DE60315050T2

DE60315050T2 - Vorrichtung und verfahren zur messung, kompensation und prüfung eines numerisch gesteuerten werkzeugskopfes und/oder tisches

Info

Publication number: DE60315050T2
Application number: DE60315050T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Morfino
Original assignee: Fidia SpA
Current assignee: Fidia SpA
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2023-09-20
Also published as: DE60315050D1; EP1549459B1; CN1688949A; AU2002349831A1; ES2290497T3; AU2003274694A8; EP1549459A2; WO2004034164A1; WO2004033147A2; AU2003274694A1; WO2004033147A3; CN100504687C; ATE367239T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren für die Messung, den Ausgleich und die Prüfung von birotativen Köpfen und/oder Tischen der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und auf ein Hardware- und Softwaresystem, das diese Verfahren realisiert.
Das Dokument US-A-5 214 857 beschreibt eine Eichvorrichtung, die 3-achsige Maschinen bearbeitet und keine XYZ-Fehler sondern nur eine Längenabweichung registriert, aus der es potentiell möglich ist, diese XYZ-Fehler zu erhalten; diese Vorrichtung bearbeitet nicht die Fehler des Messkopfes.
Das Dokument WO-A-97 43703 beschreibt ein Verfahren für die Korrektur von Fehlern der Werkzeugmaschinen in Echtzeit durch Anwendung der differenzierten feuchten Modellierung, wobei die Messungen die Präzisionspositionierung der Achsen XYZ, XYZ, die Wärmeverzüge XYZ und Wärmeprobleme, aber nicht die Fehler des Kopfes bearbeiten.
Das Dokument US-A-4879817 beschreibt ein Verfahren für die Kontrolle der Einstellung eines Werkzeuges, das eine Werkzeugspitze auf Drehmaschinen ist: Dieses Verfahren misst und korrigiert die Position der Werkzeugspitze in einer Sonderanwendung für Drehmaschinen und bearbeitet nicht die Messung oder die Korrektur der Köpfe oder der Kopffehler.
Die Erfindung wird nachfolgend als Anwendung auf Maschinenköpfe beschrieben und dargestellt, aber die gesamte Beschreibung kann natürlich auch auf die gleiche Weise auf Kopf- + Tischsysteme oder nur auf Tische von Werkzeugmaschinen angewendet werden, wobei die gleichen Effekte und Vorteile der Erfindung erhalten werden, da es sich um einfache Umwandlungen der kartesischen Bezugssysteme handelt.
Die birotativen Köpfe (von jetzt an „Köpfe" genannt) der numerisch ge steuerten Maschinen sind Achsen von durch eine numerische Steuerung (CNC) gesteuerten Maschinen. Diese Köpfe sind normalerweise mit ein oder zwei Graden für die rotative Freiheit ausgestattet. Mögliche Varianten dieser Konfiguration, die jedoch als im Schutzfeld dieser Erfindung enthalten zu betrachten sind, sind die birotativen Köpfe, in denen die rotativen Bewegungen teilweise oder ganz auf Drehtischen zerlegt sind.
Das Hardwaresystem, das hier nachfolgend beschrieben wird, ermöglicht es, mit automatischen Verfahren ausreichende Werte zu messen, damit die Messverfahren und die Software Ausgleiche und Prüfungen dieser Maschinenseite bearbeiten können.
Unter dem Begriff „geometrische Messung" versteht sich die Messung der geometrischen Fehler der Köpfe. Diese Fehler entstehen durch die nicht korrekte Montage der Komponenten, ihre nicht korrekte Realisierung oder die Gewichte dieser Komponenten. Nachfolgend wird auch eine detailliertere Klassierung der Typologie dieser Fehler erklärt.
Unter dem Begriff „Ausgleich" der Köpfe versteht sich die Korrektur der Software innerhalb der numerischen Steuerung der gemessenen Fehler. Wie bereits vorher erwähnt, wird nachfolgend eine Klassierung der Fehler angegeben, aus der sich auch die entsprechenden Algorithmen der Ausgleichsoftware ergeben. Der Ausgleich schließt außerdem sowohl die Messsoftware als auch eine Ausgleichsoftware ein. Die Messsoftware ermöglicht es, die Messdaten auszuführen und zu bearbeiten, während die Ausgleichsoftware die gemessenen und bearbeiteten Fehler korrigiert.
Unter dem Begriff „automatische Verfahren" der Köpfe versteht sich eine Reihe von automatischen Bewegungen der Maschine, die durch ein Hardwaresystem die Messungen sammeln, die die Messsoftware bearbeitet, um die Eingangsdaten der Ausgleichsoftware zu erstellen.
Unter dem Begriff „dynamische Prüfung" der Köpfe versteht sich die Messung der dynamischen Antworten der Maschinenbewegungen, die die rotativen Achsen des Kopfes mit einbeziehen. Normalerweise heben dieses Tests Probleme wie „Twitching" und „Ripple" (Welligkeit) dieser Achsen hervor.
Gegenwärtig gibt es keine dynamischen Prüfsysteme der Köpfe, während manuelle oder halbautomatische geometrische Messverfahren vorhanden sind: Diese sind auf wichtige Weise für die Erfindung keine in der numerischen Steuerung integrierten Systeme und lassen nicht die Freiheit zu, nach Belieben das gesamte Fehlermodell anzupassen, das bei Ausführung der Messungen beschrieben werden soll.
Die heutigen geometrischen Messungen sehen die Verwendung von Messsystemen wie Dezimal- oder Tausendstel-Komparatoren und Artefakten wie zugelassene Winkeldreiecke, Kontrollzylinder (allgemein Bohrstangen genannt) usw. vor. Das für die Messung zuständige Personal schreibt durch eine Reihe von bekannten manuellen Vorgängen die Messwerte auf, nachdem es mehrmals die o. g. Artefakten montiert und positioniert hat. In den halbautomatischen Verfahren werden hauptsächlich digitale Tastervorrichtungen (siehe zum Beispiel das System MP10 der Renishaw) und ein Bezugsartefakt (hauptsächlich eine Kugel) verwendet. Mit den Messverfahren ist es daher möglich, einen Teil der Werte zu erhalten, die mit dem manuellen System gemessen werden können. Das Hauptproblem dieser bekannten Techniken besteht darin, dass sie die Integration mit der numerischen Steuerung schwierig gestalten und die Verwendung von komplexen Ausgleichmodellen unmöglich machen, da die Anzahl der auszuführenden Messungen und die Zeitpläne, die von dieser Technik gefordert werden, zu lang und mühsam sind.
Eine der Grenzen dieser Anwendungen ist, dass nicht alle für die geometrische Messung des Kopfes notwendigen Messungen und/oder Variablen automatisch gemessen werden können, wie man gut in den schematischen Zeichnungen der 1 sieht. In dieser Abbildung sieht man, dass die Prüfung der Parallelität zwischen der Achse des Kopfes 1, der mit zwei Teilen 3 und 5 und einem Schaft 7 in gegenseitiger rotativer Bewegung ausgestattet ist, und den kartesischen Bezugsachsen durch ein Messinstrument 9 erfolgt (allgemein „Bohrstange" genannt), das sich am Schaft 7 befindet. Die Grenze dieser Art des Vorgangs liegt im Wesentlichen in den angewendeten Messsystemen und folglich in den begrenzten Messverfahren.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Unzulänglichkeiten der vorhergehenden Technik zu lösen, indem ein System und ein Verfahren für die Messung, den Ausgleich und die Prüfung der Köpfe der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen geliefert wird, die den Erhalt folgender Innovationen ermöglichen:

a) ein Instrument und damit auch Verfahren für die automatische Ausführung der geometrischen Messungen, indem dieses System in der numerischen Steuerung integriert wird;
b) die Möglichkeit, die gesamten Messungen zu erhöhen, um komplexere Fehler der Köpfe zu beschreiben, jedoch bei extrem reduzierten Ausführungszeiten der Messungen gegenüber dem Handwerksstand;
c) die Verwendung dieses Instruments für dynamische Prüfungen;
d) die Verwendung von bekannten Korrektursystemen für die Ausführung des Ausgleichs der gemessenen Fehler.

Die o. g. und andere Zwecke und Vorteile der Erfindung, die aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, werden mit Systemen und Verfahren wie die in den unabhängigen Patentansprüchen beschriebenen erreicht. Vorgezogene Realisierungsformen und nicht banale Varianten dieser Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird am besten durch einige vorgezogene Realisierungsformen beschrieben, die mit Bezugnahme auf die Zeichnungen in der Anlage als Beispiel und nicht zur Einschränkung geliefert werden, in denen:
die 1 eine schematische Ansicht ist, die die Messphasen der Quadratur der Achsen in der bekannten Technik darstellt;
die von 2A bis 2D Ansichten des Teils der Trägerbasis 11 in einer Realisierungsform des Systems der vorliegenden Erfindung sind;
die 3 eine Seitenansicht des Teils der Bohrstange in einer Realisierungsform des Systems der vorliegenden Erfindung ist;
die von 4A bis 4C schematische Ansichten einer Realisierungsform des Kopfes des Systems der Erfindung mit entsprechenden geometrischen Modellen sind;
die von 5A bis 4C schematische Ansichten einer anderen Realisierungsform des Kopfes des Systems der Erfindung mit entsprechenden geometrischen Modellen sind;
die 6 eine schematische Ansicht einer Realisierungsform des Systems der Erfindung ist;
die von 7A bis 7C schematische Ansichten sind, die durch Beispiele erläutern, wie die gemessenen Mengen angegeben werden;
die von 8A bis 8C schematische Ansichten sind, die die Bewegungen der Trägerbasis 11 der von 2A bis 2D darstellen;
die 9 eine schematische Ansicht ist, die ein Anwendungsbeispiel des Systems der Erfindung darstellt;
die von 10 bis 13 schematische Ansichten weiterer Phasen des Beispiels der 9 sind;
die 14A und 14B schematische Ansichten sind, die ein weiteres Anwendungsbeispiel des Systems der Erfindung darstellen;
die 15 eine perspektivische Ansicht ist, die einige Arbeitspositionen des Systems der Erfindung darstellt;
die 16 eine schematische Ansicht ist, die den Nutatorkopf darstellt;
die von 17 bis 21 schematische Ansichten der Bewegungen des Systems der vorliegenden Erfindung sind; und
die von 22 bis 24 vektorielle Graphiken sind, die die Aktionen des Kopfmodells der vorliegenden Erfindung zeigen.
Mit Bezugnahme auf die Abbildungen wird das System der vorliegenden Erfindung in einer vorgezogenen aber nicht einschränkenden Realisierungsform dargestellt. Das System wird nachfolgend als Anwendung auf das Feld der Messung, des Ausgleichs und der Prüfung der Köpfe 1 der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen beschrieben, aber es kann natürlich eine gültige und wirksame Anwendung auf ein beliebiges Feld finden, in dem eine vollkommen automatisierte, präzise und zuverlässige Messung der Positionen der Gegenstände in Bezugssystemen notwendig ist.
In Bezug auf die Abbildungen, und besonders die von 2 bis 5, ent hält das System für die Messung, den Ausgleich und die Prüfung der Köpfe 1 und/oder Tische der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen der Erfindung grundlegend:

– mindestens eine Trägerbasis 11, die mit mehreren Abstandsensoren 14 ausgestattet ist;
– mindestens eine Vorrichtung des Typs Bohrstange 16, die aus einem verlängerten Zylinder 17 besteht; der Zylinder 17 ist an einem seiner Endstücke mit Verbindungsvorrichtungen 18 für die Köpfe 1 und an seinem anderen gegenüberliegenden Endstück mit einer Kugel 20 ausgestattet, die sich nahe bei den Sensoren 14 befindet, so dass diese immer und in jeder beliebigen Position den Abstand messen können, der sie von der Kugel 20 trennt.

Im Besonderen kann die Trägerbasis 11 rund und vorzugsweise mit drei Abstandsensoren 14 ausgestattet sein, die in Positionen, die untereinander um 120° verlagert sind, auf der Basis angeordnet sind. Dagegen sind die Verbindungsvorrichtungen 18 konischer Art, und die Köpfe 1 können in einem ihrer beweglichen Teile 3, 5, die Verbindungsvorrichtungen 18 für die unverschiebbare Verbindung an ihnen während der Messungen aufnehmen.
Gemäß der Darstellung in 6 ist das System der Erfindung operativ mit Bearbeitungsvorrichtungen 30 verbunden, die Vorrichtungen 31 für die Ausführung der Messverfahren der modellierbaren Fehler, Vorrichtungen 32 für die Ausführung der Messverfahren der nicht modellierbaren Fehler und Vorrichtungen 33 für die Ausführung der dynamischen Prüfungen enthalten. Außerdem sind die Köpfe 1 operativ mit den Kontroll- und Steuervorrichtungen 34 verbunden, die auch Vorrichtungen 35 für die Ausführung der Ausgleichverfahren der modellierbaren Fehler und Vorrichtungen 36 für die Ausführung der Ausgleichverfahren der nicht modellierbaren Fehler enthalten.
Gemäß der Messung der Positionierungsfehler der Kugel 20 der Bohrstange 16, die ideell die Werkzeugspitze darstellt, können zwei mögliche Verfahren erhalten werden:

1) Der Kopf 1 wird mit Verwendung der bereits aktiven Ausgleiche (der modellierbaren Fehler) bewegt. Dann denkt die CNC, dass sie die Mitte der Kugel 20 festgehalten hat (in den CNC-Systemen wird diese Art von Bewegung allgemein Bewegung mit befähigter RTCP genannt). Die Messung der Fehler kann mit Verwendung einer der folgenden Alternativen ausgeführt werden: a) Die von den Sensoren 14 der Trägerbasis 11 gelieferten Werte können in die reellen Koordinaten der Kugel 20 der Bohrstange 16 umgeformt werden. Die Differenz zwischen den theoretischen und reellen Koordinaten der Kugel 20 stellt die gemessenen Fehler dar. b) Die von den Sensoren 14 der Trägerbasis 11 gelieferten Sensoren können verwendet werden, um die Position der linearen Achsen der Maschine zu korrigieren, damit die Kugel 20 in den Punkt gebracht wird, in dem die Sensoren 14 die Anfangswerte liefern. Auf diese Weise wird die Kugel 20 bewegt, die linearen Achsen haben dagegen eine zusätzliche Bewegung gegenüber der Bewegung ausgeführt, die ihnen durch die CNC aufgrund der gegenwärtig aktiven Ausgleiche auferlegt würde. Diese Korrektur sind die gemessenen Fehler.
2) Der Kopf wird bewegt, ohne einen aktiven Ausgleich in der CNC zu verwenden. Durch das vorher erklärte Verfahren b wird die Position der linearen Achsen korrigiert, um die Kugel 20 wieder in den Punkt zu bringen, in dem die Sensoren 14 die Anfangswerte liefern. Diese induzierten Bewegungen stellen den indirekten Wert der Fehler für die Berechnungen dar.

In Bezug auf den Mechanismus für die Fehlererfassung durch eine einfach und sofort realisierbare Software, die einige Umwandlungen ausführt, liefert die Trägerbasis 11 mit den Sensoren 14 die Position der Kugel 20 der Bohrstange 16. Das Verfahren für die Erfassung der Position der Kugel 20 ist in der Technik bekannt und wird in diesem Zusammenhang nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben. Für die Fehlermessung muss ein Kalibrierverfahren der Sensoren 14 der Trägerbasis 11 ausgeführt werden (dieses Verfahren ist in der Technik bekannt und wird hier nicht detailliert beschrieben).
Unabhängig von der verwendeten Technik für den Auszug der Positionierfehler aus den gesteuerten Bewegungen der Maschine gemäß Darstel lung in den von 7A bis 7B wird das Messsystem unter der Voraussetzung idealisiert, dass die reelle Verschiebung der Maschine (gewünschte Verschiebung + gemessene Fehler) messbar ist. In 7A wird ein Verschiebungsfehler A der Achse vom Kopf 1 dargestellt, aufgrund dessen gemäß Darstellung in 7B ein Messfehler D infolge der programmierten Bewegung des Kopfes 1 von einer Position B zu einer Position C auftritt, diese Bewegung wird von den entsprechenden Pfeilen in der Abbildung dargestellt. Auf diese Weise wird die Situation der 7C realisiert, die das Schema der ausgeführten Messung darstellt.
In Bezug auf das Fehlermessverfahren sind die Vorteile der Konfiguration des Systems mit den Sensoren 14 und der Trägerbasis 11 mit drei Füßen folgende:

1) Ausreichende Messgenauigkeit für die Bestimmung der Mitte der Kugel 20 der Bohrstange 16 und daher für die zu messenden Fehler. Die Sensoren 14 können mit Verwendung von verschiedenen Technologien realisiert werden und den Kontakt mit der Kugel 20 der Bohrstange 16 vorsehen oder nicht. Sofern Abstandsensoren 14, aber nicht Kontakt- und Kapazitivsensoren verwendet werden, kann die Trägerbasis 11 die Gestalt einer (nicht dargestellten) hohlen Kugelhaube annehmen, die als Brennpunkt die Mitte der Kugel 20 der Bohrstange 16 hat. Dies erfolgt, um die Störungen der Kapazitivmessungen zu verringern. Diese Änderung (u. ä.) ist nicht als Variante für das Konzept der Trägerbasis 11 gemäß vorheriger Beschreibung zu betrachten.
2) Möglichkeit, die Bohrstange 16 ohne Kollision zwischen den sich bewegenden Körpern und dem Messinstrument unter die Horizontale zu neigen. Die große Auswahl der erreichbaren Messpositionen ermöglicht es der Messsoftware, alle interessanten Positionen vom Kopf zu untersuchen.

Gemäß den Darstellungen in den von 8A bis 8C kann die Trägerbasis 11 mit den Trägervorrichtungen 40 verbunden werden, die dazu dienen, eine Drehung der Trägerbasis 11 bis zu 90° gegenüber ihrer Achse (F) zu ermöglichen, so dass mehrere operative Positionen zwischen den beiden ex tremen Achsen (F, G) erreicht werden, die senkrecht zueinander stehen. Die Trägervorrichtungen 40 dienen außerdem dazu, gleichzeitig eine Drehung der Trägerbasis 11 zu ermöglichen, wenn diese die Position der extremen Achse (G) um die Achse (F) herum erreicht hat, zu der sie senkrecht steht.
In Bezug auf das vorher beschriebene geometrische Messverfahren des Kopfes 1 ermöglichen die automatischen Messungen, die vom Messinstrument und den Messverfahren erlaubt sind, den Komplexitätsgrad des geometrischen Modells des Kopfes zu erhöhen. In diesem Zusammenhang versteht sich unter dem Begriff „geometrisches Modell" des Kopfes 1 das mathematische Modell, das das reelle Verhalten des Kopfes 1 gegenüber dem theoretischen beschreibt. Die Parameter dieses Modells sind diejenigen, die mit den Messungen erhalten werden.
Die von 4A bis 4C und von 5A bis 5C stellen einige Kopftypen und die entsprechenden vereinfachten geometrischen Modelle dar, die heute in Bezug auf ein mögliches komplexeres Modell verwendet werden, das mit dem hier beschriebenen System benutzt werden kann.
Die Parameter dieser geometrischen Modelle können modellierbare Fehler genannt werden, in dem Sinne, dass diese Parameter in einem eventuellen Ausgleichsystem verwendet werden können, um die Fehler zu berechnen, die die CNC für die Bearbeitung korrigieren muss. Diese letzten Fehler sind zum Beispiel Positionierfehler der Werkzeugendstücke (Werkzeugspitze).
Wenn der Kopf 1 mit Verwendung des oben beschriebenen Systems ausgeglichen wird, zeigt er eine Reihe von Fehlern, die das verwendete Modell nicht beschreibt, auch wenn es komplexer ist. Diese Fehler, die wir nicht modellierbare Fehler nennen können, werden in eine Positionierung der Werkzeugspitze übersetzt, die noch nicht korrigiert wurde. Das hier beschriebene Instrument (aber auch gleichwertige Instrumente wie digitale Tastervorrichtungen) kann auch die Messung dieser Restfehler ausführen.
Jetzt wird bewiesen, dass das beschriebene System di notwendigen Daten für die Identifizierung der Parameter eines geometrischen Modells des gewählten Kopfes 1 gemäß Beispiel liefern kann. Der Beweis ist in drei Bei spiele unterteilt, die die geometrischen Modelle mit anwachsender Komplexität für die Messung der modellierbaren Fehler beschreiben und ein weiteres Beispiel, das die Messung der nicht modellierbaren Fehler beschreibt.
Deutlicher ausgedrückt schließen die Verfahrensbeispiele ein:

Beispiel 1) Messverfahren eines Kopfes mit einem einfachen geometrischen Modell
Beispiel 2) Messverfahren eines Kopfes mit einem komplexen geometrischen Modell
Beispiel 3) Messverfahren eines Kopfes mit Verwendung eines Algorithmus für die Lösung komplexer Modelle
Beispiel 4) Messverfahren der nicht modellierbaren Fehler
Beispiel 5) Beschreibung einer praktischen Realisierung

BEISPIEL 1:
Es wird das geometrische Modell betrachtet, das in 9 beschrieben ist, in dem zur Vereinfachung angenommen wird, dass der Achsenhub A[0;360] B[–90;90] ist (beziehen Sie sich bitte auf die 9):
Die Parameter dieses Modells sind:

• Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achsen A und B.
• Richtung und Mitte der Drehung der Achsen A und B. Die genaue Orientierung der Drehachsen wird zu dem Zweck gekennzeichnet, die Parallelismusposition zwischen den Drehachsen und den linearen Achsen zu bestimmen.
• Preset Null der Achsen A und B. Der Preset 0 gibt die Position an, in der eine Achse in der Position 0 programmiert wird. Für einen Preset-Kopf von 0 ist dies der Punkt, in dem das Werkzeug mit der Achse Z ausgerichtet ist.
• P (allgemein Pivot genannt), DY (Abstand zwischen der Drehachse B und Achse A), DTy (Abstand in der Ebene YZ zwischen der Achse der Bohrstange und der Drehachse der Achse A), DTx (Abstand in der Ebene XZ zwischen der Achse der Bohrstange und der Drehachse der Achse A)

Beachten Sie, dass die Abbildung in der Ebene YZ voraussetzt, dass der Preset 0 der Achse A bereits gefunden wurde. Anderenfalls hätte der Abstand zwischen den Drehachsen außer der Komponente DY auch eine Komponente DX, da die Drehachse der Achse B nicht senkrecht zur Ebene YZ wäre. Aus diesem Grund werden vor der Berechnung von DY die Preset 0 berechnet.
Zur Vereinfachung der Darstellung in der Abbildung sind die Drehachsen parallel zu den linearen Achsen angegeben. Tatsächlich wird dieses erhalten, nachdem der Parallelismus zwischen den rotativen Achsen und den linearen Achsen gemessen und korrigiert wurde.
Das Messverfahren besteht aus den folgenden Schritten:
Schritt 1:
Positionierung des Kopfes A=0 B=90°.
Bewegung der Achse A von 0° bis 360° und Erfassung der Positionierfehler für einen definierten Schritt in der Bewegung der Achse A
Dann werden eine Reihe von Punkten gemessen, die einen Kreis umschreiben. Die Gleichung des Kreises kann mit den bekannten Methoden der Verkleinerung der quadratischen Fehler berechnet werden.
Aus den gemessenen Punkten (die ein eindeutiges Verhältnis mit der transduzierten Position der Achse A haben) ist es möglich, die Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achse A zu bestimmen Aus der Gleichung des Kreises ist es möglich, die Neigung der Drehachse der Achse A gegenüber der Achse Z zu bestimmten (Parallelismus zwischen der rotativen Achse A und der linearen Achse Z).
Aus den gemessenen Punkten ist es daher möglich zu bestimmen, welcher der Wert des Transduktors der Achse A ist, aufgrund dessen sich die gemessenen Punkte in der Ebene YZ befinden. Auf diese Weise wird der Preset 0 der Achse A bestimmt.
Beachten Sie, dass die Fehler der Achse B (Preset 0, Parallelismen und Linearität des Transduktors) keinen Einfluss haben.
Schritt 2:
Mit einem ähnlichen Verfahren wie im Schritt 1 wird der Kopf A=0 B=90° positioniert, es wird eine Bewegung der Achse B von 90° auf –90° ausgeführt, und es wird die Erfassung der Positionierfehler für einen definierten Schritt in der Bewegung der Achse B ausgeführt (siehe 15).
Dann werden eine Reihe von Punkten gemessen, die einen Halbkreis umschreiben. Die Gleichung des Kreises kann mit den bekannten Methoden der Verkleinerung der quadratischen Fehler berechnet werden.
Aus den gemessenen Punkten (die ein eindeutiges Verhältnis mit der transduzierten Position der Achse B haben) ist es möglich, die Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achse B zu bestimmen Aus der Gleichung des Kreises ist es möglich, die Neigung der Drehachse der Achse B gegenüber der Achse X zu bestimmten (Parallelismus zwischen der rotativen Achse B und der linearen Achse X).
Aus den gemessenen Punkten ist es daher möglich zu bestimmen, welches der Wert des Transduktors der Achse B ist, aufgrund dessen sich die gemessenen Punkte in der Ebene XZ befinden. Auf diese Weise wird der Preset 0 der Achse B bestimmt.
Jetzt sind sowohl für die Achse A als auch für die Achse B bekannt: die Genauigkeit der Winkelpositionierung, der Parallelismus zwischen den rotativen Achsen und den linearen Achsen, der Preset Null. Durch die Aktivierung dieser Parameter in der Ausgleichsoftware oder durch Berücksichtigung ihres Wertes in der Messsoftware können wir denken, dass wir ihre Effekte beseitigt und daher den Kopf in den in der Anfangsabbildung beschriebenen Zustand geführt haben.
Schritt 3:
Es werden die Fehler in den Positionen A=0 B=0 und A=180 B=0 gemessen (siehe 10).
Man erhält das Verhältnis: 2*DTx = X
Wo X der Index eines messbaren Wertes zwischen dem Messsystem der Bohrstange (siehe 3) + dem Dreifuß ist (siehe 2).
Schritt 4:
Es werden die Fehler in den Positionen A=0 B=0 und A=180 B=0 gemessen (siehe 11).
Man erhält das Verhältnis: 2*(DY+DTy) = Y
Wo Y der Index eines messbaren Wertes zwischen dem Messsystem der Bohrstange + dem Dreifuß ist.
Schritt 5:
Es werden die Fehler in den Positionen A=0 B=0 und A=180 B=90 gemessen (siehe 12).
Man erhält das Verhältnis: 2*DTy = Z
Wo Z der Index eines messbaren Wertes zwischen dem Messsystem der Bohrstange + dem Dreifuß ist.
Schritt 6:
Es werden die Fehler in den Positionen A=0 B=–90 und A=180 B=90 gemessen (siehe 13).
Man erhält das Verhältnis: 2*(DY + P) = Y
Wo Y der Index eines messbaren Wertes zwischen dem Messsystem der Bohrstange + dem Dreifuß ist.
Die in den Schritten von 3 bis 6 gefundenen Gleichungen sind alle unabhängig, und ihre Lösung kann mathematisch bewiesen werden.
Mit dem gleichen Verfahren kann ein Nutatorkopf gemessen werden.
Die 16 stellt ein vereinfachtes geometrisches Modell eines allgemeinen Kopfes 1 (Nutatorkopf) dar. Zur Vereinfachung wird angenommen, dass der Hub der Achsen A[0;360] B[–180;180] ist.
Die Parameter (oder zu messenden Fehler) dieses Modells sind:

• Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achsen A und B.
• Richtung und Mitte der Drehung der Achsen A und B.
• Preset Null der Achsen A und B.
• DTx, DX, DTy, DY und P. Es wird angenommen, dass der 45°-Winkel (α) bekannt ist. Die auszuführenden Messungen sind 5, und die Einstellungen der Trägerbasis 11 sind immer diejenigen der Basiskonfiguration.

Wie im vorhergehenden Fall in 16 sind die Drehachsen in der theoretischen Konfiguration parallel angegeben (Achse A parallel zu Achse Z und Achse B in der Ebene XZ 45° von der Achse X). Tatsächlich wird dieses erhalten, nachdem der Parallelismus zwischen den rotativen Achsen und den linearen Achsen gemessen und korrigiert wurde und die Preset 0 erhalten wurden.
Das Messverfahren besteht aus den folgenden Schritten:
Schritt 1:
Wie im vorhergehenden Fall wird ein Kreis für die Messung der Achse A ausgeführt. B wird auf 180° positioniert (Bohrstange in der Ebene XY), und die Messung erfolgt durch die Bewegung von A von 0 auf 360 Grad.
Die auszuführenden Vorgänge sind dieselben, und man erhält daher:
Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achse A; Parallelismus der Drehachse A mit der Achse Z; Preset 0 der Achse A, wodurch sich die Bohrstange in der Ebene XZ befindet.
Schritt 2:
Wie im vorhergehenden Fall wird ein Kreis für die Messung der Achse B ausgeführt. A wird auf 0° positioniert, und die Messung erfolgt durch die Bewegung von B von –180 auf +180 Grad.
Die Reihe der Punkte umschreibt einen Kreis, der sich auf einer Ebene befindet, die ideell die Ebene YZ in einer parallelen Gerade bei Y und die Ebene XZ in einer um –45° geneigten Gerade gegenüber X überschneidet. Die Abweichungen dieser Konfiguration sind die Korrekturen der Parallelismen der Achse B.
Wie vorher werden die Korrekturen erfasst, um die Genauigkeit der Winkelpositionierung von B und dem Preset 0 zu korrigieren, weshalb die Bohrstange vertikal ist.
Wie im vorherigen Beispiel bemerken Sie sowohl für die Achse A als auch B die Linearität der Tranduktoren, den Parallelismus zwischen den Drehachsen und den linearen Achsen, den Preset 0, der Kopf wurde in den in der 16 beschriebenen Zustand geführt.
Schritt 3:
In 17 wird folgendes angewendet:
Bewegung:
A0 => 180
B0
Verhältnis: DTx + DX = X
Schritt 4:
In 18 wird dagegen folgendes angewendet:
Bewegung:
A0
B0 => 180
Verhältnis: P – DTx = X
Schritt 5:
In 19 wird folgendes angewendet:
Bewegung:
A0 => 180
B180
Verhältnis: 2P + 2DX = X
Schritt 6:
In 20 wird folgendes angewendet:
Bewegung:
A0 => 180
B0
Verhältnis: 2DY + 2DTy = X
Schritt 7:
In 21 wird folgendes angewendet:
Bewegung:
A0
B0 => 180
Verhältnis:
2DTy = Y
P = Z
Die in den Schritten von 3 bis 7 gefundenen Gleichungen sind alle unabhängig, und ihre Lösung kann mathematisch bewiesen werden.
Wenn der Winkel α, der in den Abbildungen angegeben ist, nicht 45° und nicht genau bekannt wäre, könnte dieser Winkel mit Verwendung der nachfolgend beschriebenen analytischen Methode gemessen werden.
BEISPIEL 2:
Die von 22 bis 24 stellen ein fortgeschrittenes geometrisches Modell eines allgemeinen Kopfes 1 dar. Die Parameter (oder zu messenden Fehler) dieses Modells sind: αx, βx, DBx, DTx, P, αt, αy, βy, DBy, DTy, βt.
In diesen Modellen werden die Unparallelismen der Drehachsen gegenüber den linearen Achsen (αx, βx, αy, βy) angegeben. Diese Parameter werden mit denselben Verfahren gemessen, die in den Schritten 1 und 2 angegeben sind und es außerdem ermöglichen, die Linearität der Transduktoren und den Presetwert 0 zu erhalten.
Durch die Messung dieser Parameter und die Aktivierung der Ausgleichsoftware oder unter Berücksichtigung der Werte innerhalb der Messsoftware kann man ideell denken, dass diese Fehler korrigiert und der o. g. Kopf von einem einfacheren Modell aufgenommen wurde (siehe 14A).
Oder, je nachdem welches das Bezugsmodell ist, siehe das Beispiel der 14B.
Zur Vereinfachung denken wir, dass wir uns auf den Fall der zweiten Abbildung beziehen.
Gegenüber den Modellen des Beispiels 1 haben wir außerdem die Parameter αt und βt, d. h. bei der Ausführung der Schritte von 3 bis 6 müssen zwei weitere Schritte ausgeführt werden, die die Positionen und die unabhängigen Gleichungen beschreiben, man findet noch eine Reihe von arithmetisch lösbaren Gleichungen. Beachten Sie, dass für dieses Modell DTx+DX nur eine Variable (von jetzt an DX) ist.
Daher sind die Schritte:

Schritt 3: Positionen A=0 B=0 und A=180 B=0 Verhältnis: 2*(DX + P*sin(αt)) = X
Schritt 4: Positionen A=0 B=0 und A=180 B=0 Verhältnis: 2*(DY + DTy + P*sin(βt)) = Y
Schritt 5: Positionen A=0 B=–90 und A=180 B=90 Verhältnis: 2*(DTy + P*sin(βt)) = Z
Schritt 6: Positionen A=0 B=–90 und A=180 B=–90 Verhältnis: 2*(DY + P*cos(βt)) = Y
Schritt 7: Positionen A=0 B=–90 und A=0 B=90 Verhältnis: 2*(P*sin(βt)) = Y
Schritt 8: Positionen A=0 B=0 und A=0 B=–90 Verhältnis: P*sin(βt) – DTy – P*cos(βt) = Y P*sin(βt) + DTy + P*cos(βt) = Z

Wenn wir die zwei in den Beispielen eins und zwei beschriebenen Verfahren zusammenfassen, ist es noch möglich, die folgenden Makrophasen für einen allgemeinen Kopf 1 zu finden:

1. Für einen Kopf 20 sind Ebenen vorhanden, in denen sich ein Umfang befindet, der von der Werkzeugspitze umschrieben wird, wenn folgende Bewegungen realisiert werden: – Achse B 90°, Achse A, die eine Drehung ausführt (Kreis 1) – Achse B 0°; Achse B, die eine Drehung ausführt (Kreis 2), in denen diese Ebenen senkrecht und parallel zu den kartesischen Achsen der Werkzeugmaschine sind; dieses Verfahren enthält folgende Phasen: – Ausführung von Kreis 1; – Rekonstruktion von Kreis 1 mit Methoden von quadratischen mittleren oder gleichartigen Fehlern durch eine Reihe von Punkten, die ihn umschreiben; – Feststellung des Unparallelismus der Ebene, die den Kreis 1 durchläuft, gegenüber der orthogonalen Fläche an der idealen Drehachse der Achse A; – Feststellung des Verhältnisses zwischen der Position, die von den Messsystemen der Achse A und dem entsprechenden Positionierpunkt der Werkzeugspitze transduziert wurde, und daher Berechnung der Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achse A; – Ausführung von Kreis 2; – Rekonstruktion von Kreis 2 mit Methoden von quadratischen mittleren oder gleichartigen Fehlern durch eine Reihe von Punkten, die ihn umschreiben; – Feststellung des Unparallelismus der Ebene, die den Kreis 2 durchläuft, gegenüber der orthogonalen Fläche an der idealen Drehachse der Achse B; – Feststellung der Position 0 der Achse A durch die Komponente der vorher beschriebenen Winkel, die sich in der senkrechten Ebene zur idealen Drehachse der Achse A befindet; – Feststellung der Position 0 der Achse B mit dem auf Kreis 2 gemessenen Punkt, der es ermöglicht, das vertikale Werkzeug zu haben; und – Feststellung des Verhältnisses zwischen der Position, die von den Messsystemen der Achse B und dem entsprechenden Positionierpunkt der Werkzeugspitze transduziert wurde, und daher Berechnung der Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achse B;
2. Je nach dem geometrischen Modell des Kopfes 1, das beschrieben werden soll und daher der Anzahl der noch nicht bekannten Parameter wird eine Positioniersequenz des Kopfes 1 ausgeführt, die dazu dient, algebraische Gleichungen zu erhalten, die die o. g. Parameter mit den gemessenen Fehlern verbinden; diese Gleichungen müssen linear unabhängig sein und die gleiche Anzahl wie die Parameter haben, die bestimmt werden sollen.

BEISPIEL 3:
Die Komplexität des geometrischen Modells kann sich weiter erhöhen (d. h. die Anzahl der Parameter des Modells werden erhöht), bis eine Lösungssuche durch algebraische Gleichungen, die die unabhängigen Positionen umschreiben, schwierig wird. In diesem Fall können einfach komplexere Mathematik und feinere Lösungsalgorithmen verwendet werden.
Komplexere Modelle sind zum Beispiel diejenigen von Rodriguez-Hamilton, die 6 Freiheitsgrade für die Paarung von 2 Körpern umschreiben. In diesem Fall hätte unser Fehlermodell 6 Fehlergrade für die Bewegung der Achse A, 6 für die Achse B und 6 für die Drehung der Bohrstange in der Spindel.
Um diese Art von Problem zu lösen, können technische Hinweise verwendet werden, die mathematische Probleme oder Modelle aufgrund einer Reihe von experimentellen Maßnahmen lösen (unsere Fehlermessungen in den verschiedenen Positionen des Kopfes). Diese Techniken basieren auf der Verkleinerung der quadratischen mittleren Fehler oder auf der Verwendung von neuralen Algorithmen (wie in der Technik bekannt sind, zum Beispiel von: Kim K., Kim M.K. "Volumetric Accuracy based an Generalised Geometric Error Model in Multi-Axis Machine Tool", Mec. Mach. Theory, Vol. 26 (1991) No. 2, Seiten 207-219; Duffie N.A., Yang S.M., "Generation of Parametric Kinematic Error-Compensation Functions for Volumetric Error Measurements", Annals of the CIRP, Vol. 34/1/1985, Seiten 435-438; D.R. Hush et al., "An Overview of Neural Networks", Informàtica y Automàtica, vol 25, 1992; T. Moriwaki, C. Zhao, "NN Approach to Identify Thermal Deformation of Machining Center", Human Aspects in Computed Integration; and J.C. O'Brien; J.R. Leech, "Can Neural Nets Work in Condition Monitoring", Comadem 92, 1992, Seiten 88-93).
Das von diesen Techniken gelieferte Ergebnis ist ein Rechenmotor, der aufgrund des gewollten Modells Messungen bis zur Lösung des Modells erfasst und die überflüssigen Lösungen oder die Lösungen, die zu fehlerhaf ten Konditionierungen des Problems und unstabilen Lösungen führen, ausschließt.
Dieses Verfahren ermöglicht es, die Anwendbarkeit des Patents auf jede Art von Konfiguration des Kopfes 1 und/oder des Kopfes mit Tisch zu erweitern. Das Modell kann solche Komplexität erreichen, dass auch eventuelle Positionierfehler der Kugel 20 der Bohrstange 16 berücksichtigt werden, die durch Bewegungsfehler der linearen Achsen (die den Kopf 1 bewegen) verursacht werden.
Sollte die Ausgleichsoftware der Fehler, die sich in der CNC befindet, nicht denselben Komplexitätsgrad wie die Messsoftware haben, übersetzt die Messsoftware die Parameter ihres Modells in die Parameter des Modells der Ausgleichsoftware. Das Erfordernis für diese Übersetzung ist immer der Erhalt des kleinsten Grades von Restfehlern im Kopf 1.
BEISPIEL 4:
In Bezug auf das Messverfahren der nicht modellierbaren Fehler sind alle nicht im verwendeten geometrischen Modell eingeschlossenen Fehler noch Ursache für Positionierfehler gegenüber den programmierten Bewegungen der Achsen des Kopfes 1.
Für diese Fehler kann daher nur eine empirische Verbindung mit der Position der Achsen des Kopfes 1 festgelegt werden.
Das Verhältnis ist daher eindeutig. Bei einer Position von zwei Halbkörpern A und B sind drei Werte der Fehler DX, DY und DZ in der Positionierung der Werkzeugspitze vorhanden. Das einzige algebraische Verhältnis ist mit der Länge des Werkzeugs verbunden, dieses Verhältnis kann nur festgelegt werden, indem die drei Werte DX, DY und DZ für eine Angabe A und B mit zwei Werten für die Länge des Werkzeugs gefunden werden (daher sind die Messungen für jede Position des Kopfes 1 zwei mit zwei Bohrstangen 16 mit einer bekannten und verschiedenartigen Länge). Für eine allgemeine Länge des Werkzeugs ist der Fehler eine lineare Interpolation des gemessenen Paars der drei Werte DX, DY und DZ.
Das Messverfahren ist daher die Messung der Fehler DX, DY und DZ der Kugel 20 der Bohrstange 16 für alle interessanten Positionen A und B. Die Messungen werden zuerst mit einer Bohrstange 16 ausgeführt und dann mit der nächsten Bohrstange 16. Die interessanten Positionen können alle Kombinationen der Positionen der beiden Achsen von ihrem negativen bis zum positiven Endpunkt sein, indem mit einem Schritt diskretisiert wird, der empirisch oder mit Algorithmen für die Analyse der Fehlerfrequenzen gefunden wird.
Die Messung der nicht modellierbaren Fehler findet weiterhin im Dokument WO-A-00/003312 des Inhabers dieser Erfindung eine Beschreibung und Lösung. Die Messung der nicht modellierbaren Fehler stellt nicht allein eine Innovation der Ausgleichmethode dar (die schon im o. g. Dokument beschrieben wird), sondern in diesem Fall ist die Anwendung des Instruments der Sensoren 14 und der Trägerbasis 11 bedeutend, um automatisch auch Messungen dieser Art auszuführen.
Hierbei muss unterstrichen werden, dass ein ähnliches Messverfahren durch Verwendung einer digitalen Tastervorrichtung (die auf der Nase einer Spindel eingesetzt wird) und einer Bezugskugel (die im Arbeitsbereich der Maschine positioniert ist) ausführbar ist.

Die Eingangstabelle der Parameter dieser Ausgleichsoftware der statistischen Fehler sieht folgendermaßen aus:

Position A	Position B	Länge Bohrstange	DX	DY	DZ
[Ende negativer Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 1	#	#	#
.....	[Ende negativer Hub]	Länge 1	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 1	#	#	#
[Ende negativer Hub]	.....	Länge 1	#	#	#
.....	.....	Länge 1	#	#	#
[Ende positiver Hub]	.....	Länge 1	#	#	#
[Ende negativer Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 1	#	#	#
.....	[Ende positiver Hub]	Länge 1	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 1	#	#	#

[Ende negativer Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 2	#	#	#
.....	[Ende negativer Hub]	Länge 2	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 2	#	#	#
[Ende negativer Hub]	.....	Länge 2	#	#	#
.....	.....	Länge 2	#	#	#
[Ende positiver Hub]	.....	Länge 2	#	#	#
[Ende negativer Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 2	#	#	#
.....	[Ende positiver Hub]	Länge 2	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 2	#	#	#

Die Software für den Ausgleich der Fehler des Kopfes 1 befindet sich in der CNC. Auch diese ist in einen Teil unterteilt, der den Ausgleich der Bewegungen des Kopfes mit Verwendung eines geometrischen Modells ausführt, und in einen Teil, in dem die Software den Ausgleich der statischen, d. h. der „nicht geometrischen" (nicht modellierbaren) Fehler ausführt.
Die Algorithmen des Ausgleichs und ihre Anwendung stellen keinen Innovationsgrad dar, da sie schon bekannt sind, deshalb werden sie nicht weiter beschrieben.
In Bezug auf die dynamische Prüfung des Kopfes kann das oben beschriebene System der Erfindung für die Prüfung des dynamischen Verhaltens der gesteuerten Achsen der Köpfe 1 und/oder für die Bewegungen der kombinierten Achsen mit den Bewegungen der linearen Achsen verwendet werden.
Durch die Steuerung der Bewegungen der einzelnen Maschinenachsen mit dem Kontrollsystem 34 kann die reelle Antwort auf der Werkzeugspitze wie mit anderen Prüfsystemen (zum Beispiel mit dem System KGM von Heidenhain) beobachtet werden.
Außerdem kann die reelle Antwortkurve auf der Werkzeugspitze durch Steuerung der kombinierten Bewegungen zwischen linearen und rotativen Achsen, die dazu dienen zu erreichen, dass die Werkzeugspitze (jetzt die Kugel 20) ihre Position im Raum auch während den vorübergehenden Be schleunigungen beibehält, registriert werden.
Die Analyse der Antwortkurve der Achsen ermöglicht, wenn sie mit der programmierten Kurve verglichen wird, die Analyse der typischen Problemstellungen wie „twitching" und „ripple".
Das einzige Erfordernis, um diese Art von Test ausführen zu können, ist ein ausreichender Durchlassbereich des vom System der Erfindung geprüften Signals. Der entsprechende Durchlassbereich kann auf etwa 1 KHz geschätzt werden.
Auf diese Weise wurde herausgestellt, dass das System gemäß der Erfindung durch eine einzelne Messung, die mit den Sensoren 14 und einem entsprechenden Abstand erhalten wird, der diese Sensoren 14 von der Kugel 20 trennt, fähig ist, die Koordinaten XYZ der Mitte des Werkzeuges in einer interessanten Position zu erfassen, anstatt wie in der vorhergehenden Technik auf ungenaue Messungen zurückgreifen zu müssen, die sich entweder nicht im Raum XYZ befinden oder nicht die Position des Werkzeugs in der wirklichen interessanten Position rekonstruieren.
BEISPIEL 5:
Die nachfolgend erklärte Lösung ist die Beschreibung einer praktischen Realisierung, die das Ergebnis einer Vereinigung der im Beispiel 1, 3 und 4 dargestellten Konzepte ist.
In diesem Beispiel werden folgende Komponenten verwendet:

• HMS: Messsystem, das aus 3 Abstandsensoren besteht, die ein anwachsendes digitales Signal senden, aus dem direkt ihre Position abgeleitet wird. Dieses System wird auf dem Tisch der Werkzeugmaschine positioniert, die den zu messenden Kopf enthält.
• Prüfzylinder: 2 Prüfzylinder am kugelförmigen Ende mit bekannter Länge und Durchmesser. Diese Zylinder werden mit einem entsprechenden Adapter in die Spindel des Kopfes eingesetzt.
• Mess-SW: Die SW, die die Messverfahren ausführt und die Korrekturen berechnet.

Nachfolgend beziehen wir uns zur Vereinfachung auf einen Gabelkopf, indem die erste rotative Achse C ist und sich um Z dreht, während die zweit A ist und sich um X dreht, wenn C auf 0 ist.
Der Achsenhub ist:

• Achse C von –180 auf 180 Grad,
• Achse A von –90 auf 90 Grad.

Die Sensoren sind entlang der Kanten eines Tetraeders angeordnet. Daher bilden sie von oben gesehen einen 120° Winkel miteinander, während sie einen 55°Winkel gegenüber dem Horizont bilden.
Der Grund für die Anordnung als Tetraeder besteht darin, Kollisionen zwischen den Sensoren und dem Prüfzylinder in mindestens allen Neigungen der positiven Halbkugel zu vermeiden, die die Vorrichtung überragt.
Der Grund der 55° besteht darin, Kollisionen auch mit der Spindel zu vermeiden, mit der der Prüfzylinder verbunden ist.
Eine größere Neigung verhindert weitere Kollisionsprobleme und liefert dem System ein größeres Messfeld, während eine kleinere Neigung dazu tendiert, besser die Messauflösung in den orthogonalen Richtungen XYZ auszugleichen. 55° wird daher als der beste Kompromiss beurteilt.
Die Messposition des Systems ist diejenige, in der die Kugel des Prüfzylinders die drei Sensoren gleichzeitig berührt und für jeden der drei Sensoren den Wert erreicht, mit dem die Achse der drei Sensoren gleichzeitig die Mitte der Kugel durchläuft. Folglich berührt die Spitze jedes Sensors die Kugel in einer Gipfelhöhe, die senkrechte Ebene an der Achse des Sensors ist die Tangente an der Kugel. Zur Vereinfachung wird vorausgesetzt, dass das System so angeordnet ist, dass das Tetraeder, das von den drei Sensoren umschrieben wird, die Basis auf der Ebene XY hat und der Prüfzylinder in negativer Richtung gegenüber Z ausgerichtet ist, wenn A und C auf 0 sind.
Die Kalibrierung des Systems liegt in der Bestimmung:

• der vorher beschriebenen Messposition und
• der Richtungskosinusse der 3 Sensoren.

Der Messsoftware steht für jede Position des Kopfes zur Verfügung:

• die absolute Position der rotativen Achsen (C, A), die vom Messsystem der Achse geliefert wird,
• die absolute Position der linearen Achsen (X, Y, Z), die vom Messsystem der Achse geliefert wird,
• die absolute Position der 3 Sensoren (S1, S2, S3).

Für die Bestimmung der Messposition (von jetzt an wird sie „Position 0" oder „Position 0 der Sensoren" genannt) fordert die Software, dass:

• die Kugel vorbeugend mit den Sensoren in Berührung gebracht wird,
• der Wert für die Position der drei Sensoren gegeben wird, mit dem diese Position definiert wird (der eine konstruktive Angabe für die konstruktive Geometrie des Systems in Bezug auf den Durchmesser der Kugel ist).

Danach:

1.) wird eine Bewegung Z in negativer Richtung ausgeführt, bis mindestens einer der 3 Sensoren den Wert der Mitte erreicht hat;
2.) wird von der erreichten Position eine Bewegung in X und aufgrund der anfänglich registrierten Werte ausgeführt, und bei Ankunft der Bewegung wird für jeden Sensor der Gewinn gegenüber den Bewegungen in Richtung X der Maschine bestimmt. D. h. dass das Verhältnis zwischen der Änderung des Wertes von jedem Sensor und von X bei Bewegungsende bestimmt wird;
3.) Nach der Rückkehr zum Ausgangspunkt (der bei Ende der Bewegung 1 bestimmt wurde) wird ein ähnlicher Vorgang wie bei Schritt 2 ausgeführt, um für jeden Sensor den Gewinn gegenüber den Bewegungen in Richtung Y zu bestimmten, daher wird die Bewegung in Richtung Y ausgeführt;
4.) Es werden eine Reihe von Bewegungen XY ausgeführt, die dazu dienen, die Werte S1, S2, S3 zu suchen, die am besten die Position 0 approximieren. Dann werden aufgrund der vorher berechneten Gewinne schrittweise die Bewegungen XY bestimmt, die jeder Sensor erfordert, um den Wert 0 anzunehmen.

Die Suche wird als erfolgreich bewertet, wenn die Werte mit einer gewis sen Toleranz bestimmt werden. Wenn die Suche nicht konvergiert, wird sie unterbrochen und bei Schritt 1 wieder aufgenommen. Das geschieht, wenn bei Schritt 1 in der Anfangsposition die Sensoren nicht entsprechend geladen werden und die Schritte 2 und 3 dadurch sehr unterschiedliche Gewinne gegenüber denjenigen von Punkt 0 bestimmen. Die erste Iteration von Schritt 4 hat jedoch eine ausreichende Annäherung an diesen Zustand ermöglicht. Daher liefert die neue Ausführung der Schritte 1, 2 und 3 festere Werte, die den Schritt 4 zur Konvergenz führen;

5.) Wenn der Schritt 4 die Konvergenz erreicht hat, wird erneut eine Bewegung Z ausgeführt, da der Schritt 4 die Position 0 mit einem Skalenfaktor für S1, S2 und S3 bestimmt hat.

Für die Bestimmung der Richtungskosinusse der drei Sensoren werden ausgehend von der vorher bestimmten Position 0 eine Reihe von Bewegungen XYZ ausgeführt, die dazu dienen, für jeden Sensor das Verhältnis (Gewinn) zwischen der Messung des Sensors und der Bewegung jeder linearen Achse zu bestimmen. Das wird mit Algorithmen für die Suche bestimmt, die darauf basieren, dass für die Position 0, wo die Achse der Sensoren die Mitte der Kugel durchläuft und die dazu senkrechte Ebene die Tangente zur Kugel ist, folgendes gilt:

• Wenn eine Kurve umschrieben wird, die den Winkel in der Abszisse in der Ebene XY hat, welche aus einer von der Position 0 ausgehenden Bewegung XY gebildet wird und den Elongationswert eines Sensors für diese Bewegung in der Ordinate hat, hat diese Kurve nur einen Höchstwert, der mit der Bewegung XY übereinstimmt, deren Winkel mit der Projektion in XY der Achse des Sensors übereinstimmt.
• Wenn die Richtung in XY für jeden Sensor bestimmt wurde, gilt das gleiche Prinzip für die Kurve, die von den Bewegungen XYZ umschrieben wird, für die sich die Gerade, entlang der die Bewegung ausgeführt wird, in der senkrechten Ebene zu XY befindet und nach dem Winkel XY ausgerichtet ist, der im vorhergehenden Schritt bestimmt wurde. Die Kurve hat den Winkel, der von der Bewegung XYZ gebildet wird, gegenüber der Ebene XY in der Abszisse und den Elongationswert eines Sensors in der Ordinate. Der Höchstwert der Kurve gibt in diesem Fall die Bewegungen XYZ an, in denen der ausgeführte Abstand mit der Elongation übereinstimmt, die den Sensor untersucht hat. Das Verhältnis zwischen der Elongation des Sensors und den Bewegungen X, Y und Z für diese letzte Position sind die gesuchten Gewinne.

Das Messprinzip basiert auf der Tatsache, dass es die Kugel in die Position 0 führen kann.
Für jeden Sensor sind bekannt:

• die Richtungskosinusse Kx#, Ky#, Kz#, wo # den o. g. Sensor darstellt (1, 2, 3),
• der Wert des Sensors in der Position 0 (S0#).

Für eine allgemeine Position der Kugel, die in XYZ und S1, S2 und S3 beschrieben wird, wird bestimmt:

Vom Sensor geforderte Bewegung X # = MX# = (S0# – S#) × Kx#
Vom Sensor geforderte Bewegung Y # = MY# = (S0# – S#) × Ky#
Vom Sensor geforderte Bewegung Z # = MZ# = (S0# – S#) × Kz#

Daher ist die geforderte Bewegung:

Bewegung der Achse X = MX1 + MX2 + MX3
Bewegung der Achse Y = MY1 + MY2 + MY3
Bewegung der Achse Z = MZ1 + MZ2 + MZ3

Diese Bewegungen werden daher von einem numerisch gesteuerten System ausgeführt, das kontinuierlich die Werte S0#-S# liest und die auszuführenden Bewegungen sowie die entsprechenden Logiken für die Beschleunigung und Verlangsamung einführt. Der Algorithmus handelt daher, als ob die drei Sensoren Federn wären, die mit der Kugel verbunden sind und dazu tendieren, die Kugel in eine Gleichgewichtsposition zu bringen, die mit einer gewissen Toleranz definiert wird, welche prinzipiell mit der Position 0 übereinstimmt, was aber nicht obligatorisch sein muss. Um den Algorithmus der Suche der Gleichgewichtsposition am besten zu eichen, werden die Werte S0# gleichermaßen am Wert angeordnet, den die Sensoren in der Gleichgewichtsposition annehmen, sobald es möglich ist, diese zum ersten Mal zu erreichen.
Deshalb hat das Kalibrierungsverfahren, das den Punkt 0 bestimmt, so dass S#=S0# und die Richtungskosinusse Kxyz#, nicht das Ziel, genau den HMS-Aufbau zu bestimmen, sondern es soll dem vorher beschriebenen Algorithmus die Daten liefern, die es ermöglichen, immer eine Gleichgewichtsposition für die Kugel zu bestimmen. Praktisch kann diese Gleichgewichtsposition im kartesischen Raum eine immer identische Position der Kugel mit dem Kugelförmigkeitsfehler dieser Kugel darstellen, die den Kontaktpunkt der Sensoren nach einer eventuellen Drehung der Kugel und die Approximationen und Toleranzen der Berechnung des Algorithmus ändert, der dazu tendiert, diese zu verkleinern, da er ein System für folgende und kontinuierliche Approximationen ist.
Die wichtigsten Vorteile dieses Verfahrens sind:

• Die Suche der Gleichgewichtsposition wird minimal durch die Güte beeinflusst, mit der S0# und Kxyz# bestimmt wurden, daher sind die Algorithmen der Kalibrierung besonders einfach und schnell,
• Keine komplexe Berechnung wird hinzugefügt, wenn S0# der drei Sensoren unterschiedlich sind, so als ob die Sensoren nicht genau entlang der Seiten des idealen Tetraeders ausgerichtet sind. Das ermöglicht die Realisierung des HMS ohne besondere Einschränkung auf die Dimensionstoleranzen sowohl der Komponenten als auch der Montage und ermöglicht die Positionierung auf der Werkzeugmaschine, ohne besonders auf die Ausrichtung zu achten,
• Wenn im Laufe der Messungen thermische Effekte die Morphologie des HMS verformen, hat der Einfluss auf die Werte Kxyz# keine Auswirkung auf die Stabilität der Suche des Gleichgewichtspunktes und damit auf die Messungen, die ausgeführt werden sollen. Daher ist es nicht notwendig, die Kalibrierung noch einmal auszuführen, und das System ist besonders stabil,
• Die Suche der Gleichgewichtsposition ist schnell, und daher ist die Mes sung eines einzelnen Punktes besonders wirksam.

Es ist schwierig, diese Vorteile mit einem anderen System zu erhalten, das das Ziel hat, das Verhältnis zu identifizieren, das die Sensoren direkt aufgrund von drei gegebenen Werten mit dem entsprechenden Wert der Position XYZ verbindet.
Daher können wir an dieser Stelle als sicher sein, dass es möglich ist, vom System zu fordern, die Kugel wieder in eine Position zu bringen, die immer dieselbe ist, wenn sie auf ein unbewegliches kartesisches System bezogen ist, mit:

• Kugelförmigkeitsfehler der Kugel (die Kugel ist einfach mit den Kugelförmigkeitstoleranzen unter 2 Mikrometer zu erhalten),
• Positionierungspräzision der Achsen XYZ der Maschine,
• Rechnungspräzision (praktisch unerheblich),

Wir sagen, dass das System „die Kugel zentriert", wenn es diesen Vorgang ausführt.
Die Güte einer korrekten Kalibrierung wird einfach überprüft, indem eine Reihe von Positionierungen XYZ ausgeführt und ausgehend von dieser Positionierung überprüft wird, ob der erreichte Gleichgewichtspunkt immer derselbe Punkt XYZ mit einer gewissen Toleranz ist.
In Bezug auf die Messung eines Punktes wird daran erinnert, dass der Messsoftware für jede Position des Kopfes zur Verfügung steht:

• die absolute Position der rotativen Achsen (C, A), die vom Messsystem der Achse geliefert wird,
• die absolute Position der linearen Achsen (X, Y, Z), die vom Messsystem der Achse geliefert wird,
• die absolute Position der 3 Sensoren (S1, S2, S3). Tatsächlich hat das System Zugang zu verschiedenen Werten XYZ, darunter:
• die absolute Position der Maschinenachsen, die direkt vom Messsystem der Achse (XA, YA, ZA, AA, CA) geliefert wird (in der CNC MXY1 hergestellt von Fidia S.p.A., Italien),
• die absolute Position der Maschinenachsen, die vom Steuersystem geliefert wird, nachdem eine Korrektur auf die vom Messsystem der Achse (X, Y, Z, A, C) gelieferte Korrektur angewendet wurde; diese von der Kontrolle ausgeführte Umwandlung dient dazu, die vom Messsystem gelieferten Werte zu korrigieren, um das System XYZ an ein unbewegliches kartesisches Bezugssystem (in der CNC Fidia MXA1) anzunähern;
• die entsprechende Position der Mitte der Kugel (XL, YL, ZL); aufgrund der Werte XYZAC, der geometrischen Daten für den Aufbau des Kopfes und der Dimensionen des Prüfzylinders liefert die numerische Steuerung die angenommene Position der Mitte der Kugel (in der CNC Fidia POSI-TION ad RTCP ON).

Die Messungen eines Fehlers werden daher gemäß folgendem Verfahren ausgeführt:

• Für eine gegebene Position 1 des Kopfes (A1, C1) wird die Kugel zentriert, die absoluten und relativen Werte XYZ werden registriert (X1, Y1, Z1, XL1, YL1, ZL1),
• Der Kopf wird in der Position 2 (A2, C2) bewegt, die Kugel wird zentriert, die absoluten und relativen Werte XYZ werden registriert (X2, Y2, Z2, XL2, YL2, ZL2),
• Die Änderungen der 2 Positionen werden berechnet: Dx = X1 – X2 Dy = Y1 – Y2 Dz = Z1 – Z2 DLx = XL1 – XL2 DLy = YL1 – YL2 DLz = ZL1 – ZL2

Daher stellt Dxyz für die Bewegung von der Position 1 auf 2 im kartesischen Bezugssystem die Bewegung dar, die der Kopf ausführen muss, um keine Positionierungsfehler der Kugel zu begehen, während DLxyz den Feh ler darstellen, der in dieser Bewegung begangen wird.
DLxyz sind daher die Messung des Fehlers, die von den Sensoren geliefert wird, als ob sie gemäß drei kartesischen Werten ausgerichtet wären.
Die Bewegung von der Position 1 auf 2 wird von der Kontrolle ausgeführt, wobei darauf zu achten ist, dass die Kugel nicht den Kontakt mit den Sensoren (Funktion RTCP) verlässt, anderenfalls ist es nicht möglich, die Kugel erneut zu zentrieren.
In Bezug auf die Messverfahren wurde herausgestellt, dass das System bei zwei programmierten Positionen des Kopfes den Positionierungsfehler der Mitte der Kugel und die Positionen XYZ des Bezugssystems bestimmt, sofern diese Null sind.
Normalerweise führen die Messfunktionen 2 Messtypologien aus:

1.) einfache Messungen, die Dxyzac und DLxyzac von 2 oder mehreren Messpositionen bestimmen,
2.) komplexe Messungen, in denen eine rotative Achse nicht bewegt wird, während die andere eine Reihe von Positionierungen von einer Anfangszu einer Endposition ausführt und vorher festgelegte Schritte ausführt. Bei der Ausführung dieser Messung bleibt die Kugel wie gesagt ideell stehen, und die linearen Achsen führen einen Kreis im Raum aus. Wir nennen diese Art von Messung die Messung eines Kreises. Die Messung eines Kreises hat folgende Anzeige:
[Bewegte Achse: C/A]; [Ausgangsposition in Grad-START]; [Ankunftsposition in Grad-END]; [Schritt in Grad-STEP]
[Feste Achse: A/C]; [Position der festen Achse in Grad]

Aus diesen Messungen werden Wertlisten registriert, die die Dxyzac und DLxyzac jedes Messpunktes sind.
Bekannte Algorithmen der Berechnung können aus den Messungen eines Kreises die geometrischen Körper bestimmen wie:

• die Mitte und den Radius des von den Dxyzac umschriebenen Kreises,
• die Ebene, die die Dxyzac durchläuft,
• die kubische Kurve, die die Dxyzac für eine gegebene Toleranz des quadratischen Fehlers durchläuft.

Es können daher aus mehreren Messungen von Kreisen und aus den entsprechenden gebildeten geometrischen Körpern Werte und andere geometrische Körper bestimmt werden wie:

• Abstand zwischen den Ebenen,
• Überschneidungen von Ebenen und Ebenen mit Kubus,
• Kegel und/oder Zylinder, die mehrere Kreise durchlaufen,
• Tangentengeraden mit mehreren Kreisen,
• Geraden, die die Mitte mehrerer Kreise durchlaufen,
• ...

Der Fehler der Winkelpositionierung des Kopfes wird durch Eingabe der Korrekturen korrigiert, die es der Steuerung ermöglichen, A und C, die als AA und CA gegeben werden, zu bestimmen.
Die Berechnung dieser Korrekturen basiert auf dem Prinzip, dass nach Ausführung eines Kreises A oder C der Winkel, der durch Vereinigung der Mitte des berechneten Kreises mit den einzelnen Messpunkten bestimmt wird, mit einer Konstante die verbleibende einzuführende Korrektur darstellt, um von AA und/oder CA auf A und/oder C zu wechseln.
Die o. g. Konstante hängt vom Einfluss der Abstände zwischen den Drehachsen des Kopfes (Fluchtfehler des Kopfes) und der Tatsache, dass die Position Null der rotativen Achsen noch nicht korrekt definiert ist, ab. Diese Konstante wird beseitigt, wenn diese Messungen für 2 Spiegelpositionen der Achse, die nicht bewegt wird, ausgeführt werden. Durch Mediation der von den zwei Messungen der Kreise erhaltenen Werte werden die Konstanten aufgehoben, da sie vom gegenüberliegenden Zeichen sind.
Die beiden Konfigurationen ermöglichen außerdem die Berücksichtigung und Mediation der Winkelfehler, die durch die unterschiedliche Gewichtsverteilung eingeführt werden, die der Kopf in den 2 Formen annehmen kann.
Das Messverfahren in Bezug auf den Fehler der Winkelpositionierung auf der Achse C besteht in der Ausführung von 2 Reihen von Kreisen für Spiegelpositionen der Achse A.
Die Achse A wird mit dem Höchstwert ihres Hubs geneigt, um die höchstmögliche Lösung in den Berechnungen zu erhalten, d. h. den Kreis mit dem max. Radius. Sollte der Kopf solche Fluchtfehler zeigen, dass die beiden Kreise verschiedene Radien aufweisen, werden die beiden Positionen von A auch mit dem Ziel gewählt, die Kreisradien anzugleichen, um die Lösung der Berechnungen konstant zu erhalten.
Jeder Kreis kann mehrmals ausgeführt werden, um sowohl in positiver als auch in negativer Richtung Durchschnitte zu erstellen, auch um den Inversionsfehler der untersuchten rotativen Achse zu bestimmen.
Der Unterschied zwischen der für die Achse C programmierten Position und dem für die Gerade berechneten Winkel, die die Mitte des Kreises und einen einzelnen gemessenen Punkt XYZ vereinigt, ist die verbleibende Korrektur, die erhalten werden muss, um von CA auf C zu wechseln.
Die berechneten Daten zwischen den beiden Kreisen werden angeglichen, um:

• den Effekt der Konstanten aufzuheben,
• die Winkelfehler zu berücksichtigen, die durch die Tatsache eingeführt wurden, dass sich die Gewichte mit A auf 90 und –90 Grad unterschiedlich verteilen können.

Die Endergebnisse werden jedoch verschoben, um die eingegebenen Korrekturwerte zu verkleinern. Diese Translation wird dann während der Messung des Nullpunktes der Achse C berücksichtigt und korrigiert.
Für die Ausführung dieser Messung darf kein anderer Parameter bekannt sein.
Das Messverfahren in Bezug auf den Fehler der Winkelpositionierung auf der Achse A besteht in der Ausführung von 2 Reihen von Kreisen für die Be rücksichtigung der Fehler in der Ebene XZ und YZ.
Jeder Kreis kann mehrmals ausgeführt werden, um sowohl in positiver als auch in negativer Richtung Durchschnitte zu erstellen, auch um den Inversionsfehler der untersuchten Drehachse zu bestimmen.
Der Unterschied zwischen der für die Achse A programmierten Position und dem für die Gerade berechneten Winkel, die die Mitte des Kreises und einen einzelnen gemessenen Punkt XYZ vereinigt, ist die verbleibende Korrektur, die erhalten werden muss, um von AA auf A zu wechseln.
Die berechneten Daten zwischen den beiden Kreisen werden angeglichen, um:

• den Effekt der Konstanten aufzuheben,
• die Winkelfehler zu berücksichtigen, die durch die Tatsache eingeführt wurden, dass sich die Gewichte mit C auf 90 und 0 Grad unterschiedlich verteilen können.

Die Endergebnisse werden jedoch verschoben, um die eingegebenen Korrekturwerte zu verkleinern. Diese Translation wird dann während der Messung des Nullpunktes der Achse A berücksichtigt und korrigiert.
Für die Ausführung dieser Messung darf kein anderer Parameter bekannt sein.
Auf allen gemessenen Daten werden Berechnungen ausgeführt über:

• Konzentrizität der berechneten Kreise,
• Durchschnitt, Standardabweichung und Bereich der Datenunterschiede,
• Wiederholbarkeit auf derselben Position, um die Güte der gesammelten Daten zu bestimmen.

Die Nullpunkte der Drehachsen für einen Kopf AC sind:

• mit C = 0 die Achse A bewegt sich in der Fläche YZ
• mit A = 0 der Prüfzylinder ist senkrecht zur Ebene XY

Diese Werte werden allgemein Preset Null einer Drehachse genannt.
Die Messung des Preset Null von C besteht in der Ausführung von 4 Reihen von Kreisen, um sowohl in der Ebene XZ als auch YZ in mehreren Richtungen die Drehung der Achse A zu berücksichtigen.
Aus den Kreisen 1 und 3 wird eine Ebene bestimmt und damit der Winkel, den diese mit der Ebene YZ bildet.
Aus den Kreisen 2 und 4 wird eine Ebene bestimmt und damit der Winkel, den diese mit der Ebene XZ bildet.
Es wird daher mit den Durchschnitten der beste Kompromiss des Preset von C gesucht, um die o. g. Ebenen auszurichten und damit die beste Quadratur des Kopfes zu finden.
Für die Ausführung dieser Messung darf kein anderer Parameter bekannt sein.
Die Messung des Preset Null von A besteht aus der Ausführung von 4 Reihen von Kreisen von C, alle mit der Achse A auf 0. Jeder Kreis wird mit einem anderen Aufbau des Prüfzylinders ausgeführt.
Der Durchschnitt zwischen den Kreisen 1 und 2 und dann zwischen 3 und 4 ermöglicht die Beseitigung von eventuellen Fehlern, die durch die Ungeradheit des Prüfzylinders eingeführt wurden.
Die beiden gefundenen Kreise umschreiben einen Kegel, beachten Sie auch die Position Z der 2 Zentren oder den Unterschied zwischen L1 und L2.
Der Winkel des Kegels ist der Wert, der für den Preset der Achse A korrigiert werden muss.
Je größer L1-L2, desto größer die Rechnungslösung.
Für die Ausführung dieser Messung darf kein anderer Parameter bekannt sein.

In Bezug auf die Messung der Geometrien des Kopfes sind die geometrischen Werte für einen Kopf AC folgende:

Name des	Beschreibung
Fluchtfehlers
1) DXBT	Bei C=0 und A=0 Abstand in Richtung X zwischen der
	Drehachse von C und der Achse des Prüfzylinders.
2) DZBA	Bei C=0 und A=0 Abstand in Richtung Y zwischen der
	Drehachse von C und der Drehachse von A.
3) DZAT	Bei C=0 und A=0 Abstand in Richtung Y zwischen der
	Drehachse von A und der Achse des Prüfzylinders.
4) RTCPLKS	Bei C=0 und A=0 Abstand in Richtung Y zwischen der
	Drehachse von A und dem Verbindungspunkt des (ge
	schmierten) Prüfzylinders (von dem dann die Länge des
	Zylinders bestimmt wird).
5) RTCPANG	Bei C=0 und A=0 Abstand in der Ebene XZ zwischen der
	Drehachse von C und der Drehachse von A.
6)	Bei C=0 und A=0 Abstand in der Ebene YZ zwischen der
	Drehachse von C und der Drehachse von A.
7)	Winkel in der Ebene XZ zwischen der Drehachse von C
	und der Achse Z.
8)	Winkel in der Ebene YZ zwischen der Drehachse von C
	und der Achse Z.

6, 7 und 8 können nicht mit der Fidia-Kontrolle korrigiert werden.

Die Messung des DXBT besteht in der Ausführung von 4 Reihen von Kreisen, um sowohl in der Ebene XZ als auch YZ in mehreren Richtungen die Drehung der Achse A zu berücksichtigen.
Der Abstand zwischen den Ebenen für den Kreis 1 und den Kreis 3 sowie der Abstand zwischen den Ebenen für den Kreis 2 und den Kreis 4 sind das Doppelte von DXBT.
DXBT kann außerdem durch die Suche des Wertes bestimmt werden, der den Unterschied zwischen den folgenden Punkten auf ein Maximum reduziert:

• XL von Kreis 1 und XL von Kreis 2,
• YL von Kreis 3 und YL von Kreis 4.

Der gefundene Wert ist die verbleibende Korrektur, die DXBT gegeben werden muss.
Normalerweise; wenn es wie in diesem Fall möglich ist, ist es wirksamer, den Wert eines Parameters aufgrund der Effekte zu bestimmen, die er auf den Positionierungsfehlern der Kugel (daher die verschiedenen XYZL) verursacht, als von den geometrischen Daten des Kopfes (daher von XYZ) auszugehen.
Für die Ausführung dieser Messung muss der Preset der Achse C, der vorher gemessen werden muss, bekannt sein.
Die Messung DZBA führt einen Kreis von C mit A auf 0 aus.

C –180; 180; [STEP]

A; 0
Der Kreisradius ist: RAGGIO = RADQ(DXBT^2 + (DZBA + DZAT)^2).
Unter Beachtung von DXBT wird die Summe aus DZBA und DZAT bestimmt.
Als erste Approximierung wird DZAT als Null betrachtet, und es wird nur DZBA korrigiert.
Anschließend korrigiert die Messung für die Berechnung von DZAT die ausgeführte Approximierung.
Für die Ausführung dieser Messung müssen folgende Punkte, die vorher gemessen wurden, bekannt sein:

• DXBT,
• Preset der Achse A.

Die Messung des DZAT besteht in der Ausführung von 4 Reihen von Kreisen, um sowohl in der Ebene XZ als auch YZ in mehreren Richtungen die Drehung der Achse A zu berücksichtigen.
An dieser Stelle ist DZAT Null, daher führt die Kontrolle keinen Ausgleich der Fehler YL der Kreise 1 und 3 aus, während die Fehler XL der Kreise 2 und 4 das Bild davon sind.
Diese Fehler umschreiben einen Kreis, da der Ausgleich, der DZAT zusteht, maximal für A=0 und Null für A=90 und A=–90 ist.
Der Radius, der diesen Kreis am besten approximiert, ist der beste Kompromiss für DZAT. Der gleiche Wert wird dann von DZBA nach den Approximierungen abgezogen, die durch seine Berechnung eingeführt wurden.
Für die Ausführung dieser Messung müssen folgende Punkte, die vorher gemessen wurden, bekannt sein:

• DXBT,
• DZBA,
• Preset der Achse A.

RTCPLKS wird als Durchschnitt der Radien der folgenden Kreise bestimmt:
Für die Ausführung dieser Messung muss alles bekannt sein, was vorher gemessen wurde.
In Bezug auf die Messung RTCPANG, die Projektion in XZ des Vektors der Kreisebene:

A; –90; 90; [STEP]

C; 0 ist der Wert RTCPANG.
Vom Prüfzylinder müssen die Länge (die an dem Punkt, wo die Messung des RTCPLKS endet, bis zur Spitze des Zylinders gemessen wird) und der Durchmesser der Kugel bekannt sein.
Nach der Montage des Zylinders in der Spindel kann die Mitte der Kugel aufgrund ihrer Form oder aufgrund der Montage Abweichungen von der Achse der Spindel aufweisen.
Diese Abweichungen geben einen direkten Fehler bei der Messung der Parameter DXBT und DZAT an.
Nachdem diese Abweichungen bekannt sind, ist es möglich, die oben beschriebenen Messungen auszuführen und schließlich einfach diese Werte von DXBT und DZAT abzuziehen.
Für die Messung dieser Werte kann einfach folgendes Verfahren befolgt werden:

• Den Prüfzylinder in die Spindel einsetzen
• Eine Zentrierung der Kugel ausführen, und XL, YL und ZL registrieren,
• Den Zylinder in der Spindel um 180 Grad drehen,
• Eine neue Zentrierung der Kugel ausführen, und XL, YL und ZL registrieren,
• Die Hälfte der Differenz zwischen den Werten der 2 Messungen stellt die gesuchten Werte dar.

Da der Aufbau des Prüfzylinders und des Adapters für den Einbau der Spindel dazu tendieren, die Abweichungen der Mitte der Kugel gegenüber der Achse der Spindel maximal zu verkleinern, sind die Messungen in Richtung X und Y kleine Werte, während die Messung in Richtung Z ihre Folge ist und mindestens 2 Größenordnungen kleiner ist. Der Fehler in Richtung Z ist daher unerheblich.
Da die vorhergehende Messung durch die Präzision beeinflusst wird, mit der die 180 Graddrehung ausgeführt wird, ist eine weitere Methode für die Bestimmung der gleichen Werte:

• Den Prüfzylinder in die Spindel einsetzen
• Eine Zentrierung der Kugel ausführen, und XL, YL und ZL registrieren,
• Denselben Vorgang wiederholen, dabei den Zylinder schrittweise um 90 Grad drehen und XL, YL und ZL registrieren,
• Wenn der Vorgang der Drehung und Messung 4 Mal ausgeführt wurde, sind die Winkelpositionen, in denen der Zylinder wahrscheinlich gedreht wurde:
• Ausgangsposition 0,
• Position 90,
• Position 180,
• Position 270,
• Rückkehr zur Ausgangsposition.

In diesem Fall wird angenommen, dass der Erhalt der Winkelpositionen mit ± 5 Grad erreicht wurde. In diesem Fall ist das Problem, das entsteht, die Bestimmung:

• des Kreises, der die Liste der gemessenen Punkte XL und YL durchläuft. Da 5 Punkte vorhanden sind, können der Kreis und sein Radius mit der Methode der minimalen Quadrate erhalten werden.
• Den Endwinkel bestimmen, an dem der Zylinder positioniert wird. Da die Mitte und der Radius des Kreises im gleichen Koordinatensystem von XL und YL bekannt sind, kann der Wert algebraisch bestimmt werden, und der Kreisradius kann korrekt in die Werte der Fluchtfehler des Prüfzylinders zerlegt werden.

Es ist klar, dass der Zylinder dann nicht mehr bewegt werden darf, wenn seine Werte für die Fluchtfehler gefunden wurden, sofern nicht die Kalibrierung noch einmal ausgeführt werden muss.
In Bezug auf die Abhängigkeit der Messungen werden mit X die Werte angegeben, die Einfluss auf die Messungen haben und daher vorher gemessen werden müssen.
Mit √ werden die Werte angegeben, die Einfluss auf die Messungen haben, die aber vom Messverfahren berücksichtigt werden und daher während der Berechnungen beseitigt werden.

Die Abhängigkeiten beziehen sich auf die vorher dargestellten Messverfahren.

Messung:	DXBT	DZAT	DZBA	RTCPLKS	PRESET A	PRESST C	C.c.c.*
Winkelposition C	√					√	√
Winkelposition A		√	√				√
PRESST C
PRESST A		√					√
DXBT						X	X^(*)
DZBA	X	√			X
DZAT	X		X		X		X^(*)
RTCPLKS	X	X	X		X		X

RTCPANG						X
C.c.c.: Koaxialität Prüfzylinder (*): Wie für die anderen Messungen setzt der Einfluss vom Typ X die Kenntnis des Einflusswertes voraus, um den gemessenen Parameter korrekt zu erhalten. Dagegen wird für diese Fälle bemerkt, dass die Abhängigkeit später gelöst wird. Während zum Beispiel für DXBT der PRESST C bekannt, gemessen und korrigiert sein muss, um den Algorithmus der Berechnung von DXBT korrekt auszuführen, hat dagegen im Falle des DZAT der Wert der Unkoaxialität des Zylinders keinen Einfluss auf die Algorithmen der Berechnung, da das Messergebnis in Wirklichkeit ein Wert gleich DZAT + Unkoaxialität des Zylinders ist. Daher ist der korrekte Wert von DZAT: das Ergebnis des Algorithmus der Messung und Berechnung-Unkoaxialität des Zylinders. Dasselbe gilt für DXBT, der immer auf die Unkoaxialität des Prüfzylinders bezogen ist.

Das System kann auch eine zusammenfassende Kontrolle der Fehler der Achsen XYZ und auch AC ausführen, die es nicht korrigieren kann, da sie nicht in die Korrekturen des Kopfes eingeschlossen werden können.
In Bezug auf die Prüfung der Ebenheit der Drehung der Achse C und der Geradheit der linearen Achsen XY bei Ausführung der Kreise:
Unter Berücksichtigung dass die Position A90C0 der Position A-90C180 entspricht, sowie A90C90 der Position A-90C-90 entspricht usw., werden die Daten geordnet, und es werden berechnet:

• Der Kreis, der die Punkte gleich der Hälfte der Unterschiede der Werte X, Y und Z durchläuft. Die Vektoren der Ebene dieses Kreises stellen die Ebenheitsfehler der Drehung der Achse C dar.
• Die Kurven für die Punkte gleich der Hälfte der Summe der Werte von X, Y und Z. Diese Kurven stellen den Geradheitsfehler der Achsen X und Y in Richtung Z dar.

In Bezug auf die Prüfung der Rechtwinkligkeit der Achsen XYZ bei Ausführung der Kreise:
Die Differenz in X und Y der Kreiszentren stellt den Rechtwinkligkeitsfehler der Achse Z gegenüber X und Y dar.
In Bezug auf die Prüfung der Achsenskalen bei Ausführung des Kreises:

C; –180; 180; [STEP]

A; 90
Für diese Datenserie werden bestimmt:

• der Kreisradius, der sie am besten approximiert,
• die Achsen der Ellipse, die sie am besten approximiert.

Die Differenz zwischen dem Kreisradius und den Achsen der Ellipse stellt einen Skalenfehler in den von den Messsystemen von XY gelieferten Daten dar.
In Bezug auf die Prüfung der Drehung der Achse C bei Ausführung des Kreises:

C; –180; 180; [STEP]

A; 90
Die Entfernung der Kurve der Werte Z von einem einfachen Punkt einer Sinuskurve (das ist der Effekt der Unebenheit von C) stellt die Schwenkung der Drehachse der Achse C dar.
In Bezug auf die Prüfung der der Drehung der Achse A und der Geradheit der linearen Achsen XYZ bei Ausführung der Kreise:
Unter Berücksichtigung dass die Position A90C0 der Position A-90C180 entspricht, sowie A90C90 der Position A-90C180 entspricht usw., werden die Daten geordnet, und es werden berechnet:

• von der Hälfte der Differenzen der Werte von X, Y und Z, die Drehfehler der Achse A,
• bei der Hälfte der Summen der Werte von X, Y und Z, die Geradheitsfehler der Achse Y in Richtung X.

Bei Ausführung der Kreise dagegen:
werden die gleichen Werte für die Achse und außerdem die Geradheitsfehler der Achse X in Richtung Y erhalten.
Durch die Zusammensetzung der Daten der 4 Kreise ist es außerdem möglich, aus den Drehfehlern der Achse A den Einfluss der Geradheit der Achse Z zu entnehmen.
Die Messung der verbleibenden Fehler sammelt die Daten von XL, YL und ZL für alle Positionen von A und C, die den gesamten Hub für einen bestimmten Schritt umschreiben. Praktisch umschreiben die Werte XYZ einen Teil der Kugel.
Das wird mit 2 Prüfzylindern unterschiedlicher Länge ausgeführt, wobei diese um 180° gedreht werden, um durch Ausführung der Durchschnitte die Einflüsse der Unaxialität zu beseitigen. Daher sind die Sets der ausgeführten Messungen 4.

Die gesammelten Daten dienen zum Ausfüllen der folgenden Tabelle:

Position A	Position B	Stangenlänge	DX	DY	DZ
[Ende negativer Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 1	#	#	#
.....	[Ende negativer Hub]	Länge 1	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 1	#	#	#
[Ende negativer Hub]	.....	Länge 1	#	#	#
.....	.....	Länge 1	#	#	#
[Ende positiver Hub]	.....	Länge 1	#	#	#
[Ende negativer Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 1	#	#	#
.....	[Ende positiver Hub]	Länge 1	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 1	#	#	#
[Ende negativer Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 2	#	#	#
.....	[Ende negativer Hub]	Länge 2	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende negativer Hub]	Länge 2	#	#	#
[Ende negativer Hub]	.....	Länge 2	#	#	#
.....	.....	Länge 2	#	#	#
[Ende positiver Hub]	.....	Länge 2	#	#	#
[Ende negativer Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 2	#	#	#
.....	[Ende positiver Hub]	Länge 2	#	#	#
[Ende positiver Hub]	[Ende positiver Hub]	Länge 2	#	#	#

Die numerische Steuerung sucht und interpoliert in dieser Tabelle die Werte, die es ihr ermöglichen, die Korrektur in Richtung XYZ für eine gegebene Position von A und C und eine gegebene Werkzeuglänge zu berechnen.

Claims

System für die Messung, den Ausgleich und die Prüfung von Köpfen (1) und/oder Tischen der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgendes enthält: – mindestens eine Trägerbasis (11), die mit mehreren Abstandsensoren (14) ausgestattet ist; – mindestens eine Vorrichtung des Typs Bohrstange (16), die aus einem verlängerten Zylinder (17) besteht; der Zylinder (17) ist an einem seiner Endstücke mit Verbindungsvorrichtungen (18) für die Köpfe (1) und an seinem anderen gegenüberliegenden Endstück mit einer Kugel (20) ausgestattet, die sich nahe bei den Sensoren (14) befindet, so dass diese immer und in jeder beliebigen Position den Abstand messen können, der sie von der Kugel (20) trennt. – Dieses System ist operativ mit Bearbeitungsvorrichtungen (30) verbunden, diese Bearbeitungsvorrichtungen (30) dienen dazu, durch eine einzelne Messung, die mit den genannten Sensoren (14) erfolgt, den Abstand zu messen, der diese Sensoren (14) von der genannten Kugel (20) trennt, die Koordinaten XYZ der Mitte eines Werkzeuges in einer interessanten Position zu erfassen, diese Bearbeitungsvorrichtungen (30) enthalten Vorrichtungen (31) für die Ausführung von Messverfahren der modellierbaren Fehler, Vorrichtungen (32) für die Ausführung von Messverfahren der nicht modellierbaren Fehler und Vorrichtungen (33) für die Ausführung von dynamischen Prüfungen.
System gemäß Patentanspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannte Trägerbasis (11) rund und mit drei Abstandsensoren (14) ausgestattet ist, die sich auf der Basis in Positionen befinden, die jeweils untereinander um 120° verlagert sind.
System gemäß Patentanspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannten Verbindungsvorrichtungen (18) konischer Art sind, und die genannten Köpfe (1) in einem ihrer beweglichen Teile (3, 5) die besagten Verbindungsvorrichtungen (18) für die an ihnen unverschiebbare Verbindung während der Messungen aufnehmen können.
System gemäß Patentanspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannten Köpfe (1) operativ mit den Kontroll- und Steuervorrichtungen mit der CNC (34) verbunden sind, die auch Vorrichtungen (35) für die Ausführung der Ausgleichverfahren der modellierbaren Fehler und Vorrichtungen (36) für die Ausführung der Ausgleichverfahren der nicht modellierbaren Fehler enthalten.
System gemäß Patentanspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannte Trägerbasis (11) mit den Stützvorrichtungen (40) verbunden ist, die dazu dienen, eine Drehung der genannten Trägerbasis (11) bis zu 90° gegenüber ihrer Achse (F) zu ermöglichen, so dass eine Vielzahl von operativen Positionen zwischen den beiden Endachsen (F, G), die senkrecht zueinander stehen, erreicht werden kann, die genannten Stützvorrichtungen (40) dienen außerdem dazu, gleichzeitig eine Drehung der genannten Trägerbasis (11) zu ermöglichen, nachdem sie die Position der Endachse (G) um die Achse (F), die zu ihr senkrecht steht, erreicht hat.
Messverfahren für Köpfe (1) und/oder Tische von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen mit Verwendung eines Systems gemäß Patentanspruch 1, dieses Verfahren schließt folgende Phasen ein: – Ausführung von mehreren automatischen Messungen für die Bestimmung von Parametern eines geometrischen Modells des Kopfes (1), das geometrische Modell ist ein mathematisches Modell, das das reelle Verhalten des Kopfes (1) gegenüber dem theoretischen Verhalten beschreibt, die Parameter dieses Modells werden durch die Messungen erhalten und werden modellierbare Fehler genannt, dieses geometrische Modell hat Dank der Integ ration dieses Systems mit numerisch gesteuerten Vorrichtungen (CNC), der Messpräzision, die vom System gemäß Patentanspruch 1 geliefert wird, der Abwesenheit von Kollisionen zwischen den sich bewegenden Teilen und des Systems gemäß Patentanspruch 1 und der schnellen Erfassung der Messungen der Fehler eine Komplexität, die frei von einem Benutzer definiert werden kann; – Berechnung der erfassten modellierbaren Fehler; und – Ausgleich der berechneten modellierbaren Fehler durch die genannten numerisch gesteuerten Vorrichtungen (CNC) für eine Bearbeitung mit einem integrierten System; – Erfassung und Messung von Fehlern, die nicht vom verwendeten Modell beschrieben werden, diese Fehler werden nicht modellierbar genannt und in eine Positionierung des Kopfes (1) übersetzt, die noch nicht korrigiert ist.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Erfassungsphasen der Fehler durch die genannte Trägerbasis (11) mit Sensoren (14) realisiert werden, die die Position der Kugel (20) der Bohrstange (16) liefert.
Verfahren gemäß Patentanspruch 7, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messung der Positionierungsfehler der Kugel (20) der Bohrstange (16) durch die Bewegung des Kopfes (1) ausgeführt wird, wobei die entsprechenden Ausgleiche für die modellierbaren Fehler verwendet werden, die numerisch gesteuerten Vorrichtungen (CNC) stellen unter Berücksichtigung, dass die Mitte der Kugel (20), die Differenz zwischen den theoretischen und den reellen Koordinaten der Kugel (20), festgehalten wurde, die gemessenen Fehler dar.
Verfahren gemäß Patentanspruch 7, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messung der Positionierungsfehler der Kugel (20) der Bohrstange (16) mit Verwendung der Werte ausgeführt wird, die von den Sensoren (14) der Trägerbasis (11) geliefert werden, die in die reellen Koordinaten der Kugel (20) der Bohrstange (16) umgewandelt werden, die Differenz zwischen den theoretischen und den reellen Koordinaten der Kugel (20) wird durch die gemessenen Fehler dargestellt.
Verfahren gemäß Patentanspruch 7, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messung der Positionierungsfehler der Kugel (20) der Bohrstange (16) ausgeführt wird, indem als Alternative die Werte verwendet werden, die von den Sensoren (14) der Trägerbasis (11) geliefert werden, die für die Korrektur der Position der linearen Achsen der Maschine verwendet werden, um die Kugel (20) wieder in den Punkt zu bringen, in dem die Sensoren (14) die Anfangswerte liefern, die Kugel (20) bewegt sich nicht, und die linearen Achsen führen eine zusätzliche Bewegung gegenüber der Bewegung aus, die ihnen die numerisch gesteuerten Vorrichtungen (CNC) aufgrund der aktuell aktiven Ausgleiche auferlegt hätten, diese Korrektur enthält die gemessenen Fehler.
Verfahren gemäß Patentanspruch 9 oder 10, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es außerdem eine Kalibrierungsphase der Sensoren (14) der Trägerbasis (11) enthält.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es auch dazu dient, die automatische Messung der Genauigkeit der Winkelpositionierung der rotativen Achsen und den Parallelismus der Ebene der Drehung der rotativen Achsen mit den linearen Achsen durch Rechnungstechniken auszuführen, die im Bereich der Messungen und Inspektionen von geometrischen Modellen verwendet werden, diese Techniken beziehen sich auf die Rekonstruktion von Kurven und/oder Oberflächen durch eine Reihe von Punkten.
Verfahren gemäß Patentanspruch 12, in dem für einen Kopf (20) Ebenen vorhanden sind, in denen sich ein Umfang befindet, der von der Werkzeugspitze umschrieben wird, wenn folgende Bewegungen reali siert werden: – Achse B 90°, Achse A, die eine Drehung ausführt (Kreis 1) – Achse B 0°; Achse B, die eine Drehung ausführt (Kreis 2), Diese Ebenen sind senkrecht und parallel zu den kartesischen Achsen der Werkzeugmaschine, das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Phasen einschließt: – Ausführung von Kreis 1; – Rekonstruktion von Kreis 1 mit Methoden von quadratischen mittleren oder gleichartigen Fehlern durch eine Reihe von Punkten, die ihn umschreiben; – Feststellung des Unparallelismus der Ebene, die den Kreis 1 durchläuft, gegenüber der orthogonalen Fläche an der idealen Drehachse der Achse A; – Feststellung des Verhältnisses zwischen der Position, die von den Messsystemen der Achse A und dem entsprechenden Positionierpunkt der Werkzeugspitze transduziert wurde, und daher Berechnung der Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achse A; – Ausführung von Kreis 2; – Rekonstruktion von Kreis 2 mit Methoden von quadratischen mittleren oder gleichartigen Fehlern durch eine Reihe von Punkten, die ihn umschreiben; – Feststellung des Unparallelismus der Ebene, die den Kreis 2 durchläuft, gegenüber der orthogonalen Fläche an der idealen Drehachse der Achse B; – Feststellung der Position 0 der Achse A durch die Komponente der vorher beschriebenen Winkel, die sich in der senkrechten Ebene zur idealen Drehachse der Achse A befindet; – Feststellung der Position 0 der Achse B mit dem auf Kreis 2 gemessenen Punkt, der es ermöglicht, das vertikale Werkzeug zu haben; und – Feststellung des Verhältnisses zwischen der Position, die von den Messsystemen der Achse B und dem entsprechenden Positionierpunkt der Werkzeugspitze transduziert wurde, und daher Berechnung der Genauigkeit der Winkelpositionierung der Achse B;
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es automatisch die Messungen der Positionierungsfehler des Kopfes (20) ausführt, um eine Anzahl von unabhängigen algebraischen Gleichungen zu erhalten, die es ermöglichen, die Parameter des geometrischen Modells des Kopfes (20) zu lösen.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messungen durch Auswahl einer Anzahl von unabhängigen Messungen für die Suche der Lösung der Parameter des Modells ausgeführt werden, wobei die Anwendbarkeit des Verfahrens auf jede Art von Konfiguration des Kopfes (1) und/oder Kopfes mit Tisch erweitert wird, das Modell wird so komplex, dass auch eventuelle Positionierungsfehler der Kugel (20) der Bohrstange (16) berücksichtigt werden, die durch die Bewegungsfehler der linearen Achsen, d. h. der Achsen, die den Kopf (1) bewegen, verursacht werden.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das System die Übersetzung der Parameter seines Modells in die Parameter des Ausgleichmodells ausführt, wenn der ausgeführte Ausgleich der Fehler durch die numerisch gesteuerten Vorrichtungen (CNC) nicht den gleichen Komplexitätsgrad wie die Messungen hat.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Messphase der nicht modellierbaren Fehler folgende Unterphasen enthält: – Festlegung von nur einer empirischen Verbindung mit der Position der Achsen des Kopfes (1), daher ist das Verhältnis eindeutig; – Ausführung von zwei Messungen für jede Position des Kopfes (1) durch die zwei Bohrstangen (16) mit einer bekannten und verschiedenartigen Länge; – Für eine allgemeine Länge des Werkzeugs des Kopfes (1) ist der Fehler eine lineare Interpolation des gemessenen Paars der drei Werte DX, DY und DZ, daher sind die Fehler DX, DY und DZ der Kugel (20) der Bohrstange (16) für alle interessanten Positionen zu messen, diese Messungen werden zuerst mit einer Bohrstange (16) und dann mit einer weiteren Bohrstange (16) ausgeführt; – Die Kombinationen der Positionen der beiden Achsen von ihrem negativen bis zum positiven Endpunkt diskretisieren, um die interessanten Positionen zu erhalten, diese Diskretisierung erfolgt mit einem empirisch festgelegten Schritt oder mit Algorithmen für die Analyse der Fehlerfrequenzen.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, dieses Verfahren führt die Prüfung des dynamischen Verhaltens der gesteuerten Achsen der Köpfe (1) und/oder der Bewegungen dieser Achsen aus, die mit den Bewegungen der linearen Achsen kombiniert werden, die Analyse der Antwortkurve der Achsen ermöglicht, wenn sie mit der programmierten Kurve verglichen wird, die Analyse der typischen Problemstellungen wie „twitching" und „ripple", das Verfahren arbeitet bei Vorhandensein eines Durchlassbereichs des vom System gemäß Patentanspruch 1 geprüften Signals.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, dieses Verfahren ist in einen Teil unterteilt, der den Ausgleich der Bewegungen des Kopfes (1) mit Verwendung eines geometrischen Modells ausführt, und in einen Teil, der den Ausgleich der nicht geometrischen oder nicht modellierbaren Fehler ausführt.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, für die Ausführung der Messung der Position der Mitte einer Kugel, die mit den Achsen einer Werkzeugmaschine verbunden ist, mit Verwendung eines Zylinders mit einer Kugel, die mit der Werkzeugmaschine verbunden ist, und drei Abstandsensoren in Kontakt mit der Kugel, dieses Verfahren schließt folgende Pha sen ein: – Bestimmung einer festen Position (1) der Kugel im unbeweglichen System XYZ („Position der zentrierten Kugel"); – Bewegung der Maschine/des Kopfes in der Position (1); – Rückführung der Kugel in ihre Position der zentrierten Kugel; – Registrierung der Position (2) der Achsen XYZ der Maschine (X1, Y1, Z1); – Bewegung der Maschine/des Kopfes in der Position (2); – Rückführung der Kugel in ihre Position der zentrierten Kugel; – Registrierung der Position der Achsen XYZ der Maschine (X2, Y2, Z2); – in denen die Differenzen X1-X2, Y1-Y2, Z1-Z2 die Fehler sind, die vom System CNC bei der Ausführung der Bewegungen von der Position (1) zur Position (2) begangen wurden.
Verfahren gemäß Patentanspruch 6, für die Festlegung der Fehlerindexe der Geradheit, Skala und Rechtwinkligkeit der linearen Achsen XYZ einer Werkzeugmaschine ausgehend von den Messungen, die mit einem einzigen Prüfzylinder mit kugelförmigen Ende ausgeführt wurden, dieses Verfahren kann denselben Fehler in verschiedenen Positionen/Formen eines Messkopfes messen, dieses Verfahren unterscheidet, welche die Fehler sind, die mit den Bewegungen der Achsen des Drehkopfes gegenüber den Bewegungen verbunden sind, die von den linearen Achsen ausgeführt werden, diese linearen Achsen werden auch infolge der Bewegungen der Drehachsen verschoben, um die Spitze eines möglichen Werkzeugs unbeweglich zu halten.