschine (2) anbringbar ist, dass die virtuelle Bezugsebene parallel zu den beiden Maschinenachsen ist, so dass die Bezugachse parallel zu einer der beiden Maschinenachsen ist, wobei der Halter (10) von einem trapezförmigen Block mit zwei nichtparallelen Seiten gebildet ist, wobei jede Seite parallel zu einer jeweiligen der beiden Linien ist, und wobei die Kugeln (11) entlang der beiden nichtparallelen Seiten des trapezförmigen Blocks angeordnet und montiert sind.Teaching ( 1 . 1' ) for a coordinate measuring machine ( 2 ) for performing a measurement along at least two machine axes, wherein the machine comprises a probe head ( 9 ), which is provided with an end, and wherein the teaching ( 1 . 1' ) has a reference axis and comprises: a plurality of balls ( 11 ), which are intended to come from the end of the probe ( 9 ), and a holder ( 10 . 10 ' ), the balls ( 11 ) holds so that the centers of the balls ( 11 ) extend along two straight lines which are inclined with respect to a reference axis, the reference axis lying in a virtual reference plane and extending along the virtual reference plane, the holder ( 10 . 10 ' ) so at the coordinate measuring machine ( 2 ), that the virtual reference plane is parallel to the two machine axes, so that the reference axis is parallel to one of the two machine axes, the holder ( 10 ) is formed by a trapezoidal block with two non-parallel sides, each side being parallel to a respective one of the two lines, and wherein the balls ( 11 ) are arranged and mounted along the two non-parallel sides of the trapezoidal block. Lehre (1, 1') für eine Koordinatenmessmaschine (2) zum Durchführen einer Messung entlang wenigstens zweier Maschinenachsen, wobei die Maschine einen Tastkopf (9) aufweist, der mit einem Ende versehen ist, und wobei die Lehre (1, 1') eine Bezugsachse hat und aufweist: eine Mehrzahl von Kugeln (11), die dazu vorgesehen sind, von dem Ende des Tastkopfs (9) kontaktiert zu werden, und einen Halter (10, 10'), der die Kugeln (11) so hält, dass die Mitten der Kugeln (11) sich entlang zweier gerader Linien erstrecken, die in Bezug auf eine Bezugsachse geneigt sind, wobei die Bezugsachse in einer virtuellen Bezugsebene liegt und sich entlang der virtuellen Bezugsebene erstreckt, wobei der Halter (10, 10') so an der Koordinatenmessmaschine (2) anbringbar ist, dass die virtuelle Bezugsebene parallel zu den beiden Maschinenachsen ist, so dass die Bezugsachse parallel zu einer der beiden Maschinenachsen ist, wobei der Halter (10') von einem Block gebildet ist, der ein trapezförmiges Durchgangsloch (10'A) mit zwei nichtparallelen Seiten aufweist, wobei jede Seite parallel zu einer jeweiligen der beiden Linien ist, und wobei die Kugeln (11) entlang der beiden nichtparallelen Seiten des trapezförmigen Durchgangslochs (10'A) angeordnet und montiert sind.Teaching ( 1 . 1' ) for a coordinate measuring machine ( 2 ) for performing a measurement along at least two machine axes, wherein the machine comprises a probe head ( 9 ), which is provided with an end, and wherein the teaching ( 1 . 1' ) has a reference axis and comprises: a plurality of balls ( 11 ), which are intended to come from the end of the probe ( 9 ), and a holder ( 10 . 10 ' ), the balls ( 11 ) holds so that the centers of the balls ( 11 ) extend along two straight lines which are inclined with respect to a reference axis, the reference axis lying in a virtual reference plane and extending along the virtual reference plane, the holder ( 10 . 10 ' ) so at the coordinate measuring machine ( 2 ), that the virtual reference plane is parallel to the two machine axes, such that the reference axis is parallel to one of the two machine axes, the holder ( 10 ' ) is formed by a block having a trapezoidal through hole ( 10'A ) having two nonparallel sides, each side being parallel to a respective one of the two lines, and the balls ( 11 ) along the two non-parallel sides of the trapezoidal through-hole ( 10'A ) are arranged and mounted.
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