EP3033596A1 - Reducing errors of a rotary device, in particular for the determination of coordinates of a workpiece or the machining of a workpiece - Google Patents

Reducing errors of a rotary device, in particular for the determination of coordinates of a workpiece or the machining of a workpiece

Info

Publication number
EP3033596A1
EP3033596A1 EP14750742.0A EP14750742A EP3033596A1 EP 3033596 A1 EP3033596 A1 EP 3033596A1 EP 14750742 A EP14750742 A EP 14750742A EP 3033596 A1 EP3033596 A1 EP 3033596A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotation
rotational
axis
workpiece
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14750742.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Sagemüller
Dominik Seitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH filed Critical Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Publication of EP3033596A1 publication Critical patent/EP3033596A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/402Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24428Error prevention
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/045Correction of measurements
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50047Positioning, indexing

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing errors of a rotary device which has a first part and a second part rotatable relative to the first part about an axis of rotation of the rotary device and a rotational position measuring device for measuring rotational positions of the first part and the second part relative to each other wherein the rotational position measuring device comprises a rotational position sensor and a measuring body cooperating with the rotational position sensor for measuring the rotational position, and wherein the rotational position sensor is connected to the first part and the measuring body is connected to the second part or vice versa.
  • the invention further relates to an arrangement with which the method is executable. It gets away from it
  • the invention also relates to a method for reducing errors of one
  • the rotating device allows rotational movement of the workpiece about an axis of rotation of the rotary device during the determination of the coordinates or during the machining of the workpiece.
  • the invention further relates to an arrangement with which the method is executable. It is assumed that the errors of the rotating device are at least partially reproducible.
  • the workpiece can be brought into different working orientations to the Tool to edit.
  • the workpiece can be continuously rotated while it is being processed.
  • the work orientation may be defined by a direction that extends perpendicular to the axis of rotation and through a point on the surface of the workpiece where the workpiece is scanned or on which the workpiece is machined.
  • the force acting on the workpiece during tactile engagement of the workpiece with a button or when machining the workpiece can therefore act in particular perpendicular to the axis of rotation in the direction of the working alignment.
  • Working orientation are not completely constant, since the workpiece is not usually arranged exactly rotationally symmetrical to the axis of rotation of the rotating device and / or is not formed or not exactly rotationally symmetrical.
  • the workpiece is not usually arranged exactly rotationally symmetrical to the axis of rotation of the rotating device and / or is not formed or not exactly rotationally symmetrical.
  • Coordinate measuring device the tactile touches the surface of the workpiece »held by the coordinate measuring machine in a fixed position and a fixed orientation, wherein the probe is deflected depending on the shape of the workpiece to be measured different degrees relative to a support of the probe. Due to the almost constant work alignment and working position errors of the
  • Coordinate measurement due to position-dependent and orientation-dependent errors of the CMM are minimized.
  • the errors of the rotating device determine the measurement result significantly in this case.
  • the speed of the measurement of the workpiece can be increased in many cases in this way.
  • a special measuring task in the field of coordinate metrology consists in the ripple analysis in the form of test especially rotationally symmetric areas of workpieces.
  • the deviations of the actual shape from the ideal rotationally symmetric often show a waveform.
  • the movement error of a rotary device by which the real rotary motion of the rotary device deviates from an ideal rotary motion, can lead to the results of the
  • the rotary device can be designed so that the error meets specifications.
  • air bearings can be used to support the rotatable parts of the rotating device and direct drives are used in motor-driven rotating devices. The smaller the error of the rotating device should be, the higher the design effort.
  • Coordinate measuring device are measured, wherein a calibration body or an array of calibration bodies is placed on the rotatable part of the rotating device (for example, placed on the turntable) and measured. Measuring the errors of
  • WO 2013/007285 A1 discloses an arrangement for measuring coordinates of a workpiece and / or for machining the workpiece, wherein the arrangement has a first Part and having a relative to the first part movable second part, wherein the relative mobility of the parts is given in addition to any mobility of an optionally additionally attached to the arrangement of the probe at a
  • the mechanical scanning of the workpiece for the purpose of measuring the coordinates by a displacement of the probe from a neutral position, wherein on the first or second part of a measuring body is arranged and on the other part, i. is arranged on the second or first part, at least one sensor, wherein the sensor is configured to generate a measurement signal corresponding to a position of the measuring body and thus according to the relative position of the first and second part.
  • WO 2013/007286 A1 discloses a method for calibrating a measuring arrangement for determining rotational positions of a rotating device which has a first part and a second part rotatable about a rotation axis relative to the first part.
  • WO 2011/064317 A2 discloses a referencing system-free executable calibration method for an angle measuring device.
  • EP 1 498691 A1 discloses a method for correcting the measurement results of a coordinate measuring machine, in which a workpiece is scanned continuously, with the following method steps; Determination of the dynamic bending behavior of the probe as a one- or multi-dimensional parameter field, in particular as
  • DE 100 06 753 A1 discloses a rotary-pivoting device for probes of Koordinatenmeßellon, with at least two hinges for
  • Machine tools require very precise measuring rotary position measuring devices.
  • the total eccentric error consists essentially of the eccentric error of the pivot bearing for supporting the rotational movement of
  • Coordinate metrology on a measuring body which has a variety of distributed around the axis of rotation markings.
  • the measuring principle is based on the fact that the
  • Movement errors of the rotary device can be measured and corrected during a later operation of the rotary device by calculation.
  • the cost of the computational correction is very high, especially since the motion errors often have very small amplitudes.
  • Rotation position measuring device of the rotating device measures the rotational position is very expensive, since the movement error only leads to a rotational position measurement error in the range of fractions of arc seconds. Known methods for determining rotational position errors also require measurements that can take several hours. In addition, the temperature may change during this long measurement period, which in turn leads to a change in the motion error.
  • rotational position measuring device eg rotational position sensor and measuring element with markings
  • the Drehpositionsmess affects particularly strongly on the error in the measurement of the coordinates of the workpiece by a
  • the invention is based on the idea that movement errors of
  • Rotary movement of the rotating device compared to the ideal rotational movement leads to an additional movement in a direction tangential to the direction of rotation (ie tangential to the direction of rotation about the axis of rotation) of the rotating device, this falsifies the measurement of the rotational position.
  • the relevant for the rotational position measuring device component of the movement error therefore runs in the direction tangential to the direction of rotation and is hereinafter referred to as a tangential motion error and is based on the respectively considered location.
  • the invention is also based on the knowledge that that different motion processes, leading to the motion errors
  • the amplitudes of the tangential motion error differ over the course of the rotational movement at various possible rotational position measuring locations.
  • the term amplitude denotes, as usual, the maximum deviation from the ideal rotational movement. However, not only can this amplitude be considered and a rotational position measurement location can be determined at which this amplitude is small or even minimal. Rather, the course of the tangential motion error during the
  • Rotational motion can also be viewed in another way and a Drehpositionsmessort be determined with a particularly favorable course, where "favorable" can be defined by at least one predetermined criterion z., There are measuring tasks in the
  • Rotational position can of course be upper layers of several orders.
  • the location function is equivalent to the time function (deviation as a function of the time of rotational movement) when the speed is known as a function of time or location, e.g. B. at constant speed
  • the invention is not on the consideration of order three is limited. Rather, any orders of the tangential motion error can be considered.
  • the given criterion may also be referred to as a predetermined condition to be met.
  • a plot of the tangential motion error may be beneficial over the range of rotational positions (particularly over a predetermined range of rotational positions) traversed by the rotational motion with 9 waves (i.e., 9 maxima and minima of deviation) or some other predetermined number of waves. This is based on the idea that depends on the considered
  • Angular position of the rotational position measurement may occur a different number of waves and / or the amplitude of the motion error in the order (for example, 9 waves) may be different in size.
  • the rotational position measuring location is determined at which the amplitude of the movement error with respect to a predetermined order is maximum.
  • the measurement error of the rotational position sensor due to a movement error of the third order rotational error be particularly small so that the shape of the rotational position sensor
  • Workpiece can be measured as precisely as possible.
  • order three is just one embodiment.
  • the procedure may be similar, e.g. by determining a rotational position measuring location for which the tangential motion error of the rotary device with respect to the order is small, is minimal or satisfies a predetermined condition and hence a criterion (e.g., less than a predetermined limit).
  • At least one range of orders (for example, three to five waves) containing more than one order may be used.
  • Rotary device or about the axis of rotational symmetry of the workpiece (or the number of waves of a deviation over a predetermined range of
  • Turning positions can also be spoken by the frequency.
  • the tangential motion error over a range of angular positions may in particular be the amplitude of the tangential motion error in the region (ie the amplitude of the position function or the time function, see above) or the amplitude after a transformation (in particular a Fourier transformation) of the tangential motion error into the frequency domain (ie the amplitude in
  • a rotational position measuring location is determined at which the movement error has a smaller effect, in particular is smaller than for other possible rotational position measuring locations, and / or fulfills a predetermined condition.
  • a rotational position measuring location is determined at which the movement error has a smaller effect, in particular is smaller than for other possible rotational position measuring locations, and / or fulfills a predetermined condition.
  • a rotational position measuring location is determined at which the movement error has a smaller effect, in particular is smaller than for other possible rotational position measuring locations, and / or fulfills a predetermined condition.
  • a rotational position measuring location is determined at which the movement error has a smaller effect, in particular is smaller than for other possible rotational position measuring locations, and / or fulfills a predetermined condition.
  • the movement errors can already occur during the production of the
  • Turning device for example, turntable or swivel joint ⁇ are measured.
  • a method for reducing errors of a rotary device comprising a first part and a second part rotatable relative to the first part about an axis of rotation of the rotary device and a rotational position measuring device for measuring rotational positions of the first part and the second part relative to each other, wherein the rotational position measuring device a
  • Rotary position sensor with the first part and the measuring body is connected to the second part or vice versa, and wherein the method comprises the following steps: - Error of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of a ideal rotation axis of the rotary device on the other hand are in a range of Rotation angles, ie at different rotational positions of the first part and the second part relative to each other, measured and obtained corresponding error readings,
  • Rotational position sensor can measure the rotational position of the rotary device
  • a rotary device comprising a first part and a second part rotatable relative to the first part about a rotation axis of the rotary device, and a rotational position measuring device for measuring rotational positions of the first part and the second part relative to each other, wherein the rotational position measuring device comprises
  • Rotary position sensor with the first part and the measuring body is connected to the second part or vice versa, and wherein the arrangement comprises
  • a measuring arrangement that is designed to error the rotating device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of an ideal rotation axis of the rotating device on the other hand in a range of rotation angles, i. at different rotational positions of the first part and the second part relative to each other, to measure and corresponding
  • the prediction device which is configured, estimates fluctuations of the radial position of the first part or of the second part of the error position from the error measured values Rotary device and / or variations in the position of the first part or the second part with respect to a direction tangential to the direction of rotation of the
  • o are smaller than for other possible rotational position measuring points and / or
  • the determined rotational position measuring location is referred to as
  • Rotary position sensor arranged and / or aligned such that the determined
  • Also included in the scope of the invention is a method including the steps of the method for reducing errors of a rotary device, wherein, in addition, using the rotary device as part of a coordinate measuring machine, a workpiece is measured or using the rotary device as part of a
  • Machine tool a workpiece is processed or using the
  • the prediction device is designed, taking into account the expected fluctuations, to determine an angular position of the rotational position measuring location with respect to the axis of rotation and / or to determine an axial position of the rotational position measuring location with respect to the axis of rotation, taking into account the expected fluctuations.
  • the turning device is in particular part of a coordinate measuring machine for measuring a workpiece, part of a machine tool for machining a workpiece or designed » to rotate a workpiece before, during and / or after the measurement of the workpiece by means of the coordinate measuring machine or the machining of the workpiece by means of the machine tool.
  • Rotary devices usually have an integrated sensor capable of measuring the rotational position.
  • a known measuring principle is e.g. in EP 1 923 670 A1.
  • it is a general principle of sampling a periodic pitch that a scanning head with a sensor unit scans one or more pitch periods of a gauge body on the other part of the rotating device. Also the
  • Rotary devices may comprise at least one sensor which detects a rotational position of the first part of the rotary device relative to the second part of the rotary device, wherein the sensor detects, in particular, markings on a measuring body which, during a rotational movement of the rotary device through the detectable region of the Move sensor through.
  • the markings may be e.g. be line-shaped markings that extend in relation to the axis of rotation in the radial direction or extending parallel to the axis of rotation.
  • Corresponding measuring bodies are also referred to as pitch discs.
  • Such markings are usually detected by optical sensors.
  • a plurality of the markers are distributed around the axis of rotation at equal angular intervals to one another.
  • other markings on the measuring body can be used to detect the rotational movement. Possible are e.g. magnetic markings, such as by an arrangement with distributed around the axis of rotation around magnetic
  • the corresponding sensor for detecting the magnetic marks may be e.g. be a magnetoresistive sensor. However, e.g. Hall sensors or other sensors are used, which are able to detect the strength or direction of a magnetic field.
  • the invention is not limited to rotary devices which have an angle measuring device which detects markings on a measuring body. Rather, the measuring body may alternatively be e.g. have at least one magnet, so that a corresponding magnetic field is rotated during the rotational movement of the rotary device about the axis of rotation or, conversely, a rotatable part of the rotary device is rotated relative to the stationary magnetic field. At least one sensor detects the magnetic field and it is determined from the rotational position.
  • Turning device and the above ideal positions of the ideal axis of rotation Turning device are not rotational positions, which are measured by the rotational position measuring device. Rather, these are positions of a point on the respective axis of rotation in space. Embodiments for this
  • a point of the real axis of rotation (for example, viewed at a certain axial position of the axis of rotation repeatedly during and / or after a rotational movement of the rotary device, that is it is (for example, indirectly the measurement of the positions of at least one point of one with the point on the axis of rotation
  • Alignment is determined. However, this is only one possibility. It is also not absolutely necessary that deviations of the actual orientations of the real axis of rotation from the ideal orientation are explicitly determined. According to the invention, only an error of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of an ideal
  • Rotary axis of the rotating device on the other hand measured.
  • the error for example, as an alternative to considering two points of the real axis of rotation, only one point of the real axis of rotation can be considered, and also a point of a body at a distance from the real axis of rotation, the body being connected to the axis of rotation.
  • a measuring body for measuring the error for example, a rotationally symmetrical body or an arrangement of rotationally symmetrical body (for example, a rod with two balls) can be used, the /
  • the rotational symmetry axis is aligned to coincide with the real axis of rotation.
  • a ball plate having a plurality of balls, which, for. B. at the same axial position along the axis of rotation spaced from each other.
  • the pitch disk of a rotational position measuring system In this case, at least two, preferably offset by 90 ° angular distance from each other
  • Rotary position sensors of the measuring system for measuring the measurement of the Rotational motion errors are used.
  • a further rotational position measuring system or with a rotationally symmetrical body or a disc with a surface extending transversely to the axis of rotation as the measuring body.
  • Rotary position measuring system with one pitch disc can also be another
  • Rotary position measuring system can be used. It must during the rotation (which can optionally be interrupted again and again) only at least two, preferably offset by 90 ° angular distance from each other locations the
  • a body carrying part of a rotational position measuring system may also be used in other ways as a measuring body for measuring the rotational motion error.
  • the body may have a surface that is planar in a direction transverse to the axis of rotation, and the axial position of the surface may be measured at locations that rest during the rotational movement.
  • the radial positions of an outer circumference of the body may be measured.
  • Turning device is rotated around the real axis of rotation and that the position and
  • Alignment of the body or the position of the point relative to the real axis of rotation or at least relative to a portion of the real axis of rotation in a rotation of the rotating device is not changed.
  • Rotary axis relative to the ideal axis of rotation measured and / or determined.
  • the measurements provide measured movement errors of the rotary device. From these measured errors now expected errors of the
  • the expected variations can be determined as mentioned above with respect to the radial position of the first part or the second part of the rotary device and / or with respect to the position of the first part or the second part in the tangential direction.
  • Drehpositionsmessort is considered. For example, a location of the first part of the turning device, which is at a certain angular position about the axis of rotation, and another location of the part of the turning device, which is at a 90 ° offset angular position about the
  • the axis of rotation is located, forming complementary locations. It is therefore possible to obtain the expected tangential motion error at a considered possible one
  • the motion error may be measured, for example, at a plurality of locations that are at different angular positions about the axis of rotation and whose angular positions are not the angular position of a possible
  • the favorable rotational position measuring location can not be directly tangent to the determined expected fluctuations of the position with respect to a direction tangential to
  • Direction of rotation can be determined.
  • the Drehpositionsmessort the rotary position sensor is in particular a place where the other part of the rotary device is, ie the part "where the
  • Rotary position sensor is not arranged, but the measuring body.
  • Rotational position measuring location the rotational position is measured, i. the rotational position sensor observes a location at which different areas or points of the other part of the rotary device are located depending on the rotational position of the rotary device.
  • the rotational position sensor detects the mark (s) at the Drehpositionsmessort.
  • the rotational position sensor determines the resulting magnetic field and therefrom the rotational position, it is in the
  • Alignment of the rotational position sensor can be changed.
  • the Drehpositionsmessort when it is a place through which moves the other part of the rotating device during the rotational movement, it may be a nearly point-like or linear location (eg, a line extending in the radial direction to the axis of rotation) or a flat Area, as it eg applies in the case of an optical sensor which simultaneously comprises a plurality of adjacent markers which follow one another in the direction of rotation about the axis of rotation on the measuring body.
  • a point in the area of area e.g., its center in the direction of rotation at one
  • the Drehpositionsmessort is a volume range of the
  • Rotary position sensor is detected. Also in this case, a point of the volume area determined according to predetermined rules whose coordinates can be used as coordinates of the rotational position measuring location can be defined. In any case, the rotational position sensor measures the rotational position of the rotating device by interaction with the measuring body. If the location where the rotational position measuring location is located is the rotational position measuring location, a point of the
  • Rotational position sensor are defined whose coordinates as coordinates of the
  • the direction results tangential to the direction of rotation according to the rules of geometry.
  • the direction is the direction of the tangent to a circle concentric with the ideal axis of rotation passing through the rotational position location.
  • the motion error is preferably measured with respect to all the degrees of freedom of the deviations between the real rotary motion and the ideal rotary motion, optionally except the translational degree of freedom in the axial direction. This does not allow for the expected variations (see above) only one angular position of
  • Determine Drehpositionsmessortes with respect to the axis of rotation for example, determine the cheapest Wheelpositionsmessort about a rotation around the axis of rotation. Rather, it can alternatively or additionally, taking into account the expected fluctuations, an axial position of the rotational position measuring location relative to the axis of rotation can be determined, for which the expected fluctuations fulfill at least one of the criteria mentioned in this description. Preferably, from the expected fluctuations, ie taking into account these fluctuations, both an angular position and an axial position of a favorable Drehpositionsmessortes determined. This is based on the knowledge » that a particularly favorable Drehpositionsmessort is not available at any axial position with respect to the axis of rotation.
  • the most favorable rotational position measurement location in a given axial section of the rotary device is typically a single location defined by its axial position and its angular position.
  • a measuring system which is not part of a coordinate measuring machine” having the rotating device or into another case is missing from the rotating device to the rotating workpiece "or not part of a machine tool having the rotating device or from the Turning device processed to be rotated workpiece.
  • a measuring body of the measuring system with the rotating device are coupled so that one or two rotationally symmetric measuring body of the measuring system with respect to the rotational axis of the rotating device is arranged approximately rotationally symmetric / are, so that at two spaced apart axial positions of Rotary axis can be measured.
  • distance sensors that are connected to the other part of the rotating device, ie the part of the rotating device on which the measuring bodies are not arranged, respectively at the two spaced apart axial positions measure the distance of the rotationally symmetric measuring body in two mutually transverse directions, which also run transversely to the axis of rotation.
  • distance sensor fluctuations in the axial position of at least one of Measuring body measured » so that the five degrees of freedom of the movement error of the rotating device are detected by the independent measuring system.
  • Machine tool determined. The determination is made in particular with respect to a workpiece to be rotated with the rotating device. The rotation of the
  • Workpiece can be performed before, during and / or after the measurement of the workpiece by means of the coordinate measuring device or the machining of the workpiece by means of the machining tool.
  • the results of the measurement of the movement error of the rotary device are used in the determination of a favorable rotational position measuring location for the rotational position measuring device of the rotary device, in particular as described above. This means that the measurement results of the motion error are used in two ways, namely for the adjustment of the Drehpositionsmessoiles and for the adjustment of the working position and / or working orientation of the coordinate measuring device or the
  • the invention is based on the recognition that rotating devices, in particular for coordinate measuring device e and machine tools, in many cases different
  • the rotational position sensor which measures the instantaneous rotational position of the relatively rotatable parts of the rotating device, can perform this measurement more accurately or less accurately. The accuracy depends on whether the different error contributions on the Ott at which the rotational position sensor measures the rotational position compensate or amplify.
  • the invention is based on the recognition that individual sources of error in certain working positions and work orientations or at certain
  • Working orientations and working positions or at other Drehpositionsmessorten affect the error of the measurement or on the machining of the workpiece.
  • the actual rotational axis of the rotating device may tumble about a wobble axis that is perpendicular to the ideal axis of rotation.
  • the wobbling motion is one
  • the wobble angle (the angle between the real and the ideal axis of rotation) changes during a rotational movement of the rotating device.
  • the effect in a measurement or machining of a workpiece in a working orientation that is parallel to said wobble axis and offset in the axial direction of the ideal axis of rotation (i.e., at an axial position other than the wobble axis), the effect
  • the rotational position measurement locations which do not result in a rotational position measurement error due to the tumbling motion are viewed from the rotational axis in the direction perpendicular to the ideal rotational axis and perpendicular to said working orientation.
  • Turning device is small and / or meets a predetermined condition.
  • the rotational position sensor is a contribution to the solution of the task is to determine at least one Wheelpositionsmessort for which the expected error of the rotating device is small and / or meets a predetermined condition.
  • the predetermined condition requires that the error of the rotary device not reach or exceed a certain error value, or require a certain order of ripple (see above).
  • at least one working position and / or working orientation or a rotational position measuring location can be determined for which the error of the rotating device is smaller than for other working positions and / or
  • the task may determine the work orientation of the coordinate measuring device or the machining tool, or set a possible or allowed working alignment range. The same can apply to the working position.
  • work orientation there are two
  • Working orientations in particular considered to be identical if they run parallel to each other, that can be brought together by parallel displacement with each other.
  • the working position can be defined as an axial working position, ie the working position is used as the coordinate value of a coordinate axis (eg z-axis called), which coincides with the ideal axis of rotation.
  • the work alignment can always be defined as extending perpendicular to the ideal axis of rotation, for example, when forces when probing a workpiece or
  • Wheelpositionssensors can in particular a predetermined measurement task for
  • Determination of coordinates of a rotatable with the rotatable part of the rotating device workpiece or a predetermined processing on processing for processing a rotatable with the rotatable part of the rotating workpiece are taken into account, For example, according to the task a result can be achieved, with respect to a rotational symmetry about an axis of symmetry of the workpiece, which ideally coincides with the axis of rotation of the rotating device, as small as possible
  • Deviation amplitudes with respect to a predetermined order z. B. Procedure three "ie three peaks and three minima on a revolution around the axis of symmetry) or with respect to a predetermined range of systems having, the location of the rotational position sensor can be chosen so in that the rotational position measurement error with respect to this measurement task or machining task at the location is minimal or meets a predetermined condition.
  • Error component based on a movement of the real axis of rotation of the rotating device relative to the ideal axis of rotation of the rotating device. All the other error components' particularly the error component of the rotational position measuring device, which because of an inherent error of the measuring device also occurs at an ideal rotational movement of the rotating device (for example, irregularities in the line dividing a line disk), the error component due to eccentric positioning of the axis of rotation (in particular due to an eccentric Drehlagerung for storage of
  • Rotational movement of the rotation axis) and the error component due to an eccentric positioning of a rotatable part of the rotational position measuring device " are not considered
  • a machining tool can only be operated in a certain working orientation on the machine tool. Accordingly, the mobility of a tactile or optical probes of a coordinate measuring machine, with which a workpiece is to be measured, for example, be limited for reasons of reducing the measurement error so that only a work orientation or a small range of different working orientations is possible.
  • both the working position and the work orientation are related to the rotating device and not on the workpiece.
  • the errors of the rotating device it is usually exclusively or
  • Machining tool applies to the workpiece, other parameters of the
  • Measurement / machining of the workpiece eg cutting depth of the tool
  • Measurement / or the rotational speed with which the rotating device rotates the workpiece e.g., cutting depth of the tool
  • Embodiment of the present invention at least one of these additional factors and / or any combination of these factors in the award of the error of the rotating device at the respective work orientation and / or working position to go.
  • a measurement of the error of the rotary device can be carried out while the respective influencing factor or the respective combination of influencing factors is effective.
  • the translational error of rotary devices contributes less to the overall error of the rotary device than the rotational error due to a tilting (tumbling) of the actual axis of rotation relative to the ideal axis of rotation.
  • the greater the distance (in the axial direction of the axis of rotation) to the wobble axis the greater the effect of the rotational error is.
  • the wobble angle during the rotational movement of the rotary device error contributions due to a constant, varies with the
  • Rotational motion non-changing tilt angle » can be easily determined and corrected, for example, by changing the orientation of the real, tilted axis of rotation so that it coincides with the ideal axis of rotation.
  • the determination of the favorable with respect to the error of the rotating device working positions and working arrangements not only has the advantage of reduced errors, but can, as will be described below, also determine with very little measurement effort. Since with reduced error coordinates of workpieces can be measured or workpieces can be edited, the design effort for the rotating devices can be reduced.
  • the error of the rotary device is not for all possible
  • Working positions and / or working orientations of the coordinate measuring device or the machining tool measured and / or preferably, the error of the rotating device is not measured for all working position (s) and / or work orientation (s) that at a given measurement task or a predetermined
  • the error of the rotary device be limited to only a few rotational positions of the rotary device and only a few, e.g. two axial (relative to the axis of rotation of the rotary device ⁇ ,
  • Measuring positions is measured. At least the error is measured for each axial position for at least two rotational positions of the rotating device.
  • the error of the rotary device may be measured, for example, at at least one axial position of the rotation axis continuously or quasi continuously during a rotational movement of the rotary part of the rotary device. This is possible, for example, by using capacitive or optical measuring sensors which detect the position or the
  • the error of the axis of rotation is preferably measured in such a way that all error sources or all significant error sources are taken into account. What is important is a source of error if it can provide or provide a substantial contribution to the total error of the turning device.
  • the motion error of the rotary device with respect to all degrees of freedom of the deviations between the real rotary motion and the ideal Rotational motion measured optionally with the exception of the translational degree of freedom in the direction of the axis of rotation.
  • the motion error of the rotary device with respect to all degrees of freedom of the deviations between the real rotary motion and the ideal Rotational motion measured optionally with the exception of the translational degree of freedom in the direction of the axis of rotation.
  • a section in the axial direction of the rotation axis, which has no pivot bearing, which store the rotational movement are five (or optionally four)
  • the rotational degree of freedom about the axis of rotation is desirable and therefore not attributable to the movement error.
  • such an axial section of the rotating device can be measured as will be explained with reference to the attached figures.
  • a variant consists in the rotational degrees of freedom by measuring the
  • Deviations in the axial direction to be measured at different points of a measuring body for example, a disc-shaped, in particular rotationally symmetric measuring body on the outer circumference and translational degrees of freedom in the radial direction can be measured.
  • Rotary axis runs or coincides with the direction of the axis of rotation.
  • Disk-shaped measuring bodies may for example be an integrated part of a turntable, for example the disc-shaped part which forms the turntable surface for supporting the workpiece to be rotated.
  • a turntable for example the disc-shaped part which forms the turntable surface for supporting the workpiece to be rotated.
  • Turntable which in particular has a flat surface extending perpendicular to the axis of rotation (eg the so-called face plate of the turntable) can be used as a measuring body.
  • Measuring body may have deviations from the ideal flat course. Before or after the measurement of the movement error of the rotary device, which is measured using the flat surface, known deviations from the ideal flat course can be corrected. In this way, the accuracy of the measurement of the motion error is improved.
  • the movement error can only be measured on one axial side of the rotary bearing and a rotational position measuring location can only be determined on this axial side.
  • Rotating device are arranged, wherein the calibration at at least two different axial positions with respect to the real axis of rotation
  • Positions of the measuring bodies whose radial position in two different, intersecting directions are measured.
  • the radial positions which are dependent on the rotational position can be measured directly at the axial measuring positions, and the tilting of the real axis of rotation relative to the ideal rotational axis can also be determined therefrom, for example for the individual rotational positions.
  • an arrangement of several calibration bodies can also be used.
  • another calibration can be used, for example, a plurality of Kalibrierkugeln, which are arranged approximately at the same axial position of the axis of rotation adjacent to each other and connected to each other, for example in the form of a so-called ball plate, with already known per se Measuring methods, the positions of the ball centers of the balls in space (ie their three-dimensional coordinates) are measured, for different rotational positions of the rotating device. By the measurements, measured errors of the rotary device are obtained. From these measured errors now expected errors of the rotating device can be determined, which are each expected for a working position and work orientation of a coordinate measuring device or a machining tool of a machine tool.
  • Machining tool each the expected error of the rotating device. From the expected error, which may be equal to the measured error at the measuring points of the error measurement, at least one working position and / or working orientation can now be determined, in particular as already generally stated above for the error of
  • a method for reducing errors of a rotary device in determining coordinates of a workpiece or machining a workpiece wherein the rotary device rotates the workpiece about an axis of rotation of the rotary device during the determination of the coordinates or during machining of the workpiece and wherein the method comprises the following steps:
  • Errors of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of the rotation axis on the other hand are in a range of rotation angles, i. at different rotational positions of two rotatable relative to each other about the axis of rotation parts of the rotating device, measured and it will receive corresponding error measurements,
  • the error measurement values filter the expected expected error values
  • Rotary device determines which of a plurality of relative working positions and working orientations of a coordinate measuring device for determining the coordinates of the workpiece or a machining tool
  • rotating means may be expected to be filtered over at least a predetermined range of the number of waves of the deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal alignment of the
  • At least one working position and / or working orientation of the coordinate measuring device or the machining tool is determined, for which the filtered expected error value of the rotary device for a given measurement task for determining coordinates of the workpiece or a predetermined processing Task for machining the workpiece
  • o is smaller than for other job positions and / or work orientations and / or
  • a measuring arrangement which is configured, errors of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of the rotation axis on the other hand in a range of rotation angles, i. at different rotational positions of two relatively rotatable relative to each other about the axis of rotation parts of the rotating device to measure and corresponding
  • the prediction device which is designed to determine from the error measurement values filtered expected error values of the rotary device which are suitable for a plurality of relative working positions and working orientations of a coordinate measuring device for determining the coordinates of the workpiece or a machining tool of a machine tool for machining the workpiece on the one hand and
  • the rotating device may be expected to be filtered over at least a predetermined range of the number of waves
  • a determination device which is configured, from the filtered expected error values of the rotary device at least one working position and / or
  • o is smaller than for other job positions and / or work orientations and / or
  • Each of the filtered expected error values of the rotary device is valid for one of the plurality of relative working positions and working orientations of the coordinate measuring device or the machining tool " ie a working position " of a work alignment or a combination of a work position with a
  • Coordinate measuring device or the machining tool set that is, the coordinate measuring device or the machining tool has after setting this working position and / or work orientation.
  • the optimization of the working position and / or work orientation has the advantage that the accuracy of ripple analyzes can be significantly increased. If the maximum permissible error due to a ripple is very small, this error can already be achieved due to an unfavorable working position and / or work orientation. The invention makes it possible to avoid such an unfavorable arrangement.
  • the measuring device which measures the movement errors of the rotary device can be part of the coordinate measuring machine which has the coordinate measuring device whose favorable working position and / or working orientation is determined.
  • the coordinate measuring device at different rotational positions of the Turning device and various working positions and / or working orientations from a measuring body, which is arranged on the rotating device, and the
  • Coordinate measuring device determined in this way the movement errors. Furthermore, the coordinate measuring machine can have the prediction device and the determination device. This applies not only to the calculation of filtered expected error values, but also to a variant of the calculation of expected error values without filtering according to a predetermined range of the order of the ripple or completely without
  • Filtering gets by. Such expected error values may also be used to determine a favorable work position and / or work orientation. With the exception of the filtering step and the associated steps (such as transformation into the frequency domain and
  • This embodiment of the arrangement or this embodiment of the method solves the following problem; As mentioned above, it is possible to detect errors of a rotary device (e.g., a turntable on which a workpiece to be measured can be placed) and to computationally correct them during operation of a coordinate measuring machine and the rotary device.
  • a rotary device e.g., a turntable on which a workpiece to be measured can be placed
  • the control of the coordinate measuring machine may have corresponding software.
  • the controller for example, in turn, by appropriate software, to be able to control the functions of the forecasting device and the detection device and / or execute.
  • the invention reduces' but not only in this case the cost of a reduction in the errors of a rotary device. Rather, it can
  • the effort for the measurement of the motion error can be reduced by measuring the movement error as mentioned elsewhere in this description and determines the favorable arrangement of the coordinate measuring device or the machining tool and / or the favorable Drehpositionsmessort becomes.
  • a particularly high accuracy is achieved, since in particular residual errors of the computational correction, which are in the range of 5% of the total error, can be further reduced.
  • Coordinate measuring device is not capable of receiving correction data to correct the error of the rotary device.
  • the invention has the advantage that a favorable working position and / or work orientation can not only be where the motion error of the rotating device was also measured. Rather, expected error values can also be calculated from the measured values of the movement error for other working positions and / or work orientations.
  • Such error values from the specification are usually much larger than the actual error values at a favorable working position and / or working orientation.
  • the error value from the specification of the rotary device is usually much larger than the actual error of the rotary device in relation to the number of a given order.
  • Movement error values can therefore often be a favorable working position and / or
  • Machining tool does not allow or in which the measurement or machining of the workpiece in the favorable working position and / or work orientation is not of interest. It can therefore be an available one without re-measurement of motion errors and / or with regard to the measurement task or processing task meaningful favorable working position and / or work orientation can be determined.
  • the difference of the motion error to a work position and / or work orientation in which the motion error was measured can be calculated.
  • Another possibility is to " find a list of favorable working positions and / or work orientations, with the expected motion error increasing or not decreasing in the order of the list. The first entry in the list therefore concerns one
  • the expected motion error From the calculation of the expected motion error, however, it is also possible to estimate how great the uncertainty of the expected motion error is, because the favorable working position and / or work orientation can not be set exactly during the execution of a measuring task or machining task. For example, it can be estimated how exactly the working position and / or working orientation can be adjusted and by what amount the expected movement error thereby changes.
  • the results of the measurement of the movement error of the rotating device as a function of the rotational position over a complete revolution or a part of a rotation of the rotary device about the axis of rotation can be determined » eg by a Fourier transform are transformed into the frequency space according to which at least a predetermined range of the number of waves are filtered (eg by a bandpass filter) and transformed back into the space of the rotational position values.
  • the filtered expected error values are now available, one for each of the plurality of relative ones
  • An assigned working position corresponds to the axial position at which the function as a function of the rotational position a full round or part of a round was determined. It is a realization of the present invention that the filtered ones are expected
  • error measurement values for each combination of a working position with a work orientation will differ from all other such combinations, or almost any other such combination.
  • the filtering has the advantage that the filtered expected error values and thus the output data for determining the favorable working position and / or work orientation essentially only
  • a range of orders is also understood to mean an area containing only a single order (eg, order 3).
  • a working position and / or working orientation calculated from the filtered expected error values to be the error contribution of the Motion error of the rotating device with respect to the at least a predetermined range of the order of ripple indicate. Furthermore, for the calculated
  • Total motion errors are determined and consequently also the error contribution of the motion error outside the at least one predetermined range of the order of the ripple.
  • Each of these details is a quality measure for the measurement or
  • the predetermined range or one of the predetermined ranges of the number of waves over a complete revolution or a part of one revolution of the rotational movement may also have only one wavenumber, i. an order ⁇ see above ⁇ included. This is e.g. then advantageous if the maximum allowable error for a measurement task or
  • Machining task of a workpiece in this order is particularly small.
  • the ripple error as a function of the order of the ripple is compared with an error limit function, which also depends on the order of the ripple.
  • This error limit function corresponds to the predetermined maximum allowed error.
  • the amplitude of the ripple is used as the error measure. The amplitude thus corresponds to the maximum fluctuations of the measured value of a hypothetical or actual sensor, which measures the radial position of the workpiece with respect to the axis of rotation over one revolution of the rotary device.
  • a working position and / or working orientation can be determined for which the expected error value is less than or, in an alternative case, less than or equal to the predetermined maximum permitted limit value.
  • Working positions and / or working orientations of the coordinate measuring device or the machining tool can be evaluated to see whether the associated filtered expected error value meets the predetermined condition.
  • the measurement of the rotational movement errors of the rotary device can be carried out very quickly compared to other methods of investigation of errors of a rotating device. For example, It is sufficient if a rotationally symmetric measuring body or two
  • rotationally symmetric measuring body at different axial positions in each case at two measuring points, for example, have an angular distance of 90 ° about the axis of rotation, to a change in the radial position during a revolution of the measuring body or the measuring body is scanned around the axis of rotation / be.
  • the movement error in the axial direction of the axis of rotation can be measured, which is usually referred to as a rollover, for example, when using capacitive distance sensors can be performed a revolution of the measuring body or the measuring body within a few seconds, at a measuring frequency of eg a few kHz Variety of readings is generated, each one
  • various movement errors of the rotary device can be separated according to error sources and / or separated by degrees of freedom of movement of the real
  • Rotary axis relative to the ideal axis of rotation measured and / or determined. From the various errors, e.g. immediate findings about favorable
  • the workpiece may have been produced in a known production method, which periodically allows deviations from the ideal rotationally symmetrical shape to be expected over a substantially rotationally symmetrical course of the surface of the workpiece.
  • the measurement task may require that the locations on the surface of the workpiece for which the greatest form deviations are expected from the ideal shape can be measured with an error that is less than a predetermined limit.
  • the measurement orientation with respect to the rotary device can be determined in which the periodic shape deviations can be measured with the least expected error of the rotary device.
  • the at least one working position and / or working orientation can be determined by simulation of the coordinate measurement or machining of the workpiece. Therefore, the working position and / or work orientation is determined optimally for the respective task. The simulation can be limited to the motion errors to be expected from the axis of rotation.
  • determining the at least one working position and / or orientation of a work measuring object can be used as a basis "according to which the surface of the workpiece is scanned in a scanning.
  • the scanning (for example tactical or optical) scanning of the workpiece is frequently used, for example, for measuring approximately rotationally symmetrical surface areas and leads to measurement results in a short time.
  • Another object of measuring may be taken as a basis, coordinates of individual points are measured only at a surface of a workpiece.
  • the measuring task can z. B. provide an optical, pneumatic, inductive, magnetic, capacitive and / or tactile antastende measurement.
  • the invention has the advantage that the measurement of the error of the rotary device compared to a complete calibration is simplified because expected errors are calculated from the measured errors. Therefore, the measurement of the error of the rotary device can be repeated more often, for example, every time before the measurement or machining of a workpiece.
  • Rotary device determined working position and / or work orientation issued by a detection device to a controller of the coordinate measuring device or the machine tool. It is possible » that the determination device is part of the control. In this case, output to another part of the controller, which controls the measurement of the workpiece by the coordinate measuring device or the machining of the workpiece by the machine tool. In this way, a measurement of the workpiece or a machining of the workpiece can be started automatically after the determination of the at least one working position and / or work orientation.
  • the coordinate measuring device is, for example, a probe for tactile scanning or optical scanning of the workpiece.
  • the coordinate measuring device is part of a coordinate measuring machine, for example.
  • the machining tool of the machine tool may be, for example, a cutting tool or a grinding tool.
  • the scope of the invention also includes a coordinate measuring apparatus with the arrangement for reducing the error of a rotating device.
  • the coordinate measuring apparatus with the arrangement for reducing the error of a rotating device.
  • Detection device to be connected to a controller of the coordinate measuring machine, so that the controller according to the determined at least one working position and / or working orientation of the coordinate measuring device can control a measurement of coordinates of a workpiece.
  • the invention can be applied in the field of machine tools.
  • machine tools have two rotary devices (usually referred to as spindles). The one spindle rotates the workpiece during the
  • the other spindle allows rotation of the machining tool.
  • the axes of rotation of the two spindles are parallel to each other in many cases.
  • the tool spindle can be brought into a favorable rotational position (and thus in a corresponding work orientation) and / or in a favorable working position along the axis of rotation of the workpiece spindle.
  • Turning device can be generated an error card or an error model.
  • the map or model may e.g. stored in a data store to which the
  • Control of the coordinate measuring machine or machine tool has access.
  • the difference between an error map and an error model is that in the error map the error values for the respective working positions and / or
  • the calculation rule contains information about the error values
  • the expected error values can be calculated.
  • a combination of error card and error model is possible.
  • the error model may determine how to determine expected error values from error values contained in the error map for other working positions and / or work orientations.
  • the above-mentioned further influences on the error of the rotating device, eg the weight of the workpiece can be taken into account by different error maps and / or error models respectively assigned to the influencing factor or a combination of influencing factors.
  • a combination of error cards and error models is possible.
  • an error model may have information about the turning device (eg, the rigidity of the bearing of the rotatable part of the turning device) and, using this information, calculate expected turning device error values for at least one work orientation and / or working position suitable for particular, in particular given tasks are to be expected.
  • the error model can take account of the change in working conditions due to forces acting on the workpiece or on measuring the workpiece.
  • the invention is particularly suitable for high-speed rotary devices, in particular workpiece spindles, since at high rotational speeds no compensation of the error of the rotary device, e.g. by appropriate tracking of the machining tool, is possible.
  • the invention is also suitable in combination with mathematical corrections of the error of the rotating device.
  • the rotary device may have been calibrated and corresponding correction values may be stored to correct the error of the rotary device, e.g. for accessing the control of the coordinate measuring machine or the
  • the method according to the invention can, in this case, taking into account the corrections, the expected residual errors for various Determine work positions and / or work orientations and use them as already described as expected errors of the rotating device.
  • the measurement of the errors of the rotary device can be carried out taking into account the corrections and the residual error can be measured in this way. From this again the expected error values can be determined.
  • Fig. 1 is a turning device, in particular a turntable, for a
  • Coordinate measuring device wherein on the rotatable part of the rotating device, a rotationally symmetric part, here a cylinder, is arranged, whose axis of symmetry coincides with the axis of rotation of the rotating device and wherein schematically a certain working position and work orientation, z.
  • a sensor of a coordinate measuring device is shown,
  • FIG. 2 shows the illustration of FIG. 1, wherein the work orientation
  • FIG. 3 is a plan view of the arrangement in FIG. 2 for explaining the angle included by the working orientation of the sensor with a coordinate axis.
  • Fig. 4 shows an arrangement with a rotating device, in particular the
  • FIGS. 1 to 3 wherein a calibration body is combined with the rotating device, which has two rotationally symmetrical measuring bodies in order to measure tilting and displacements of the real axis of rotation of the rotating device relative to the ideal axis of rotation of the rotating device, a schematic representation of geometric relationships of the real and the ideal axis of rotation of a rotating device, such as the rotating device according to one of Figures 1 to 4, a diagram showing the translational error of a rotation axis with respect to a coordinate axis (eg x-axis), the vertical to the rotational axis of the rotating device and is part of a fixed coordinate system, depending on the rotation angle of the rotatable part of the rotating device relative to the fixed part of the rotating device, a diagram that the tilt error ⁇ tilt angle) of the real axis of rotation of a rotating device relative to the ideal axis of rotation of the rotating device dependent from the angle of rotation of the rotatable member relative to
  • a coordinate axis eg x-axi
  • a representation that illustrates the resulting error of the translational error shown in FIG. 6 and the rotational error shown in FIG. 7 for a complete rotation of the rotating device depending on the working position along the Turning axis represents a diagram showing the translational error of a rotating device similar to in Fig.
  • the total error of the rotating device i. taking into account the translational errors and the rotational errors, for a first working orientation and a first working position as a function of
  • Measuring arrangement a forecasting device, a detection device and a control of a coordinate measuring machine or a
  • Machine tool schematically a coordinate measuring device in gantry design, on the probe a tactile probe is arranged and on the basis of a turntable is arranged, a plan view of a measuring body and a rotational position sensor of a rotational position measuring device, the displacement of the measuring body in particular from FIG. 17 in a Direction transverse to the axis of rotation of the rotating device, a measuring body of a rotational position measuring device with several possible Drehpositionsmessorten, wherein a coordinate system and angular positions are defined, Fig. 20 is an axial section through a rotating device with integrated
  • the turning device shown in Fig. 1 comprises a rotatable part 11 'which is rotatable relative to a non-rotatable part 12 of the rotating device around an ideal axis of rotation which in the illustration of FIG. 1 with the z-axis (eg, the vertical axis) of a Cartesian coordinate system x, y, z.
  • the actual axis of rotation of the rotating device 1 1, 12 differs from the ideal axis of rotation, since the
  • Fig. 1 shows a arranged on the surface of the rotatable member 1 1 cylindrical part 13, the cylinder axis is aligned in the direction of the real axis of rotation of the rotating device 11, 12.
  • cylindrical part 13 has no shape error, i. an ideal cylinder.
  • a sensor or probe of a coordinate measuring machine or analogous to a machining tool of a machine tool in the direction shown by a double-line arrow s1 is aligned with the surface of the cylindrical part 13, and when the rotatable part 1 1 of the rotating device is rotated and therefore the cylindrical part 13 rotates, the error of the rotating device, ie the deviation of the real axis of rotation from the ideal axis of rotation, to the measurement or processing.
  • the error affects depending on the working position and work orientation of the probe, sensor or tool in different ways. In the case shown in Fig. 1, the working position along the z-axis of
  • Coordinate system x, y, z shifted by the amount ⁇ upwards and runs parallel to the x-axis.
  • the error of the rotary device 1 1, 12 may shift the circumferential surface of the cylindrical member 13 along the x-axis in both directions, i.e., in the axial direction.
  • the x-position of the surface portion of the portion 13 on which the stylus, sensor or tool is aligned reciprocates in the x-direction.
  • Fig. 2 shows the arrangement of Fig. 1, but with the working orientation changed.
  • the working position is also the same as in FIG. 1 by the amount ⁇
  • the work orientation also runs perpendicular to the z-axis, but includes an angle ⁇ with a parallel to the x-axis.
  • Both in Fig. 1 and in Fig. 2 is indicated by arrows on curved lines about the x-axis and y-axis that the real axis of rotation of the rotary device about the x-axis and the y-axis tilt (ie rotate or can rotate) while the rotatable part 1 1 is rotated.
  • the measuring arrangement has four measuring sensors whose measuring directions are represented by arrows which are designated by the reference symbols s2, s3, s4, s5.
  • the measuring sensors are not shown in detail and can e.g. be attached to a common bracket 2, which is arranged on a stationary device 1.
  • the representation in FIG. 4 is to be understood schematically. In practice, different mechanical configurations of the arrangement are possible.
  • the measuring sensors with the measuring directions s2, s3 are aligned with a first spherical area K1 of a calibrating body 4.
  • the measuring sensors with the measuring directions s2, s3 are aligned with a first spherical area K1 of a calibrating body 4.
  • Measuring directions s4, s5 are on a second spherical area K2 of the
  • the calibration body 4 in the exemplary embodiment of FIG. 4 is a rod which extends with its longitudinal axis in the direction of the real axis of rotation A1 and has the aforementioned spherical regions K1, K2.
  • the centers of the spherical areas K1, K2 are preferably, as the example of FIG. 4 shows, on the real axis of rotation A1.
  • Alternative calibration bodies are possible.
  • a cylindrical body e.g. the cylindrical body 13 of FIG. 1 to FIG. 3, as
  • Calibration body can be used and the sensors in pairs on each be aligned different height positions (or z-positions).
  • the sensors are each aligned in pairs perpendicular to each other.
  • this is not absolutely necessary, but facilitates the evaluation of the measurement.
  • the measuring directions of all four measuring sensors are aligned perpendicular to the ideal axis of rotation A2.
  • a further measuring sensor can be used, which measures the z position of the upper part of the calibration body (in FIG. 4, ie of the first spherical region K1).
  • Rotational position of the rotatable part depends.
  • the rotatory error has different effects over the entire range of possible working positions. This will be discussed in more detail with reference to FIG. 5.
  • Both the rotatory error and the translational error generally depend on the rotational position of the rotatable part 11. It follows that it is not possible to distinguish between the translational and the rotational error of the rotating device with a single measuring sensor or in a fixed working orientation. Conversely, it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it is not possible to distinguish between the translational and the rotational error of the rotating device with a single measuring sensor or in a fixed working orientation. Conversely, it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it follows that it is not possible to distinguish between the translational and the rotational error of the rotating device with a single measuring sensor or in a fixed working orientation. Conversely, it follows that it follows that it follows that it follows that it
  • Calibration body assumed. For example, in a first step, it can be calculated from the measured values of the error of the rotating device which measurement error would have resulted at other z positions than in the measurement. For example, as described with reference to FIG. 4, the measurements were taken at the lower two z positions z1, z2 shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a representation in the x, z plane of the coordinate system x, y, z.
  • the real axis of rotation A1 or its projection onto the x, z plane is inclined by the angle ⁇ relative to the ideal axis of rotation A2. Accordingly, at the position z1, e.g. a smaller deviation from the ideal situation ⁇ which exists when the
  • x1, x2 denote the positions in the x direction of the real axis of rotation A1 or their projection into the x, z plane, z1, z2 the z positions and ⁇ den in FIG. 5
  • the equation is valid not only for the two z-positions of the error measurements, but also for any two other z-positions, including a measurement position and a position to be calculated.
  • the calculation of the y-positions is done in the same way by replacing y2 and x1 by y1 in the equation x2 and considering the projection of the real axis of rotation A1 on the y, z plane.
  • the angle ⁇ is replaced by a corresponding angle of inclination, the
  • Fig. 6 for example, only the translational motion error of a rotating device in the x direction as a function of the rotational position of the rotatable member (eg, the part 1 1 in Fig. 1 to Fig. 4). As mentioned, the translational error is the same for all z positions at the respective rotational position.
  • the translational error in the x direction fluctuates in the course of rotation of the rotatable member. Shown is an entire revolution » as can be seen from the scaling of the horizontal axis. Along the vertical axis, the translational error components in the x direction are shown here in a range between about -5 x 10 6 m to +5 x 10 6 m.
  • the translational error does not affect the possible range of z-values differently.
  • the total error which is composed of the translational and the rotational error, varies due to the analogy to the mechanical law of the lever depending on the z-position. If the work orientation can be described solely by the z-position, for example because the work alignment is always directed perpendicular to the ideal axis of rotation, the total error shown in FIG. 8 results from the translational and rotational errors shown in FIGS. 6 and 7 depending on the z position, ie depending on the working position, which can be clearly described by the z-position. The total error is given as the difference between the maximum value and the minimum value of the error over an entire revolution of the rotatable part.
  • the rotational position measuring location selected the same working position in the z-direction, but a position which is offset in the direction of rotation by 90 ° against the location at which a radially oriented machining tool or a so-oriented coordinate measuring device would be arranged.
  • FIGS. 9 and 10 show dependencies of the translatory error (FIG. 9) and of the rotary error (FIG. 10), which affect one another in the y direction, corresponding to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 11 the overall translational error (ie the total error from the errors shown in Figs. 6 and 9) for a particular work orientation is shown.
  • This total error can be calculated from the error s x , which has an effect in the x direction, and the error s y , which has an effect in the y direction, by the following equation:
  • the total rotational error can be calculated, which, like the overall translational error, depends on the working orientation, ie the angle d, and additionally depends on the working position, ie the position in the z-direction.
  • FIGS. 12 to 14 therefore show the dependencies of the total error of the translation errors in the x-direction and y-direction as well as the rotation in the x-direction and y-direction for only three selected pairs of working position and working orientation. Since the total rotational error of both the work orientation and the
  • Work orientation therefore corresponds to a position in the direction of rotation, which is offset by 90 ° with respect to the axis of rotation.
  • the working position to the illustration in FIG. 12 is 0 in the example
  • Work orientation is also 0.
  • the total error varies in a range of 8.7 ⁇ .
  • the working position z 0.144 m.
  • the values of the total error fluctuate over a rotation of the rotatable part of the rotating device in a range of 0.35 ⁇ .
  • the error values vary within a range of 4.7 pm.
  • the recommendation does not have to be made in all cases taking into account one complete revolution of the rotatable part. Rather, also measurement tasks or machining tasks conceivable according to which the rotatable part can be rotated only over a portion of a revolution. Therefore, others can
  • Fig. 15 shows schematically an arrangement with a rotating device, for example, the rotating device according to Fig. 1 to Fig. 4.
  • a rotatable part 1 1 of the rotating device can be rotated relative to a non-rotatable member 12.
  • the measuring arrangement 21 is configured to measure errors of the rotary device 1 1, 12 and corresponding
  • This forecasting device 23 is configured to determine from the error measurement values (in particular filtered) expected error values of the rotary device 11, 12 which are each for a relative
  • Determining the coordinates of the workpiece (not shown in Fig. 15) or a machining tool of a machine tool for machining the workpiece on the one hand and the rotary device on the other hand are expected.
  • the prediction device is configured to determine from the error measurement values expected error values of the rotary device 1 1, 12, each for a
  • a determination device 25 is connected to the prediction device 23 and designed to determine from the expected error values of the rotary device 11, 12 at least one working position and / or working orientation for which the expected error value of the rotary device 11, 12 is favorable.
  • the determination device is designed to determine at least one favorable rotational position measurement location from the expected error values.
  • the at least one working position and / or working orientation determined by the determining device 25 is supplied to a controller 27 of the coordinate measuring machine or the machine tool, which in particular automatically controls the measurement of a workpiece or the machining of a workpiece with the at least one determined working position and / or working orientation.
  • the determined favorable Drehpositionsmessort is set.
  • the gantry type CMM 21 1 shown in Fig. 16 has a base 201 above the columns 202, 203 in the Z direction of a Cartesian
  • Coordinate system are arranged movable.
  • the columns 202, 203 together with a cross member 204, a portal of the CMM 21 1.
  • the cross member 204 is at its opposite ends connected to the columns 202 and 203, respectively. Electric motors not shown cause the linear movement of the columns 202, 203 in the Z direction. It is z. B. each of the two columns 202, 203 associated with an electric motor.
  • the cross member 204 is combined with a cross slide 207, which is air bearing along the cross member 204 in the X direction of the Cartesian coordinate system movable. The instantaneous position of the cross slide 207 relative to the cross member
  • the movement of the cross member 204 in the X direction is driven by a further electric motor.
  • a vertically movable quill 208 is mounted, which at its lower end via a mounting device 210 and a rotating device
  • Coordinate measuring device 209 has an angled probe 215, on which a stylus 1 1 1 with probe ball 121 is removably arranged.
  • Coordinate measuring device 209 can be driven by a further electric motor relative to the cross slide 207 in the Y direction of the Cartesian coordinate system.
  • the electric motors of the CMM, the probe 209 can be moved in the area below the cross member 204 in almost any position.
  • the rotary device 205 may rotate the probe 215 about the Y-axis, so that the stylus 11 1 can be oriented in different directions.
  • a turntable 217 i.e., a rotating device
  • an integrated rotational position sensor not shown in Fig. 16
  • the turntable 217 will be located at a position where the stylus 1 1 1 or other stylus will hold a workpiece (not shown) disposed on the turntable 217 as freely as possible from all sides in the radial direction of the rotation axis of the turntable 217, i. in as many as you like
  • Working orientations can touch. The same applies as far as possible over the entire height range along the extent of the axis of rotation of the rotating device 217 for all working positions of the stylus.
  • a calibration such as the cylinder of FIG. 1 to FIG. 3 or the double-ball rod of FIG. 4 is arranged.
  • a separate measuring device for example as shown schematically in FIG. 4, is arranged with at least the sensors s2 to s5 and is used to compensate for the movement errors of the rotary device measure up.
  • the sensors and also the at least one rotational position sensor of the rotary device are preferably connected to the control of the coordinate measuring machine, so that the measured values of the sensors and also of the at least one rotational position sensor can be detected by the controller and assigned to one another.
  • Each measured rotational position corresponds to at least one measured value of one of the sensors s2 to s5.
  • each of the measured values of the sensors s2 to s5 is assigned to a rotational position. If only the working orientation at a fixed working position in the axial direction is to be determined, the use of two sensors, for example the sensors s2 and s3, which measure at the fixed working position is sufficient.
  • the control of the coordinate measuring machine can now calculate the expected error values and / or the filtered expected error values for the various working positions and / or working orientations and from this at least a favorable arrangement of the coordinate measuring device or for the use of the rotating device in
  • control of the coordinate measuring machine can determine from the expected error values or from the filtered expected error values at least one favorable rotational position measuring location of the rotational position sensor of the rotary device. Not only in the case of the described here
  • the coordinate measuring machine in gantry design is merely an embodiment of a coordinate measuring machine whose coordinate measuring device according to the invention is to be arranged conveniently. It is therefore also coordinate measuring machines of other construction, for example gantry or articulated arm construction, can be used.
  • the rotational position measuring device be integrated into the rotating device, so that the rotational position measuring device is completely enclosed by components of the rotating device and so is protected from external influences (as z, B. Fig. 20 shows).
  • the turning device may be, for example, a turntable, as shown in the example of FIG. 16. Alternatively, it may, for example, be a rotary joint with at least one axis of rotation.
  • Such hinges are used for example on coordinate measuring machines, wherein the sensor or probe of the coordinate measuring machine is connected via the rotary joint with other parts of the coordinate measuring machine, so that the rotary joint can bring the sensor or button in a desired rotational position.
  • the rotary joint can also have two axes of rotation which run, for example, perpendicular to one another.
  • a rotational position measuring device is provided for each of the rotational axes.
  • FIG. 17 The plan view of a rotational position measuring device in Fig. 17 shows a measuring body 75 having a plurality of line-shaped markings 82, which in the
  • the angular spacing of the bar-shaped marks 82 is constant, e.g. at 360 marks would the
  • Fig. 17 also shows an X-axis and a Y-axis of a coordinate system, wherein the X-axis and the Y-axis are perpendicular to each other and each perpendicular to the
  • Run axis D Run axis D. Furthermore, a rotational position sensor 74 is shown, which in the axial direction of the axis of rotation D above the pitch disc, that is in
  • the optical detection range of the sensor includes one or more of the bar-shaped marks 82 simultaneously.
  • the detection area is in particular the area with approximately five markings 82, which lie directly below the rectangular area that represents the sensor. With the rotational movement of the rotating device, the markers 82 successively pass through the detection area.
  • the sensor 74 is disposed on a first part of the rotating device (not shown), while a second part of the rotating device, the
  • Particle disc has.
  • the first and the second part of the rotating device are rotatable relative to each other about the rotation axis D.
  • the Dre position measuring location of the sensor 74 in particular the place » on which the sensor 74th is arranged. Since the sensor 74 has a detection area on the pitch disk, which is imaged onto the sensor 74 by a projection of the pitch disk in a direction parallel to the axis of rotation, the location of the detection area may alternatively be defined as a rotational position measurement location.
  • the coordinates of a central point of the Drehpositionsmessortes be used as coordinates of the location, for example, the point in the center of the detection area in the direction of rotation of the pitch disc in the radial distance from the axis of rotation, in the center of the
  • the senor 74 does not optically detect line marks, but the magnetic field that changes due to the passage of magnetic marks.
  • FIG. 18 shows the measuring body 75, that is to say the partial circular disk according to FIG. 17 or another partial circular disk, in two different positions.
  • the circular disc is designated by the reference numeral 75, in a second position by the reference numeral 75 '.
  • the rotational position sensor is not to be arranged above, but radially outside the pitch disc.
  • Four possible rotational position measuring locations of the sensor 74 are designated by reference numerals 74a, 74b, 74c, 74d.
  • the axis of rotation D is in the center of the pitch disc.
  • the pitch circle is shifted in the position 75 'by a translation vector ⁇ S.
  • the pitch disc Due to the displacement that is the result of a movement error in the rotational movement of the rotating device, the pitch disc has translationally displaced relative to the Drehpositionsmessorten 74 a, 74 b, 74 c, 74 d in a direction which is transverse to the rotational axis D, namely in Fig. 17 and Fig. 18 perpendicular to the plane of the figure. It can be seen clearly that the displacement at the different Drehpositionsmessorten has different effects. While at the Drehpositionsmessorten 74 a, 74 b and 74 c each other completely different
  • Markers 82 would be detected by the sensor, depending on which position the pitch disc is located, a sensor observes at the rotational position measuring location 74d with its aligned in the direction of the rotation axis D detection area the same mark 82, regardless of where the disc is located. The shift would be in one direction within the plane of the
  • a sensor at the rotational position measuring location 74d would observe the greatest change in the position of the markers 82. This change causes the error in the measurement of the rotational position.
  • Particle disc or the measuring body of the rotational position measuring device rotates while the part on which the rotational position sensor is arranged, rests.
  • the considerations are analogously applicable to the opposite case as well. If the rotational position sensor is moved about the axis of rotation and is thereby exposed to movement errors due to the superimposition of various translational and rotational movements, corresponding errors occur during the rotational position measurement.
  • Fig. 19 shows the pitch disc 75 of Figs. 17 and 18 or another
  • the angular position of the first rotational position measuring location 74a is zero, that is, the rotational position measuring location is on the X-axis.
  • the second Wheelpositionsmessort 74b is rotated in Umiaufraum the rotation axis D by the angle ß2 against the X-axis.
  • the third rotational position measuring location 74b is rotated in the direction of rotation of the rotational axis D by the angle ßn with respect to the X-axis.
  • the sensor is aligned with the axis of rotation D. Top right is indicated by a dot in the circle that the direction of the Z-axis and thus the axis of rotation D extends perpendicular to the image plane
  • an angular distance ⁇ is shown (again with respect to the X-axis), which describes the direction of the translation vector As with respect to the X-axis.
  • Fig. 19 illustrates » that a shift of the circular disc transverse to the direction of the axis of rotation D or in another case, a displacement of the
  • the unique geometric assignment of the coordinate systems of the rotary device on the one hand and the rotational position measuring device on the other hand can be restored in a simple manner by taking account of an angular difference with respect to the axis of rotation.
  • Such an angular difference is also referred to as offset angle and is provided in known rotary devices with rotational position measuring devices. Now, if this location is selected after determining a favorable Drehpositionsmessortes, a corresponding offset angle can be determined and so also the required clear reference between the two coordinate systems are made.
  • the offset angle of the rotational position measuring location is the angular difference about the rotational axis between the rotational position measuring location and the reference point of the
  • Rotational position measuring device eg angle difference ⁇ 2 for location 74b.
  • the aforementioned offset angle for permanent displacement e.g. because of a
  • the Partial disk 75 of the measuring system which may be, for example, the partial disk according to one of the figures 17-19, is arranged at the lower end of a rod-shaped carrier 73 of the rotor 51.
  • the rotor 51 (which may be referred to, for example, as the first part of the rotating device) is rotatably coupled to the stator 53 (which may be referred to as the second part of the rotating device, for example) via a pivot bearing 44 which is a ring bearing , Viewed from the stator 53 radially inward direction of rotation axis R, ie in an interior of the stator 53, is a Drehpositionsmessort, where a rotational position sensor 74 is disposed.
  • the rotational position measuring location was determined in the manner according to the invention.
  • the construction of a rotary device shown in FIG. 20 has the advantage that the rotatable part (the rotor 51) is located predominantly above the rotary bearing 44 of the rotary device. Therefore, it is possible to measure the movement error of the rotary device by (for example, as explained with reference to FIG. 4) is placed on the rotor 51, a test specimen and measured in different rotational positions deviations from the ideal position of the specimen. Furthermore, the construction has the advantage that the measuring body of the Drehpositions- essvoriques (here: the
  • Particle disc 75 is connected to the rotor 51, but projects downwards. It can therefore be determined a favorable Drehpositionsmessort below the pivot bearing 44, although the movement error is measured only above the pivot bearing 44.

Abstract

The invention relates to a method for reducing errors of a rotary device (11, 12), which comprises a first part (12), a second part (11), which can be rotated in relation to the first part (12) about an axis of rotation (A1) of the rotary device (11, 12), and a rotational-position measuring device (74, 75) for measuring the rotational positions of the first part (12) and of the second part (11) in relation to each other, wherein the rotational-position measuring device (74, 75) comprises a rotational-position sensor (74) and a measurement body (75) that interacts with the rotational-position sensor (74) for the measurement of the rotational position, wherein the rotational-position sensor (74) is connected to the first part (12) and the measurement body (75) is connected to the second part (11) or vice versa, and wherein the method comprises the following steps: - (21): errors of the rotary device (11, 12) caused by deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation (A1) on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of an ideal axis of rotation (A2) of the rotary device (11, 12) on the other hand are measured in a range of rotational angles, i.e., at various rotary positions of the first part (12) and of the second part (11) in relation to each other, and corresponding error measured values are obtained, - (23): expected fluctuations of the radial position of the first part (12) or of the second part (11) of the rotary device and/or fluctuations of the position of the first part (12) or of the second part (11) with respect to a direction tangential to the direction of rotation of the rotary device, which arise because of a deviation of the rotational motion of the rotary device (11, 12) from an ideal rotational motion about the ideal axis of rotation (A2), are determined from the error measured values for a plurality of rotational-position measurement locations of the rotational-position sensor (74), at which rotational-position measurement locations the rotational-position sensor (74) can measure the rotational position of the rotary device, - (25): in consideration of the expected fluctuations, at least one rotational-position measurement location of the rotational-position sensor (74) is determined, for which rotational-position measurement location the expected fluctuations of the position with respect to the direction tangential to the direction of rotation are smaller than for other possible rotational-position measurement locations and/or satisfy a specified condition.

Description

Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung, insbesondere für die Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks oder die Bearbeitung eines Werkstücks  Reduction of errors of a rotating device, in particular for the determination of coordinates of a workpiece or the machining of a workpiece
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung welche einen ersten Teil und einen relativ zu dem ersten Teil um eine Drehachse der Drehvorrichtung drehbaren, zweiten Teil sowie eine Drehpositions-Messvorrichtung zur Messung von Drehpositionen des ersten Teils und des zweiten Teils relativ zueinander aufweist, wobei die Drehpositions-Messvorrichtung einen Drehpositionssensor und einen für die Messung der Drehposition mit dem Drehpositionssensor zusammenwirkenden Messkörper aufweist und wobei der Drehpositionssensor mit dem ersten Teil und der Messkörper mit dem zweiten Teil verbunden ist oder umgekehrt. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung, mit der das Verfahren ausführbar ist. Dabei wird davon The invention relates to a method for reducing errors of a rotary device which has a first part and a second part rotatable relative to the first part about an axis of rotation of the rotary device and a rotational position measuring device for measuring rotational positions of the first part and the second part relative to each other wherein the rotational position measuring device comprises a rotational position sensor and a measuring body cooperating with the rotational position sensor for measuring the rotational position, and wherein the rotational position sensor is connected to the first part and the measuring body is connected to the second part or vice versa. The invention further relates to an arrangement with which the method is executable. It gets away from it
ausgegangen, dass die Fehler der Drehvorrichtung zumindest zu einem Teil assumed that the errors of the rotary device at least in part
reproduzierbar sind. are reproducible.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer The invention also relates to a method for reducing errors of one
Drehvorrichtung bei der Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks. Die Drehvorrichtung ermöglicht eine Drehbewegung des Werkstücks um eine Drehachse der Drehvorrichtung während der Bestimmung der Koordinaten oder während der Bearbeitung des Werkstücks. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung, mit der das Verfahren ausführbar ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Fehler der Drehvorrichtung zumindest zu einem Teil reproduzierbar sind. Turning device in the determination of coordinates of a workpiece or in the machining of a workpiece. The rotating device allows rotational movement of the workpiece about an axis of rotation of the rotary device during the determination of the coordinates or during the machining of the workpiece. The invention further relates to an arrangement with which the method is executable. It is assumed that the errors of the rotating device are at least partially reproducible.
Es ist bekannt, Werkstücke zum Zweck der Messung ihrer Koordinaten oder zum Zweck der Bearbeitung des Werkstücks drehbar zu lagern. Z.B. werden auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik Werkstücke auf drehbaren Tischen (so genannte Drehtische) angeordnet. Auf diese Weise kann das Werkstück in verschiedene Arbeitsausrichtungen gebracht werden, in denen das Koordinatenmessgerät arbeitet, d.h. Koordinaten des Werkstücks misst. Insbesondere können die Koordinaten des Werkstücks kontinuierlich (z. B. scannend) gemessen werden, während die Drehvorrichtung das Werkstück um ihre Drehachse dreht It is known to rotatably support workpieces for the purpose of measuring their coordinates or for the purpose of machining the workpiece. For example, In the field of coordinate metrology, workpieces are arranged on rotatable tables (so-called turntables). In this way, the workpiece can be placed in various working orientations in which the coordinate measuring machine operates, i. Coordinates the workpiece. In particular, the coordinates of the workpiece may be measured continuously (eg, scanning) while the rotating device rotates the workpiece about its axis of rotation
Entsprechendes gilt für die Bearbeitung eines Werkstücks durch eine Werkzeugmaschine. Das Werkstück kann in verschiedene Arbeitsausrichtungen gebracht werden, um das Werkzeug zu bearbeiten. Insbesondere kann das Werkstück kontinuierlich gedreht werden, während es bearbeitet wird. The same applies to the machining of a workpiece by a machine tool. The workpiece can be brought into different working orientations to the Tool to edit. In particular, the workpiece can be continuously rotated while it is being processed.
Die Arbeitsausrichtung kann insbesondere durch eine Richtung definiert sein, die sich senkrecht zu der Drehachse und durch einen Punkt auf der Oberfläche des Werkstücks erstreckt, an dem das Werkstück abgetastet wird oder an dem das Werkstück bearbeitet wird. Die beim taktilen Antasten des Werkstücks mit einem Taster oder beim Bearbeiten des Werkstücks auf das Werkstück wirkende Kraft kann daher insbesondere senkrecht zu der Drehachse in Richtung der Arbeitsausrichtung wirken. In particular, the work orientation may be defined by a direction that extends perpendicular to the axis of rotation and through a point on the surface of the workpiece where the workpiece is scanned or on which the workpiece is machined. The force acting on the workpiece during tactile engagement of the workpiece with a button or when machining the workpiece can therefore act in particular perpendicular to the axis of rotation in the direction of the working alignment.
Auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik ist es häufig zur Formprüfung eines Werkstücks vorteilhaft, das Werkstück mit einem Taster abzutasten, der eine nahezu konstante Arbeitsausrichtung und Arbeitsposition relativ zu der Drehvorrichtung hat, während die Drehvorrichtung das Werkstück dreht. Die Arbeitsposition und In the field of coordinate metrology, it is often advantageous to form-test a workpiece to scan the workpiece with a stylus having a nearly constant working orientation and working position relative to the rotating device while the rotating device rotates the workpiece. The working position and
Arbeitsausrichtung sind nicht völlig konstant, da das Werkstück in der Regel nicht exakt rotationssymmetrisch zu der Drehachse der Drehvorrichtung angeordnet ist und/oder nicht oder nicht exakt rotationssymmetrisch geformt ist. Z.B. kann ein Taster eines Working orientation are not completely constant, since the workpiece is not usually arranged exactly rotationally symmetrical to the axis of rotation of the rotating device and / or is not formed or not exactly rotationally symmetrical. For example, can be a button of a
Koordinatenmessgeräts, der die Oberfläche des Werkstücks taktil antastet» von dem Koordinatenmessgerät in einer festen Position und bei einer festen Ausrichtung gehalten werden, wobei der Taster abhängig von der zu messenden Form des Werkstücks unterschiedlich weit relativ zu einer Halterung des Tasters ausgelenkt wird. Durch die nahezu konstante Arbeitsausrichtung und Arbeitsposition können Fehler der Coordinate measuring device, the tactile touches the surface of the workpiece »held by the coordinate measuring machine in a fixed position and a fixed orientation, wherein the probe is deflected depending on the shape of the workpiece to be measured different degrees relative to a support of the probe. Due to the almost constant work alignment and working position errors of the
Koordinatenmessung aufgrund von positionsabhängigen und ausrichtungsabhängigen Fehlern des Koordinatenmessgeräts minimiert werden. Die Fehler der Drehvorrichtung bestimmen in diesem Fall das Messergebnis maßgeblich. Auch die Geschwindigkeit der Vermessung des Werkstücks kann in vielen Fällen auf diese Weise gesteigert werden. Coordinate measurement due to position-dependent and orientation-dependent errors of the CMM are minimized. The errors of the rotating device determine the measurement result significantly in this case. The speed of the measurement of the workpiece can be increased in many cases in this way.
Eine spezielle Messaufgabe auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik besteht in der Welligkeitsanalyse bei der Formprüfung insbesondere von rotationssymmetrischen Bereichen von Werkstücken. Die Abweichungen der tatsächlichen Form von der ideal rotationssymmetrischen zeigen häufig einen Wellenverlauf. Der Bewegungsfehler einer Drehvorrichtung, um den die reale Drehbewegung der Drehvorrichtung von einer idealen Drehbewegung abweicht, kann aber dazu führen, dass die Ergebnisse der A special measuring task in the field of coordinate metrology consists in the ripple analysis in the form of test especially rotationally symmetric areas of workpieces. The deviations of the actual shape from the ideal rotationally symmetric often show a waveform. However, the movement error of a rotary device, by which the real rotary motion of the rotary device deviates from an ideal rotary motion, can lead to the results of the
Welligkeitsanalyse besonders ungenau sind, insbesondere ungenauer sind, als Ergebnisse bei der Messung von Koordinaten einzelner Oberflächenpunkte des Ripple analysis are particularly inaccurate, in particular, are less accurate than Results in the measurement of coordinates of individual surface points of the
Werkstücks, Workpiece
Entsprechendes gilt bei der Bearbeitung eines Werkstücks durch eine The same applies to the machining of a workpiece by a
Werkzeugmaschine. Bei der angestrebten Herstellung eines rotationssymmetrischen Bereichs können sich in einem ungünstigen Fall aufgrund der Bewegungsfehler der Drehvorrichtung, mit der das Werkstück während der Bearbeitung gedreht wird» Wellen mit besonders großen Amplituden ergeben. Machine tool. When the desired production of a rotationally symmetric region waves can arise with very large amplitudes in a worst case, due to the motion error of the rotating device with which the workpiece is rotated during machining. "
Zur Reduzierung der Fehler der Drehvorrichtung kann die Drehvorrichtung so konstruiert werden, dass der Fehler Vorgaben erfüllt. Insbesondere können Luftlagerungen zur Lagerung der drehbeweglichen Teile der Drehvorrichtung eingesetzt werden und bei motorisch angetriebenen Drehvorrichtungen Direktantriebe eingesetzt werden. Je kleiner der Fehler der Drehvorrichtung sein soll, desto höher ist der konstruktive Aufwand. To reduce the errors of the rotary device, the rotary device can be designed so that the error meets specifications. In particular, air bearings can be used to support the rotatable parts of the rotating device and direct drives are used in motor-driven rotating devices. The smaller the error of the rotating device should be, the higher the design effort.
Alternativ oder zusätzlich können Fehler der Drehvorrichtung mit einem Alternatively or additionally, errors of the rotating device with a
Koordinatenmessgerat gemessen werden, wobei ein Kalibrierkörper oder eine Anordnung von Kalibrierkörpern an dem drehbaren Teil der Drehvorrichtung angeordnet wird (z.B. auf den Drehtisch gestellt wird) und vermessen wird. Die Vermessung der Fehler der Coordinate measuring device are measured, wherein a calibration body or an array of calibration bodies is placed on the rotatable part of the rotating device (for example, placed on the turntable) and measured. Measuring the errors of
Drehvorrichtung bezüglich aller sechs möglichen Freiheitsgrade der Bewegung mittels eines Koordinatenmessgeräts, das auch Werkstücke vermessen kann, ist jedoch zeitaufwendig. Bei hoher geforderter Genauigkeit muss die Kalibrierung wiederholt werden, beispielsweise wenn die Drehvorrichtung Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Entsprechendes gilt für eine Drehvorrichtung, die ausgestaltet ist» Werkstücke im Bearbeitungsbereich einer Werkzeugmaschine drehbar zu halten. Der Aufwand für eine Kalibrierung ist in diesem Fall im Vergleich zur Koordinaten messtechnik meist noch größer, da auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik meist das Koordinatenmessgerat für die Kalibrierung eingesetzt werden kann» das auch später die Vermessung von Werkstücken durchführt. Turning device with respect to all six possible degrees of freedom of movement by means of a coordinate measuring machine, which can also measure workpieces, but is time consuming. If high accuracy is required, the calibration must be repeated, for example, if the rotary device is exposed to temperature fluctuations. The same applies to a rotating device which is designed to » rotatably hold workpieces in the processing area of a machine tool. The effort for a calibration is in this case in comparison to the coordinate metrology usually even greater, since in the field of coordinate metrology usually the coordinate measuring machine can be used for the calibration » which also later performs the measurement of workpieces.
Eric Marsh beschreibt in„Precision Spindle Metrology", ISBN 978-1-932078-77-0, insbesondere Kapitel 2, Konzepte zur Beschreibung von Bewegungsfehlern einer Präzisionsspindel. Eric Marsh, in Precision Spindle Metrology, ISBN 978-1-932078-77-0, especially Chapter 2, describes concepts for describing motion errors of a precision spindle.
Die WO 2013/007285 A1 offenbart eine Anordnung zur Messung von Koordinaten eines Werkstücks und/oder zum Bearbeiten des Werkstücks, wobei die Anordnung einen ersten Teil und einen relativ zu dem ersten Teil beweglichen zweiten Teil aufweist, wobei die relative Beweglichkeit der Teile zusätzlich zu einer etwaigen Beweglichkeit eines optional zusätzlich an der Anordnung befestigten Tasters gegeben ist, die bei einem WO 2013/007285 A1 discloses an arrangement for measuring coordinates of a workpiece and / or for machining the workpiece, wherein the arrangement has a first Part and having a relative to the first part movable second part, wherein the relative mobility of the parts is given in addition to any mobility of an optionally additionally attached to the arrangement of the probe at a
mechanischen Abtasten des Werkstücks zum Zweck der Messung der Koordinaten durch eine Auslenkung des Tasters aus einer Neutralposition gegeben ist, wobei an dem ersten oder zweiten Teil ein Messkörper angeordnet ist und an dem anderen Teil, d.h. an dem zweiten oder ersten Teil, zumindest ein Sensor angeordnet ist, wobei der Sensor ausgestaltet ist, ein Messsignal entsprechend einer Position des Messkörpers und damit entsprechend der relativen Position des ersten und zweiten Teils zu erzeugen. mechanical scanning of the workpiece for the purpose of measuring the coordinates by a displacement of the probe from a neutral position, wherein on the first or second part of a measuring body is arranged and on the other part, i. is arranged on the second or first part, at least one sensor, wherein the sensor is configured to generate a measurement signal corresponding to a position of the measuring body and thus according to the relative position of the first and second part.
Die WO 2013/007286 A1 offenbart ein Verfahren zum Kalibrieren einer Messanordnung zum Bestimmen von Drehpositionen einer Drehvorrichtung, die einen ersten Teil und einen relativ zu dem ersten Teil um eine Drehachse drehbaren zweiten Teil aufweist. WO 2013/007286 A1 discloses a method for calibrating a measuring arrangement for determining rotational positions of a rotating device which has a first part and a second part rotatable about a rotation axis relative to the first part.
Die DE 199 07 32S A1 offenbart ein Winkelmeßsystem zur hochpräzisen Bestimmung der Winkelposition eines um eine Drehachse rotierenden Objektes. DE 199 07 32S A1 discloses an angle measuring system for the high-precision determination of the angular position of an object rotating about a rotation axis.
Die WO 2011 /064317 A2 offenbart ein referenzsystemfrei ausführbares Kalibrierverfahren für eine Winkelmesseinrichtung. WO 2011/064317 A2 discloses a referencing system-free executable calibration method for an angle measuring device.
Die EP 1 498691 A1 offenbart ein Verfahren zur Korrektur der Messergebnisse eines Koordinatenmesssgerätes, bei dem ein Werkstück kontinuierlich abgetastet wird, mit folgenden Verfahrensschritten; Bestimmung des dynamischen Biegeverhaltens des Tasters als ein- oder mehrdimensionales Parameterfeld, insbesondere als EP 1 498691 A1 discloses a method for correcting the measurement results of a coordinate measuring machine, in which a workpiece is scanned continuously, with the following method steps; Determination of the dynamic bending behavior of the probe as a one- or multi-dimensional parameter field, in particular as
Dynamiktensor, Berechnung von Korrekturwerten aus dem Parameterfeld unter Dynamics tensor, calculation of correction values from the parameter field below
Berücksichtigung der Beschleunigung des Tasters, Korrektur der Messergebnisse mit den Korrekturwerten, wobei das Parameterfeld die Abweichungen bei Beschleunigung des Tasters normal zur Werkstückoberfläche beschreibt. Consideration of the acceleration of the probe, correction of the measurement results with the correction values, where the parameter field describes the deviations in acceleration of the probe normal to the workpiece surface.
Die DE 100 06 753 A1 offenbart eine Dreh-Schwenkeinrichtung für Tastköpfe von Koordinatenmeßgeräten, mit wenigstens zwei Drehgelenken zur DE 100 06 753 A1 discloses a rotary-pivoting device for probes of Koordinatenmeßgeräten, with at least two hinges for
winkelmäßigen Ausrichtung der Tastköpfe. Auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik ist eine hohe Präzision von Drehvorrichtungen z.B. bei der sogenannten Rundheitsprüfung gefordert, bei der kreisrunde Konturen von Werkstücken (z.B. die Umfangsflächen von Zylindern) auf Abweichungen von der idealen Kreisform geprüft werden sollen. angular alignment of the probes. In the field of coordinate metrology a high precision of rotary devices, for example in the so-called roundness test is required to be checked in the circular contours of workpieces (eg the peripheral surfaces of cylinders) for deviations from the ideal circular shape.
In einem anderen Fall sollen in Zusammenhang mit der Verwendung von In another case, in connection with the use of
Drehvorrichtungen Teilungsmessungen (d.h. Winkelabstände in Umlaufrichtung um eine Rotationssymmetrieachse) durchgeführt werden» z.B. die Winkelabstände der Zähne oder Flanken an Zahnrädern, Hierzu sind sehr präzise messende Drehpositions- Messvorrichtungen der Drehvorrichtung erforderlich, da andernfalls allein aufgrund des Fehlers der Drehpositions-Messvorrichtung ein gleich großer Messfehler entsteht. Aber auch in anderen Fällen auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik oder der Pitch measurements (i.e., angular distances in the direction of rotation about a rotational symmetry axis) »e.g. the angular distances of the teeth or flanks on gears, this very precise measuring Drehpositions- measuring devices of the rotating device are required, otherwise due to the error of the rotational position measuring device, an equally large measurement error otherwise arises. But also in other cases in the field of coordinate metrology or the
Werkzeugmaschinen sind sehr präzise messende Drehpositions-Messvorrichtungen erforderlich. Machine tools require very precise measuring rotary position measuring devices.
Bei solchen Drehpositions-Messvorrichtungen tritt der sogenannte Exzenterfehler auf und liefert einen großen Fehlerbeitrag. Der Gesamt-Exzenterfehler setzt sich im Wesentlichen aus dem Exzenterfehler der Drehlagerung zur Lagerung der Drehbewegung der In such rotational position measuring devices, the so-called eccentric error occurs and provides a large error contribution. The total eccentric error consists essentially of the eccentric error of the pivot bearing for supporting the rotational movement of
Drehvorrichtung und dem Montagefehler der Drehpositions-Messvorrichtung zusammen. Es ist bekannt, den Gesamt-Exzenterfehler durch Justierung weitgehend zu eliminieren. Im Ergebnis kann der Rest- Feh lerbeitrag des Gesamt-Exzenterfehlers zum Gesamt- Fehler der Drehvorrichtung sehr klein werden. Eine weitere Möglichkeit zur Reduktion des Exzenterfehlers besteht darin, an bezüglich der Drehachse einander gegenüberliegenden Positionen jeweils einen Drehpositionssensor anzuordnen und deren Messergebnisse derart miteinander zu verrechnen, sodass entweder der Exzenterfehler eliminiert wird oder berechnet wird und anschließend zur Korrektur verwendet werden kann. Turning device and the assembly error of the rotational position measuring device together. It is known to largely eliminate the total eccentric error by adjustment. As a result, the residual error contribution of the total eccentric error to the total error of the rotary device can become very small. A further possibility for reducing the eccentric error is to arrange a rotational position sensor at positions which are opposite to one another with respect to the rotational axis and to compute their measurement results in such a way that either the eccentric error is eliminated or calculated and can subsequently be used for correction.
Häufig weist eine Drehpositions-Messvorrichtung auf dem Gebiet der Frequently, a rotational position measuring device in the field of
Koordinatenmesstechnik einen Messkörper auf, der eine Vielzahl von um die Drehachse herum verteilten Markierungen hat. Das Messprinzip beruht darauf, dass die Coordinate metrology on a measuring body, which has a variety of distributed around the axis of rotation markings. The measuring principle is based on the fact that the
Markierungen einen Umlauf um die Drehachse in gleich große Winkelabschnitte unterteilen. Abweichungen von dieser gleichmäßigen Anordnung der Markierungen werden daher als Teilungsfehler bezeichnet. Eine Bestimmung des Teilungsfehlers durch separate Vermessung ist mit entsprechendem Aufwand möglich. Wenn eine Referenz- Winkelposition des Messkörpers festgelegt ist, kann der Teilungsfehler rechnerisch korrigiert werden. Markings divide a circuit around the axis of rotation into equal angular sections. Deviations from this uniform arrangement of the marks are therefore referred to as pitch errors. A determination of the pitch error by separate measurement is possible with the appropriate effort. If a reference Angle position of the measuring body is fixed, the pitch error can be corrected by calculation.
Um die bereits erwähnten Exzenterfehler von vornherein zu reduzieren, können aufwendige Drehlager zur Lagerung der Drehbewegung der Drehvorrichtung verwendet werden, die lediglich einen geringen Exzenterfehler mit sich bringen. Der Aufwand für solche Drehlager ist hoch und erfordert in der Regel dennoch eine Justierung, um den Exzenterfehler weiter zu reduzieren. In order to reduce the already mentioned eccentric error from the outset, complex pivot bearing for supporting the rotational movement of the rotating device can be used, which bring only a small eccentric error with it. The cost of such pivot bearing is high and usually requires an adjustment to further reduce the eccentric error.
Ist der Aufwand für die Drehlagerung der Drehvorrichtung geringer, muss nicht nur ein verhältnismäßig großer Exzenterfehler in Kauf genommen werden, sondern treten auch zusätzliche Bewegungsfehler auf, d.h. unerwünschte translatorische und rotatorische Bewegungsanteile während der Drehbewegung der Drehvorrichtung, Grundsätzlich sind alle Bewegungsanteile unerwünscht, um die sich eine reale Drehbewegung von einer idealen Drehbewegung der Drehvorrichtung unterscheidet. Bei einer idealen If the expense for the rotary mounting of the rotating device is lower, not only a relatively large eccentric error must be accepted, but also additional movement errors occur, i. unwanted translational and rotational movement components during the rotational movement of the rotating device, Basically, all the motion components are undesirable around which a real rotational movement of an ideal rotational movement of the rotating device differs. At an ideal
Drehbewegung drehen sich alle Bereiche des drehbaren Teils der Drehvorrichtung bei konstant bleibender radialer Position der Bereich bezüglich der Drehachse, wenn eine Drehbewegung stattfindet. Im Ergebnis ist die Drehachse der Drehvorrichtung ortsfest, d.h. führt keine translatorischen Bewegungen in Richtung der Drehachse oder quer zur Drehachse aus und verkippt auch nicht. Eine Verkippung der Drehachse ist Rotational movement, all areas of the rotating part of the rotating device rotate at a constant radial position of the area with respect to the axis of rotation when a rotational movement takes place. As a result, the rotation axis of the rotary device is stationary, i. performs no translational movements in the direction of the axis of rotation or transverse to the axis of rotation and does not tilt. A tilt of the axis of rotation is
gleichbedeutend mit einer Änderung der Ausrichtung der Drehachse. synonymous with a change in the orientation of the axis of rotation.
Bewegungsfehler der Drehvorrichtung können gemessen und während eines späteren Betriebes der Drehvorrichtung rechnerisch korrigiert werden. Der Aufwand für die rechnerische Korrektur ist jedoch sehr hoch, insbesondere da die Bewegungsfehler häufig sehr kleine Amplituden aufweisen. Insbesondere eine Korrektur am Ort, an dem die Movement errors of the rotary device can be measured and corrected during a later operation of the rotary device by calculation. However, the cost of the computational correction is very high, especially since the motion errors often have very small amplitudes. In particular, a correction at the place where the
Drehpositions-Messvorrichtung der Drehvorrichtung die Drehposition misst, ist sehr aufwendig, da der Bewegungsfehler lediglich zu einem Drehpositionsmessfehler im Bereich von Bruchteilen von Winkelsekunden führt. Bekannte Verfahren zur Bestimmung der Drehpositionsfehler erfordern außerdem Messungen, die einige Stunden dauern können. Während dieser langen Messdauer kann sich außerdem die Temperatur ändern, was wiederum zu einer Veränderung des Bewegungsfehlers führt. Rotation position measuring device of the rotating device measures the rotational position is very expensive, since the movement error only leads to a rotational position measurement error in the range of fractions of arc seconds. Known methods for determining rotational position errors also require measurements that can take several hours. In addition, the temperature may change during this long measurement period, which in turn leads to a change in the motion error.
Eine weitere Möglichkeit, die Auswirkungen des Bewegungsfehlers auf die Another way to see the effects of motion error on the
Drehpositionsmessung zu reduzieren, besteht darin, sogenannte Eigenlagerungen zu verwenden. Diese ermöglichen es, den an den relativ zueinander drehbaren Teilen der Drehvorrichtung angeordneten Komponenten der Drehpositions- essvorrichtung (z.B. Drehpositionssensor und Messkörper mit Markierungen) die Bewegungsfehler derTo reduce rotational position measurement, it consists of so-called own storage use. These make it possible for the components of the rotational position measuring device (eg rotational position sensor and measuring element with markings) arranged on the relatively rotatable parts of the rotating device to control the movement errors of the rotational position sensors
Drehvorrichtung gemeinsam auszuführen. Solche Eigenlagerungen sind besonders aufwendig. Turning device to perform together. Such self-storage are particularly expensive.
Insbesondere wenn von einer Drehvorrichtung Werkstücke gedreht werden sollen, die zumindest Bereiche aufweisen» welche in großem Abstand zur Drehachse der In particular, when workpieces are to be rotated by a rotating device, which have at least regions "which in large distance from the axis of rotation of
Drehvorrichtung angeordnet sind, wirkt sich der Drehpositionsmessfehler besonders stark auf den Fehler bei der Vermessung der Koordinaten des Werkstücks durch ein Turning device are arranged, the Drehpositionsmessfehler affects particularly strongly on the error in the measurement of the coordinates of the workpiece by a
Koordinatenmessgerät oder auf die Bearbeitung des Werkstücks durch eine Coordinate measuring device or on the machining of the workpiece by a
Werkzeugmaschine aus. Geht die Steuerung des Koordinatenmessgeräts oder der Werkzeugmaschine von der fehlerhaften Drehposition aus, wirkt sich dies proportional zu dem radialen Abstand auf den Koordinatenmessfehler bzw. die Bearbeitung aus. Z.B. kommen in der Praxis Drehpositionsmessfehler bis zu einer Bogensekunde vor, die bei einem radialen Abstand von 0,2 m zu einem Positionsfehler des Werkstücks in einer Richtung tangential zur Umlaufrichtung von etwa einem Mikrometer führt. Machine tool off. If the control of the coordinate measuring machine or of the machine tool starts from the incorrect rotational position, this has an effect in proportion to the radial distance on the coordinate measuring error or the machining. For example, In practice, rotational position measurement errors occur up to one arcsecond, which at a radial distance of 0.2 m results in a positional error of the workpiece in a direction tangential to the circumferential direction of about one micrometer.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung anzugeben, das Auswirkungen von Bewegungsfehlern der Drehvorrichtung auf die Messung der Drehposition verringert. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. It is an object of the present invention to provide a method for reducing errors of a rotary device that reduces effects of movement errors of the rotary device on the measurement of the rotational position. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an arrangement for carrying out the method.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass Bewegungsfehler der The invention is based on the idea that movement errors of
Drehvorrichtung, d.h. Abweichungen von einer idealen Drehbewegung, sich abhängig vom Drehpositionsmessort des Drehpositionssensors der Drehvorrichtung unterschiedlich auf die Messgenauigkeit der Drehpositionsmessung auswirken. Wenn die reale Turning device, i. Deviations from an ideal rotational movement, depending on the Drehpositionsmessort the rotational position sensor of the rotating device have different effects on the measurement accuracy of the rotational position measurement. If the real one
Drehbewegung der Drehvorrichtung im Vergleich zu der idealen Drehbewegung zu einer zusätzlichen Bewegung in einer Richtung tangential zur Drehrichtung (d.h. tangential zur Umlaufrichtung um die Drehachse) der Drehvorrichtung führt, verfälscht dies die Messung der Drehposition. Die für die Drehpositions-Messvorrichtung relevante Komponente des Bewegungsfehlers verläuft daher in der Richtung tangential zur Drehrichtung und wird im Folgenden als tangentialer Bewegungsfehler bezeichnet und ist auf den jeweils betrachteten Ort bezogen. Die Erfindung geht aber außerdem von der Erkenntnis aus, dass sich verschiedene Bewegungsprozesse, die zu den Bewegungsfehlern Rotary movement of the rotating device compared to the ideal rotational movement leads to an additional movement in a direction tangential to the direction of rotation (ie tangential to the direction of rotation about the axis of rotation) of the rotating device, this falsifies the measurement of the rotational position. The relevant for the rotational position measuring device component of the movement error therefore runs in the direction tangential to the direction of rotation and is hereinafter referred to as a tangential motion error and is based on the respectively considered location. However, the invention is also based on the knowledge that that different motion processes, leading to the motion errors
(insbesondere auch zu dem tangentialen Bewegungsfehler) der Drehvorrichtung führen, einander überlagern und dabei kompensieren oder verstärken, je nachdem, welcher Ort der Drehvorrichtung betrachtet wird. Die Kompensation oder Verstärkung wirkt sich über den Verlauf einer Drehbewegung der Drehvorrichtung (insbesondere über den Verlauf einer ganzen Umdrehung) unterschiedlich aus, und zwar zeitlich und örtlich. Wird ein konkreter Ort betrachtet, nämlich ein Drehpositionsmessort, an dem die Drehpositions- Messvorrichtung die Drehposition der Drehvorrichtung misst, ändert sich die (In particular also to the tangential motion error) of the rotating device, superimpose each other and thereby compensate or amplify, depending on which location of the rotating device is considered. The compensation or gain has an effect on the course of a rotary movement of the rotating device (in particular over the course of a complete revolution) differently, in terms of time and location. When considering a concrete location, namely, a rotational position measuring location at which the rotational position measuring device measures the rotational position of the rotary device, it changes
Kompensation oder Verstärkung während des Verlaufs der Drehbewegung. Im Ergebnis ist der tangentiale Bewegungsfehler daher örtlich abhängig vom Drehpositionsmessort und zeitlich abhängig von dem Verlauf der sich an dem Drehpositionsmessort Compensation or gain during the course of the rotary motion. As a result, the tangential motion error is therefore locally dependent on the Drehpositionsmessort and time dependent on the course of the at the Drehpositionsmessort
auswirkenden Drehbewegung. impacting rotary motion.
Insbesondere unterscheiden sich an verschiedenen möglichen Drehpositionsmessorten die Amplituden des tangentialen Bewegungsfehlers über den Verlauf der Drehbewegung. Der Begriff Amplitude bezeichnet wie üblich die maximale Abweichung von der idealen Drehbewegung. Es kann aber nicht nur diese Amplitude betrachtet werden und ein Drehpositionsmessort ermittelt werden, an dem diese Amplitude klein oder sogar minimal ist. Vielmehr kann der Verlauf des tangentialen Bewegungsfehlers während der In particular, the amplitudes of the tangential motion error differ over the course of the rotational movement at various possible rotational position measuring locations. The term amplitude denotes, as usual, the maximum deviation from the ideal rotational movement. However, not only can this amplitude be considered and a rotational position measurement location can be determined at which this amplitude is small or even minimal. Rather, the course of the tangential motion error during the
Drehbewegung auch in anderer Weise betrachtet werden und ein Drehpositionsmessort mit besonders günstigem Verlauf ermittelt werden, wobei„günstig" durch zumindest ein vorgegebenes Kriterium definiert sein kann. Z.B. gibt es Messaufgaben in der Rotational motion can also be viewed in another way and a Drehpositionsmessort be determined with a particularly favorable course, where "favorable" can be defined by at least one predetermined criterion z., There are measuring tasks in the
Koordinatenmesstechnik oder Bearbeitungsaufgaben bei der Bearbeitung von Coordinate metrology or processing tasks in the processing of
Werkstücken durch Werkzeugmaschinen, bei denen auf Präzision bezüglich einer bestimmten Ordnung der Abweichungen zwischen einem ideal kreisrunden Verlauf des Außenumfangs oder Innenumfangs des Werkstücks zu achten ist. Ein Verlauf mit drei Maxima und drei Minima der Abweichung über einen vollständigen Umlauf um die Drehachse oder über einen vorgegebenen Bereich von Drehpositionen (d.h. insbesondere einen Teil eines Umlaufs) hat beispielsweise die Ordnung drei. Den drei Maxima und drei Minima entsprechen drei Wellen. In der Beschreibung des tangentialen Bewegungsfehlers als Ortsfunktion (Abweichung von der idealen Drehbewegung als Funktion der Workpieces by machine tools, which is to pay attention to precision with respect to a certain order of deviations between an ideal circular course of the outer circumference or inner circumference of the workpiece. For example, a trace having three maxima and three minima of deviation over one complete revolution about the axis of rotation or over a predetermined range of rotational positions (i.e., in particular part of a revolution) has the third order. The three maxima and three minima correspond to three waves. In the description of the tangential motion error as a spatial function (deviation from the ideal rotational motion as a function of
Drehposition) können selbstverständlich Oberlagerungen mehrerer Ordnungen vorliegen. Die Ortsfunktion ist der Zeitfunktion (Abweichung als Funktion des Zeitpunktes der Drehbewegung) äquivalent, wenn die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit oder des Ortes bekannt ist, z. B. bei konstanter Geschwindigkeit Die Erfindung ist auch nicht auf die Betrachtung der Ordnung drei beschränkt. Vielmehr können beliebige Ordnungen des tangentialen Bewegungsfehlers betrachtet werden. Rotational position) can of course be upper layers of several orders. The location function is equivalent to the time function (deviation as a function of the time of rotational movement) when the speed is known as a function of time or location, e.g. B. at constant speed The invention is not on the consideration of order three is limited. Rather, any orders of the tangential motion error can be considered.
Das vorgegebene Kriterium kann auch als vorgegebene Bedingung bezeichnet werden, die zu erfüllen ist. Zum Beispiel kann ein Verlauf des tangentialen Bewegungsfehlers über den bei der Drehbewegung durchlaufenen Bereich von Drehpositionen (insbesondere über einen vorgegebenen Bereich von Drehpositionen) mit 9 Wellen (d.h 9 Maxima und Minima der Abweichung) oder einer anderen vorgegebenen Anzahl von Wellen günstig sein. Dem liegt der Gedanke zu Grunde, dass abhängig von der betrachteten The given criterion may also be referred to as a predetermined condition to be met. For example, a plot of the tangential motion error may be beneficial over the range of rotational positions (particularly over a predetermined range of rotational positions) traversed by the rotational motion with 9 waves (i.e., 9 maxima and minima of deviation) or some other predetermined number of waves. This is based on the idea that depends on the considered
Winkelposition der Drehpositionsmessung eine unterschiedliche Anzahl von Wellen auftreten kann und/oder die Amplitude des Bewegungsfehlers bei der Ordnung (zum Beispiel bei 9 Wellen) unterschiedlich groß sein kann. Insbesondere wird zur Erfüllung des vorgegebenen Kriteriums daher zum Beispiel der Drehpositionsmessort ermittelt, an dem die Amplitude des Bewegungsfehlers in Bezug auf eine vorgegebene Ordnung maximal ist. Angular position of the rotational position measurement may occur a different number of waves and / or the amplitude of the motion error in the order (for example, 9 waves) may be different in size. In particular, to fulfill the predetermined criterion, therefore, for example, the rotational position measuring location is determined at which the amplitude of the movement error with respect to a predetermined order is maximum.
Um auf das Beispiel der Ordnung drei zurückzukommen, ist es in diesem Fall erwünscht, dass der Messfehler des Drehpositionssensors aufgrund eines Bewegungsfehlers der Drehvorrichtung mit der Ordnung drei besonders gering ist, damit die Form des In this case, in order to return to the third order example, it is desirable that the measurement error of the rotational position sensor due to a movement error of the third order rotational error be particularly small so that the shape of the rotational position sensor
Werkstücks möglichst präzise gemessen werden kann. Auch in diesem Fall ist die Ordnung drei lediglich ein Ausführungsbeispiel. Für andere Ordnungen größer als eins kann entsprechend verfahren werden, z.B. indem ein Drehpositionsmessort ermittelt wird, für den der tangentiale Bewegungsfehler der Drehvorrichtung bezüglich der Ordnung klein ist, minimal ist oder eine vorgegebene Bedingung und damit ein Kriterium erfüllt (z.B. kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist). Workpiece can be measured as precisely as possible. Also in this case, order three is just one embodiment. For orders greater than one, the procedure may be similar, e.g. by determining a rotational position measuring location for which the tangential motion error of the rotary device with respect to the order is small, is minimal or satisfies a predetermined condition and hence a criterion (e.g., less than a predetermined limit).
Entsprechend kann auch für zumindest einen Bereich von Ordnungen (zum Beispiel drei bis fünf Wellen) vorgegangen werden, der mehr als eine Ordnung enthält. Statt von der Anzahl der Wellen einer Abweichung über einen Umlauf um die Drehachse der Accordingly, at least one range of orders (for example, three to five waves) containing more than one order may be used. Instead of the number of waves of a deviation over a revolution around the axis of rotation of the
Drehvorrichtung bzw. um die Rotationssymmetrieachse des Werkstücks (oder von der Anzahl der Wellen einer Abweichung über einen vorgegebenen Bereich von Rotary device or about the axis of rotational symmetry of the workpiece (or the number of waves of a deviation over a predetermined range of
Drehpositionen) kann auch von der Frequenz gesprochen werden. Turning positions) can also be spoken by the frequency.
Als Maß für den tangentialen Bewegungsfehler über einen Bereich von Winkelpositionen (insbesondere einen Bereich mit allen Winkelpositionen um die Drehachse oder einen Teilbereich davon) kann insbesondere die Amplitude des tangentialen Bewegungsfehlers in dem Bereich (das heißt die Amplitude der Ortsfunktion oder der Zeitfunktion, s.o.) oder die Amplitude nach einer Transformation (insbesondere eine Fouriertransformation} des tangentialen Bewegungsfehlers in den Frequenzraum (d.h. die Amplitude im As a measure of the tangential motion error over a range of angular positions (in particular a range with all angular positions about the axis of rotation or a Subregion thereof) may in particular be the amplitude of the tangential motion error in the region (ie the amplitude of the position function or the time function, see above) or the amplitude after a transformation (in particular a Fourier transformation) of the tangential motion error into the frequency domain (ie the amplitude in
Frequenzraum} verwendet werden. Frequency space} are used.
Basierend auf den vorhergehend beschriebenen Erkenntnissen der Erfindung wird vorgeschlagen, zum Zweck der Reduzierung von Fehlern einer Drehvorrichtung, die eine Drehpositions-Messvorrichtung aufweist, Bewegungsfehler der Drehvorrichtung, d.h. Fehler der Drehvorrichtung aufgrund von Abweichungen zwischen der realen Drehachse der Drehvorrichtung einerseits und einer idealen Drehachse der Drehvorrichtung andererseits, zu messen und einen günstigen Drehpositionsmessort eines Based on the above-described findings of the invention, it is proposed, for the purpose of reducing errors of a rotary device having a rotational position measuring device, that movement errors of the rotary device, i. Error of the rotating device due to deviations between the real axis of rotation of the rotary device on the one hand and an ideal axis of rotation of the rotary device on the other hand, to measure and a favorable Drehpositionsmessort a
Drehpositionssensors der Drehpositions-Messvorrichtung zu ermitteln. Insbesondere wird ein Drehpositionsmessort ermittelt, an dem sich der Bewegungsfehler geringer auswirkt, insbesondere kleiner ist als für andere mögliche Drehpositionsmessorte, und/oder eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Dabei kann insbesondere, wie z.B. bereits oben erwähnt wurde, eine vorgegebene Messaufgabe oder Bearbeitungsaufgabe zugrunde gelegt werden, für die der Drehpositionsmessort günstig sein soll. Determine rotational position sensor of the rotational position measuring device. In particular, a rotational position measuring location is determined at which the movement error has a smaller effect, in particular is smaller than for other possible rotational position measuring locations, and / or fulfills a predetermined condition. In particular, such as e.g. already mentioned above, are based on a given measurement task or processing task, for which the Drehpositionsmessort should be favorable.
Die Bewegungsfehler können zum Beispiel bereits bei der Herstellung der For example, the movement errors can already occur during the production of the
Drehvorrichtung (zum Beispiel Drehtisch oder Drehgelenk} gemessen werden. Turning device (for example, turntable or swivel joint} are measured.
Insbesondere wird vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung, welche einen ersten Teil und einen relativ zu dem ersten Teil um eine Drehachse der Drehvorrichtung drehbaren, zweiten Teil sowie eine Drehpositions- Messvorrichtung zur Messung von Drehpositionen des ersten Teils und des zweiten Teils relativ zueinander aufweist, wobei die Drehpositions-Messvorrichtung einen Specifically, there is proposed: a method for reducing errors of a rotary device comprising a first part and a second part rotatable relative to the first part about an axis of rotation of the rotary device and a rotational position measuring device for measuring rotational positions of the first part and the second part relative to each other, wherein the rotational position measuring device a
Drehpositionssensor und einen für die Messung der Drehposition mit dem Drehpositionssensor and one for the measurement of the rotational position with the
Drehpositionssensor zusammenwirkenden Messkörper aufweist, wobei der Having rotational position sensor cooperating measuring body, wherein the
Drehpositionssensor mit dem ersten Teil und der Messkörper mit dem zweiten Teil verbunden ist oder umgekehrt, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Fehler der Drehvorrichtung aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung einer idealen Drehachse der Drehvorrichtung andererseits werden in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen des ersten Teils und des zweiten Teils relativ zueinander, gemessen und entsprechende Fehlermesswerte erhalten, Rotary position sensor with the first part and the measuring body is connected to the second part or vice versa, and wherein the method comprises the following steps: - Error of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of a ideal rotation axis of the rotary device on the other hand are in a range of Rotation angles, ie at different rotational positions of the first part and the second part relative to each other, measured and obtained corresponding error readings,
- aus den Fehlermesswerten werden erwartete Schwankungen der radialen Position des ersten Teils oder des zweiten Teils der Drehvorrichtung und/oder  expected error of the radial position of the first part or of the second part of the rotating device and / or
Schwankungen der Position des ersten Teils oder des zweiten Teils bezüglich einer Richtung tangential zur Drehrichtung der Drehvorrichtung, die aufgrund einer Abweichung der Drehbewegung der Drehvorrichtung von einer idealen  Variations in the position of the first part or the second part with respect to a direction tangential to the direction of rotation of the rotating device, due to a deviation of the rotational movement of the rotating device of an ideal
Drehbewegung um die ideale Drehachse entstehen, für eine Mehrzahl von  Rotary motion around the ideal axis of rotation arise for a plurality of
Drehpositionsmessorten des Drehpositionssensors ermittelt, an denen der  Drehpositionsmessorten the rotational position sensor determines where the
Drehpositionssensor die Drehposition der Drehvorrichtung messen kann,  Rotational position sensor can measure the rotational position of the rotary device,
- unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen wird zumindest ein  - taking into account the expected fluctuations will at least one
Drehpositionsmessort des Drehpositionssensors ermittelt, für den die erwarteten Schwankungen der Position bezüglich der Richtung tangential zur Drehrichtung o kleiner sind als für andere mögliche Drehpositionsmessorte und/oder  Drehpositionsmessort the rotational position sensor determined for the expected fluctuations of the position with respect to the direction tangential to the direction of rotation o are smaller than for other possible Drehpositionsmessorte and / or
o eine vorgegebene Bedingung erfüllen.  o fulfill a given condition.
Ferner wird vorgeschlagen: eine Anordnung zum Reduzieren von Fehlern einer It is also proposed: an arrangement for reducing errors of a
Drehvorrichtung, welche einen ersten Teil und einen relativ zu dem ersten Teil um eine Drehachse der Drehvorrichtung drehbaren, zweiten Teil sowie eine Drehpositions- Messvorrichtung zur Messung von Drehpositionen des ersten Teils und des zweiten Teils relativ zueinander aufweist, wobei die Drehpositions-Messvorrichtung einen A rotary device comprising a first part and a second part rotatable relative to the first part about a rotation axis of the rotary device, and a rotational position measuring device for measuring rotational positions of the first part and the second part relative to each other, wherein the rotational position measuring device comprises
Drehpositionssensor und einen für die Messung der Drehposition mit dem Drehpositionssensor and one for the measurement of the rotational position with the
Drehpositionssensor zusammenwirkenden Messkörper aufweist, wobei der Having rotational position sensor cooperating measuring body, wherein the
Drehpositionssensor mit dem ersten Teil und der Messkörper mit dem zweiten Teil verbunden ist oder umgekehrt, und wobei die Anordnung Folgendes aufweist: Rotary position sensor with the first part and the measuring body is connected to the second part or vice versa, and wherein the arrangement comprises
- eine Messanordnung, die ausgestaltet ist, Fehler der Dreh Vorrichtung aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung einer idealen Drehachse der Drehvorrichtung andererseits in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen des ersten Teils und des zweiten Teils relativ zueinander, zu messen und entsprechende  a measuring arrangement that is designed to error the rotating device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of an ideal rotation axis of the rotating device on the other hand in a range of rotation angles, i. at different rotational positions of the first part and the second part relative to each other, to measure and corresponding
Fehlermesswerte an eine Prognoseeinrichtung auszugeben,  Output error measurements to a forecasting device,
- die Prognoseeinrichtung, die ausgestaltet ist, aus den Fehlermesswerten erwartete Schwankungen der radialen Position des ersten Teils oder des zweiten Teils der Drehvorrichtung und/oder Schwankungen der Position des ersten Teils oder des zweiten Teils bezüglich einer Richtung tangential zur Drehrichtung der the prediction device, which is configured, estimates fluctuations of the radial position of the first part or of the second part of the error position from the error measured values Rotary device and / or variations in the position of the first part or the second part with respect to a direction tangential to the direction of rotation of the
Drehvorrichtung, die aufgrund einer Abweichung der Drehbewegung der  Turning device, due to a deviation of the rotational movement of the
Drehvorrichtung von einer idealen Drehbewegung um die ideale Drehachse entstehen, für eine Mehrzahl von Drehpositionsmessorten des  Rotary device of an ideal rotational movement about the ideal axis of rotation arise for a plurality of Drehpositionsmessorten the
Drehpositionssensors zu ermitteln, an denen der Drehpositionssensor die  To determine rotational position sensor, where the rotational position sensor the
Drehposition der Drehvorrichtung messen kann,  Can measure the rotational position of the rotary device,
- eine Ermittlungseinrichtung, die ausgestaltet ist, unter Berücksichtigung der  a determination device, which is designed taking into account the
erwarteten Schwankungen zumindest einen Drehpositionsmessort des  expected fluctuations at least one rotational position of the
Drehpositionssensors zu ermitteln, für den die erwarteten Schwankungen der Position bezüglich der Richtung tangential zur Drehrichtung  To determine rotational position sensor for which the expected variations in position with respect to the direction tangential to the direction of rotation
o kleiner sind als für andere mögliche Drehpositionsmessorte und/oder  o are smaller than for other possible rotational position measuring points and / or
o eine vorgegebene Bedingung erfüllen.  o fulfill a given condition.
In der weiteren Beschreibung wird auf den ermittelten Drehpositionsmessort als In the further description, the determined rotational position measuring location is referred to as
"günstiger" Drehpositionsmessort Bezug genommen. Insbesondere wird der "favorable" Drehpositionsmessort reference. In particular, the
Drehpositionssensor derart angeordnet und/oder ausgerichtet, dass der ermittelte Rotary position sensor arranged and / or aligned such that the determined
Drehpositionsmessort eingestellt wird. Drehpositionsmessort is set.
Zum Umfang der Erfindung gehört auch ein Verfahren, das die Schritte des Verfahrens zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung beinhaltet, wobei außerdem unter Verwendung der Drehvorrichtung als Teil eines Koordinatenmessgeräts ein Werkstück gemessen wird oder unter Verwendung der Drehvorrichtung als Teil einer Also included in the scope of the invention is a method including the steps of the method for reducing errors of a rotary device, wherein, in addition, using the rotary device as part of a coordinate measuring machine, a workpiece is measured or using the rotary device as part of a
Werkzeugmaschine ein Werkstück bearbeitet wird oder unter Verwendung der Machine tool, a workpiece is processed or using the
Drehvorrichtung ein Werkstück gedreht wird, und zwar vor, während und/oder nach der Vermessung des Werkstücks mit einem Koordinatenmessgerät oder der Bearbeitung des Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine. Turning a workpiece is rotated, before, during and / or after the measurement of the workpiece with a coordinate measuring machine or the machining of the workpiece with a machine tool.
Insbesondere ist die Prognoseeinrichtung ausgestaltet, unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen eine Winkelposition des Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse zu ermitteln und/oder unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen eine axiale Position des Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse zu ermitteln. In particular, the prediction device is designed, taking into account the expected fluctuations, to determine an angular position of the rotational position measuring location with respect to the axis of rotation and / or to determine an axial position of the rotational position measuring location with respect to the axis of rotation, taking into account the expected fluctuations.
Die Drehvorrichtung ist insbesondere Teil eines Koordinatenmessgeräts zur Vermessung eines Werkstücks, Teil einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks oder ausgestaltet» ein Werkstück vor, während und/oder nach der Vermessung des Werkstücks mittels des Koordinatenmessgeräts oder der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Werkzeugmaschine zu drehen. The turning device is in particular part of a coordinate measuring machine for measuring a workpiece, part of a machine tool for machining a workpiece or designed » to rotate a workpiece before, during and / or after the measurement of the workpiece by means of the coordinate measuring machine or the machining of the workpiece by means of the machine tool.
Drehvorrichtungen weisen üblicherweise einen integrierten Sensor auf, der in der Lage ist, die Drehposition zu messen. Ein bekanntes Messprinzip wird z.B. in der EP 1 923 670 A1 beschrieben. Demnach ist es ein allgemeines Prinzip der Abtastung einer periodischen Teilung, dass ein Abtastkopf mit einer Sensoreinheit eine oder mehrere Teilungsperioden eines Messkörpers an dem anderen Teil der Drehvorrichtung abtastet. Auch die Rotary devices usually have an integrated sensor capable of measuring the rotational position. A known measuring principle is e.g. in EP 1 923 670 A1. Thus, it is a general principle of sampling a periodic pitch that a scanning head with a sensor unit scans one or more pitch periods of a gauge body on the other part of the rotating device. Also the
Drehvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können zumindest einen Sensor aufweisen, der eine Drehposition des ersten Teils der Drehvorrichtung relativ zu dem zweiten Teil der Drehvorrichtung erfasst, wobei der Sensor insbesondere Markierungen an einem Messkörper erfasst, die sich bei einer Drehbewegung der Drehvorrichtung durch den erfassbaren Bereich des Sensors hindurchbewegen. Dabei können die Markierungen z.B. strichförmige Markierungen sein, die sich in Bezug auf die Drehachse in radialer Richtung erstrecken oder die sich parallel zur Drehachse erstrecken. Entsprechende Messkörper werden auch als Teilkreisscheiben bezeichnet. Derartige Markierungen werden üblicherweise mit optischen Sensoren erfasst. Idealerweise befindet sich eine Vielzahl der Markierungen um die Drehachse herum verteilt in gleichen Winkelabständen zueinander. Alternativ können andere Markierungen an dem Messkörper dazu genutzt werden, die Drehbewegung zu erfassen. Möglich sind z.B. magnetische Markierungen, etwa durch eine Anordnung mit um die Drehachse herum verteilten magnetischen Rotary devices according to the present invention may comprise at least one sensor which detects a rotational position of the first part of the rotary device relative to the second part of the rotary device, wherein the sensor detects, in particular, markings on a measuring body which, during a rotational movement of the rotary device through the detectable region of the Move sensor through. The markings may be e.g. be line-shaped markings that extend in relation to the axis of rotation in the radial direction or extending parallel to the axis of rotation. Corresponding measuring bodies are also referred to as pitch discs. Such markings are usually detected by optical sensors. Ideally, a plurality of the markers are distributed around the axis of rotation at equal angular intervals to one another. Alternatively, other markings on the measuring body can be used to detect the rotational movement. Possible are e.g. magnetic markings, such as by an arrangement with distributed around the axis of rotation around magnetic
Elementen. Der entsprechende Sensor zur Erfassung der magnetischen Markierungen kann z.B. ein magnetoresistiver Sensor sein. Es können jedoch z.B. auch Hall-Sensoren oder andere Sensoren eingesetzt werden, die in der Lage sind, die Stärke oder Richtung eines Magnetfeldes zu erfassen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Drehvorrichtungen beschränkt, die eine Winkelmesseinrichtung aufweisen, welche Markierungen an einem Messkörper erfasst. Vielmehr kann der Messkörper alternativ z.B. zumindest einen Magneten aufweisen, so dass ein entsprechendes Magnetfeld bei der Drehbewegung der Drehvorrichtung um die Drehachse gedreht wird oder umgekehrt ein drehbarer Teil der Drehvorrichtung relativ zu dem ruhenden Magnetfeld verdreht wird. Zumindest ein Sensor erfasst das Magnetfeld und es wird daraus die Drehposition ermittelt. Elements. The corresponding sensor for detecting the magnetic marks may be e.g. be a magnetoresistive sensor. However, e.g. Hall sensors or other sensors are used, which are able to detect the strength or direction of a magnetic field. However, the invention is not limited to rotary devices which have an angle measuring device which detects markings on a measuring body. Rather, the measuring body may alternatively be e.g. have at least one magnet, so that a corresponding magnetic field is rotated during the rotational movement of the rotary device about the axis of rotation or, conversely, a rotatable part of the rotary device is rotated relative to the stationary magnetic field. At least one sensor detects the magnetic field and it is determined from the rotational position.
Bei den zuvor genannten tatsächlichen Positionen der (realen) Drehachse der In the aforementioned actual positions of the (real) axis of rotation of
Drehvorrichtung und den zuvor genannten idealen Positionen der idealen Drehachse der Drehvorrichtung handelt es sich nicht um Drehpositionen, die von der Drehpositions- Messvorrichtung gemessen werden. Vielmehr handelt es sich um Positionen eines Punktes auf der jeweiligen Drehachse im Raum. Ausführungsbeispiele für diese Turning device and the above ideal positions of the ideal axis of rotation Turning device are not rotational positions, which are measured by the rotational position measuring device. Rather, these are positions of a point on the respective axis of rotation in space. Embodiments for this
Positionsmessung werden noch näher beschrieben. Zum Beispiel wird Position measurement will be described in more detail. For example, will
bei der Messung der Abweichungen der tatsächlichen Positionen von einer idealen Position ein Punkt der realen Drehachse (zum Beispiel an einer bestimmten axialen Position der Drehachse wiederholt während und/oder nach einer Drehbewegung der Drehvorrichtung betrachtet, das heißt es werden (z. B. indirekt über die Messung der Positionen zumindest eines Punktes eines mit dem Punkt auf der Drehachse in measuring the deviations of the actual positions from an ideal position, a point of the real axis of rotation (for example, viewed at a certain axial position of the axis of rotation repeatedly during and / or after a rotational movement of the rotary device, that is it is (for example, indirectly the measurement of the positions of at least one point of one with the point on the axis of rotation
verbundenen Körpers) seine Positionen gemessen und/oder seine Abweichungen von der entsprechenden idealen Position der idealen Drehachse gemessen. Die Messung der Abweichungen der tatsächlichen Ausrichtungen der (realen) Drehachse kann connected body) measured its positions and / or measured its deviations from the corresponding ideal position of the ideal axis of rotation. The measurement of the deviations of the actual orientations of the (real) axis of rotation can
insbesondere dadurch ausgeführt werden, dass die Abweichungen der tatsächlichen Positionen einer Mehrzahl von Punkten der realen Drehachse von jeweils einer entsprechenden idealen Position gemessen werden und daraus die tatsächliche In particular, be carried out in that the deviations of the actual positions of a plurality of points of the real axis of rotation are measured by a respective ideal position and from there the actual
Ausrichtung bestimmt wird. Dies ist jedoch nur eine Möglichkeit Es ist auch nicht zwingend erforderlich, dass Abweichungen der tatsächlichen Ausrichtungen der realen Drehachse von der idealen Ausrichtung explizit bestimmt werden. Gemäß der Erfindung wird lediglich ein Fehler der Drehvorrichtung aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung einer idealen Alignment is determined. However, this is only one possibility. It is also not absolutely necessary that deviations of the actual orientations of the real axis of rotation from the ideal orientation are explicitly determined. According to the invention, only an error of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of an ideal
Drehachse der Drehvorrichtung andererseits gemessen. Zur Messung des Fehlers kann zum Beispiel alternativ zu der Betrachtung zweier Punkte der realen Drehachse lediglich ein Punkt der realen Drehachse betrachtet werden und außerdem ein von der realen Drehachse beabstandeter Punkt eines Körpers betrachtet werden, wobei der Körper mit der Drehachse verbunden ist. Als Messkörper zur Messung des Fehlers kann zum Beispiel ein rotationssymmetrischer Körper oder eine Anordnung rotationssymmetrischer Körper (zum Beispiel ein Stab mit zwei Kugeln) verwendet werden, dessen/deren Rotary axis of the rotating device on the other hand measured. For measuring the error, for example, as an alternative to considering two points of the real axis of rotation, only one point of the real axis of rotation can be considered, and also a point of a body at a distance from the real axis of rotation, the body being connected to the axis of rotation. As a measuring body for measuring the error, for example, a rotationally symmetrical body or an arrangement of rotationally symmetrical body (for example, a rod with two balls) can be used, the /
Rotationssymmetrieachse zum Beispiel so ausgerichtet wird, dass sie mit der realen Drehachse übereinstimmt. Ein anderes Beispiel ist eine Kugelplatte, die eine Mehrzahl von Kugeln aufweist, welche z. B. an derselben axialen Position entlang der Drehachse voneinander beabstandet angeordnet sein können. Noch ein anderes Beispiel ist die Teilkreisscheibe eines Drehpositions-Messsystems. In diesem Fall können zumindest zwei vorzugsweise um 90° Winkelabstand gegeneinander versetzte For example, the rotational symmetry axis is aligned to coincide with the real axis of rotation. Another example is a ball plate having a plurality of balls, which, for. B. at the same axial position along the axis of rotation spaced from each other. Yet another example is the pitch disk of a rotational position measuring system. In this case, at least two, preferably offset by 90 ° angular distance from each other
Drehpositionssensoren des Messsystems zur Messung der Messung der Drehbewegungsfehler verwendet werden. Um an einer anderen Position der Drehachse weitere Informationen über den Drehbewegungsfehler zu erhalten, kann dort ebenfalls gemessen werden, zum Beispiel von einem weiteren Drehpositions-Messsystem oder mit einem rotationssymmetrischen Körper oder einer Scheibe mit einer in Richtung quer zur Drehachse eben verlaufenden Oberfläche als Messkörper. Alternativ zu einem Rotary position sensors of the measuring system for measuring the measurement of the Rotational motion errors are used. In order to obtain further information about the rotational movement error at another position of the rotational axis, it is also possible to measure there, for example from a further rotational position measuring system or with a rotationally symmetrical body or a disc with a surface extending transversely to the axis of rotation as the measuring body. Alternatively to a
Drehpositions-Messsystem mit einer Teilkreisscheibe kann auch ein anderes Rotary position measuring system with one pitch disc can also be another
Drehpositions-Messsystems verwendet werden. Es muss während der Drehbewegung (die optional immer wieder unterbrochen werden kann) lediglich an zumindest zwei vorzugsweise um 90° Winkelabstand gegeneinander versetzten Messorten die Rotary position measuring system can be used. It must during the rotation (which can optionally be interrupted again and again) only at least two, preferably offset by 90 ° angular distance from each other locations the
Drehposition gemessen werden. Ein Körper, der ein Teil eines Drehpositions- Messsystems trägt (zum Beispiel der Körper, der die Teilkreisscheibe trägt), kann auch auf andere Weise als Messkörper zur Messung des Drehbewegungsfehlers verwendet werden. Zum Beispiel kann der Körper eine in einer Richtung quer zur Drehachse eben verlaufenden Oberfläche aufweisen und kann die axiale Position der Oberfläche an Messorten gemessen werden, die während der Drehbewegung ruhen. Alternativ können die radialen Positionen eines Außenumfangs des Körpers gemessen werden. Be measured rotational position. A body carrying part of a rotational position measuring system (for example, the body carrying the pitch disc) may also be used in other ways as a measuring body for measuring the rotational motion error. For example, the body may have a surface that is planar in a direction transverse to the axis of rotation, and the axial position of the surface may be measured at locations that rest during the rotational movement. Alternatively, the radial positions of an outer circumference of the body may be measured.
Wenn hier die Rede von einem mit der Drehachse verbundenen Körper oder Punkt die Rede ist, bedeutet dies insbesondere, dass der Körper oder Punkt zu dem drehbaren Teil der Drehvorrichtung gehört oder bei einer Drehung des drehbaren Teils der In particular, when the discussion is about a body or point connected to the axis of rotation, this means that the body or point belongs to the rotatable part of the rotating device, or upon rotation of the rotatable part of the rotary device
Drehvorrichtung um die reale Drehachse gedreht wird und dass die Position und Turning device is rotated around the real axis of rotation and that the position and
Ausrichtung des Körpers oder die Position des Punktes relativ zu der realen Drehachse oder zumindest relativ zu einem Abschnitt der realen Drehachse bei einer Drehung der Drehvorrichtung nicht verändert wird. Alignment of the body or the position of the point relative to the real axis of rotation or at least relative to a portion of the real axis of rotation in a rotation of the rotating device is not changed.
Insbesondere können verschiedene Bewegungsfehler der Drehvorrichtung, getrennt nach Fehlerquellen und/oder getrennt nach Freiheitsgraden der Bewegung der realen In particular, different movement errors of the rotating device, separated according to error sources and / or separated by degrees of freedom of movement of the real
Drehachse relativ zur idealen Drehachse gemessen und/oder ermittelt werden. Rotary axis relative to the ideal axis of rotation measured and / or determined.
Verschiedene Fehlerquellen sind z.B. Verkippungen der realen Drehachse in Various sources of error are e.g. Tilts the real axis of rotation in
verschiedene Richtungen und Verschiebungen der realen Drehachse in verschiedene Richtungen. Verschiedene Freiheitsgrade der Bewegung der realen Drehachse relativ zur idealen Drehachse sind z.B. translatorische Freiheitsgrade quer zur realen oder idealen Drehachse sowie in Richtung der realen oder idealen Drehachse. Aus den verschiedenen Fehlern können z.B. unmittelbar Erkenntnisse über günstige Dreh positionsm essorte gewonnen werden. Es ist aber auch möglich» den erwarteten Gesamtfehler der Drehvorrichtung auszuwerten, z.B. an bestimmten Drehpositionsmessorten oder in Bereichen von möglichen Drehpositionsmessorten, different directions and displacements of the real axis of rotation in different directions. Different degrees of freedom of movement of the real axis of rotation relative to the ideal axis of rotation are eg translational degrees of freedom transverse to the real or ideal axis of rotation and in the direction of the real or ideal axis of rotation. From the various errors, for example, immediate insights into favorable rotational position measuring points can be obtained. But it is also possible » the expected total error of To evaluate turning device, eg at certain Drehpositionsmessorten or in areas of possible Drehpositionsmessorten,
Bei dem Bereich von Drehwinkeln der Drehvorrichtung, in dem die Bewegungsfehler der Drehvorrichtung gemessen werden» kann es sich insbesondere um eine ganze In the range of angles of rotation of the rotating device in which the movement errors of the rotating device are measured » can be in particular a whole
Umdrehung handeln, d.h. es werden alle möglichen Drehstellungen durchlaufen. Z.B. können die Messwerte im Stillstand jeweils nach einer Drehbewegung der Turn, i. E. it will go through all sorts of rotational positions. For example, the measured values at standstill after each rotational movement of the
Drehvorrichtung gemessen werden oder während der Drehbewegung. Turning device to be measured or during the rotation.
Durch die Messungen werden gemessene Bewegungsfehler der Drehvorrichtung erhalten. Aus diesen gemessenen Fehlern können nun erwartete Fehler der The measurements provide measured movement errors of the rotary device. From these measured errors now expected errors of the
Drehvorrichtung ermittelt werden, die jeweils für einen Drehpositionsmessort erwartet werden. Dabei kann insbesondere zwischen gemessenen Fehlerwerten interpoliert werden und/oder extrapoliert werden. Außerdem kann zwischen bereits ermittelten erwarteten Fehlerwerten interpoliert und/oder extrapoliert werden. Im Ergebnis erhält man z.B. für einen Bereich möglicher Drehpositionsmessorte jeweils den erwarteten Fehler der Drehpositions-Messvorrichtung und damit der Drehvorrichtung. Aus dem erwarteten Fehler, der an den Messpunkten der Fehlermessung gleich dem gemessenen Fehler sein kann, kann nun zumindest ein Drehpositionsmessort ermittelt und somit gewählt werden, an dem ein Drehpositionssensor der Drehvorrichtung die Drehposition misst. Turning be determined, which are each expected for a Drehpositionsmessort. In particular, it is possible to interpolate and / or extrapolate between measured error values. In addition, it is possible to interpolate and / or extrapolate between already determined expected error values. As a result, e.g. For a range of possible Drehpositionsmessorte each the expected error of the rotational position measuring device and thus the rotating device. From the expected error, which may be equal to the measured error at the measuring points of the error measurement, at least one rotational position measuring location can now be determined and thus selected, at which a rotational position sensor of the rotary device measures the rotational position.
Sobald die Bewegungsfehler gemessen wurden, können die erwarteten Schwankungen wie oben erwähnt bezüglich der radialen Position des ersten Teils oder des zweiten Teils der Drehvorrichtung und/oder bezüglich der Position des ersten Teils oder des zweiten Teils in tangentialer Richtung ermittelt werden. Diese radialen und tangentialen Once the movement errors have been measured, the expected variations can be determined as mentioned above with respect to the radial position of the first part or the second part of the rotary device and / or with respect to the position of the first part or the second part in the tangential direction. These radial and tangential
Schwankungen sind einander äquivalent, wenn ein entsprechender äquivalenter Fluctuations are equivalent to each other, if a corresponding equivalent
Drehpositionsmessort betrachtet wird. Z.B. ein Ort des ersten Teils der Drehvorrichtung, der an einer bestimmten Winkelposition um die Drehachse liegt, und ein anderer Ort des Teils der Drehvorrichtung, der an einer um 90° versetzten Winkelposition um die Drehpositionsmessort is considered. For example, a location of the first part of the turning device, which is at a certain angular position about the axis of rotation, and another location of the part of the turning device, which is at a 90 ° offset angular position about the
Drehachse liegt, bilden zueinander komplementäre Orte. Es ist daher möglich, den erwarteten tangentialen Bewegungsfehler an einem betrachteten möglichen The axis of rotation is located, forming complementary locations. It is therefore possible to obtain the expected tangential motion error at a considered possible one
Drehpositionsmessort aus dem erwarteten oder gemessenen radialen Bewegungsfehler an einem um 90° versetzten Ort zu ermitteln. Insbesondere kann der Bewegungsfehler zum Beispiel an einer Mehrzahl von Orten gemessen werden, die an verschiedenen Winkelpositionen um die Drehachse liegen und deren Winkelpositionen nicht mit der Winkelposition eines möglichen Determine rotational position measuring location from the expected or measured radial motion error at a 90 ° offset location. In particular, the motion error may be measured, for example, at a plurality of locations that are at different angular positions about the axis of rotation and whose angular positions are not the angular position of a possible
Drehpositionsmessortes übereinstimmen. Auch hieraus lässt sich der erwartete tangentiale Bewegungsfehler an dem möglichen Drehpositionsmessort ermitteln. Rotary position measuring match. From this, too, the expected tangential motion error at the possible rotational position measuring location can be determined.
Daher kann der günstige Drehpositionsmessort nicht nur unmittelbar aus den ermittelten erwarteten Schwankungen der Position bezüglich einer Richtung tangential zur Therefore, the favorable rotational position measuring location can not be directly tangent to the determined expected fluctuations of the position with respect to a direction tangential to
Drehrichtung ermittelt werden. Direction of rotation can be determined.
Der Drehpositionsmessort des Drehpositionssensors ist insbesondere ein Ort, an dem sich der andere Teil der Drehvorrichtung befindet, d.h. der Teil» an dem der The Drehpositionsmessort the rotary position sensor is in particular a place where the other part of the rotary device is, ie the part "where the
Drehpositionssensor nicht angeordnet ist, sondern der Messkörper. An dem Rotary position sensor is not arranged, but the measuring body. To the
Drehpositionsmessort wird die Drehposition gemessen, d.h. der Drehpositionssensor beobachtet einen Ort, an dem sich abhängig von der Drehstellung der Drehvorrichtung verschiedene Bereiche oder Punkte des anderen Teils der Drehvorrichtung befinden. Dies gilt insbesondere für eine optische Erfassung. Z.B. im Fall des oben erwähnten Rotational position measuring location, the rotational position is measured, i. the rotational position sensor observes a location at which different areas or points of the other part of the rotary device are located depending on the rotational position of the rotary device. This applies in particular to an optical detection. For example, in the case of the above
Messkörpers mit Markierungen erfasst der Drehpositionssensor die Markierung(en) am Drehpositionsmessort. Im oben ebenfalls erwähnten Fall eines Messkörpers, der zumindest einen Magneten aufweist, sodass der Drehpositionssensor das resultierende Magnetfeld und daraus die Drehposition ermittelt, handelt es sich bei dem Measuring body with markings, the rotational position sensor detects the mark (s) at the Drehpositionsmessort. In the above-mentioned case of a measuring body, which has at least one magnet, so that the rotational position sensor determines the resulting magnetic field and therefrom the rotational position, it is in the
Drehpositionsmessort insbesondere um einen Ort, der die gleiche Winkelposition um die Drehachse wie der Ort des Drehpositionssensors hat. Insbesondere bewegt sich der andere Teil der Drehvorrichtung während der Drehbewegung durch den Drehpositionsmessort particular to a location that has the same angular position about the axis of rotation as the location of the rotational position sensor. In particular, the other part of the rotary device moves during the rotational movement through the
Drehpositionsmessort hindurch, wenn die Drehvorrichtung ihre Drehbewegung ausführt. Dabei ist unter "hindurchbewegen" der Fall zu verstehen, dass der Teil, an dem der Drehpositionssensor angeordnet ist, als ruhendes Teil betrachtet wird und daher aus Sicht des Drehpositionssensors eine Drehbewegung des anderen Teils wahrgenommen wird. Als Drehpositionsmessort kann aber in allen Fällen, in denen die für die Drehpositionsmessort through when the rotating device performs its rotational movement. In this case, the term "move through" is to be understood as meaning that the part on which the rotational position sensor is arranged is regarded as a stationary part and therefore a rotational movement of the other part is perceived from the perspective of the rotational position sensor. As Drehpositionsmessort but can in all cases in which the for the
Drehpositionsmessung wirksame Ausrichtung des Drehpositionssensors unabhängig vom Drehpositionsmessort festliegt, das heißt sich bei der Änderung des Drehpositionsmessung effective orientation of the rotational position sensor is independent of the Drehpositionsmessort fixed, that is, in the change of the
Drehpositionsmessortes lediglich parallel verschiebt, auch der Ort betrachtet werden, an dem der Drehpositionssensor angeordnet ist. Im Allgemeinen aber kann der Drehpositionsmessortes only moves parallel, also the place to be considered, on which the rotational position sensor is arranged. In general, however, the
Drehpositionssensor auf einen anderen Ort als einen Ort gleicher Winkelposition ausgerichtet sein und es kann die für die Messung der Drehposition wirksame Rotary position sensor to a location other than a location of the same angular position be aligned and it can be effective for the measurement of the rotational position
Ausrichtung des Drehpositionssensors verändert werden. Alignment of the rotational position sensor can be changed.
Insbesondere wenn der Drehpositionsmessort ein Ort ist, durch den hindurch sich der andere Teil der Drehvorrichtung während der Drehbewegung hindurch bewegt, kann es sich um einen nahezu punktförmigen oder linienförmigen Ort (z.B. einen in radialer Richtung zur Drehachse linienförmig verlaufenden Bereich) handeln oder um einen flächigen Bereich, wie es z.B. im Fall eines optischen Sensors zutrifft, der gleichzeitig mehrere benachbarte Markierungen umfasst, die in Umlaufrichtung um die Drehachse am Messkörper aufeinander folgen. In diesem Fall kann z.B. ein Punkt in dem flächigen Bereich definiert werden (z.B. dessen Mittelpunkt in Umlaufrichtung an einer In particular, when the Drehpositionsmessort is a place through which moves the other part of the rotating device during the rotational movement, it may be a nearly point-like or linear location (eg, a line extending in the radial direction to the axis of rotation) or a flat Area, as it eg applies in the case of an optical sensor which simultaneously comprises a plurality of adjacent markers which follow one another in the direction of rotation about the axis of rotation on the measuring body. In this case, e.g. a point in the area of area (e.g., its center in the direction of rotation at one
vorgegebenen Position in radialer Richtung), dessen Koordinaten als Koordinaten des Bereiches und damit des Drehpositionsmessortes angegeben werden können. Denkbar ist sogar, dass der Drehpositionsmessort ein Volumenbereich ist, der von dem predetermined position in the radial direction), whose coordinates can be specified as coordinates of the area and thus of the Drehpositionsmessortes. It is even conceivable that the Drehpositionsmessort is a volume range of the
Drehpositionssensor erfasst wird. Auch in diesem Fall kann ein gemäß vorher festgelegter Regeln ermittelter Punkt des Volumenbereichs definiert sein, dessen Koordinaten als Koordinaten des Drehpositionsmessortes verwendet werden können. In jedem Fall misst der Drehpositionssensor durch Zusammenwirken mit dem Messkörper die Drehposition der Drehvorrichtung. Ist der Ort, an dem der Drehpositionsmessort angeordnet ist, der Drehpositionsmessort, kann in ähnlicher Weise wie zuvor erwähnt ein Punkt des Rotary position sensor is detected. Also in this case, a point of the volume area determined according to predetermined rules whose coordinates can be used as coordinates of the rotational position measuring location can be defined. In any case, the rotational position sensor measures the rotational position of the rotating device by interaction with the measuring body. If the location where the rotational position measuring location is located is the rotational position measuring location, a point of the
Drehpositionssensor definiert werden, dessen Koordinaten als Koordinaten des Rotational position sensor are defined whose coordinates as coordinates of the
Drehpositionsmessort das angegeben werden. Rotary position location that are specified.
Ist ein Drehpositionsmessort bekannt bzw. festgelegt, dann ergibt sich die Richtung tangential zur Drehrichtung gemäß den Regeln der Geometrie. Die Richtung ist die Richtung der Tangente an einen zur idealen Drehachse konzentrischen Kreis, der durch den Drehpositionsmessort verläuft. If a Drehpositionsmessort known or fixed, then the direction results tangential to the direction of rotation according to the rules of geometry. The direction is the direction of the tangent to a circle concentric with the ideal axis of rotation passing through the rotational position location.
Wie unten noch näher ausgeführt wird, wird der Bewegungsfehler vorzugsweise hinsichtlich aller Freiheitsgrade der Abweichungen zwischen der realen Drehbewegung und der idealen Drehbewegung gemessen, optional mit Ausnahme des translatorischen Freiheitsgrades in axialer Richtung, Dies erlaubt es, unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen {siehe oben) nicht nur eine Winkelposition des As will be explained in more detail below, the motion error is preferably measured with respect to all the degrees of freedom of the deviations between the real rotary motion and the ideal rotary motion, optionally except the translational degree of freedom in the axial direction. This does not allow for the expected variations (see above) only one angular position of
Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse zu ermitteln, z.B. über einen Umlauf um die Drehachse den günstigsten Drehpositionsmessort zu ermitteln. Vielmehr kann alternativ oder zusätzlich unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen eine axiale Position des Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse ermittelt werden, für die die erwarteten Schwankungen zumindest eines der in dieser Beschreibung erwähnten Kriterien erfüllen. Vorzugsweise wird aus den erwarteten Schwankungen, d.h. unter Berücksichtigung dieser Schwankungen, sowohl eine Winkelposition als auch eine axiale Position eines günstigen Drehpositionsmessortes ermittelt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde» dass ein besonders günstiger Drehpositionsmessort nicht an jeder axialen Position bezüglich der Drehachse vorhanden ist. Der günstigste Drehpositionsmessort in einem gegebenen axialen Abschnitt der Drehvorrichtung ist in der Regel ein einziger Ort, der durch seine axiale Position und seine Winkelposition definiert wird. Determine Drehpositionsmessortes with respect to the axis of rotation, for example, determine the cheapest Drehpositionsmessort about a rotation around the axis of rotation. Rather, it can alternatively or additionally, taking into account the expected fluctuations, an axial position of the rotational position measuring location relative to the axis of rotation can be determined, for which the expected fluctuations fulfill at least one of the criteria mentioned in this description. Preferably, from the expected fluctuations, ie taking into account these fluctuations, both an angular position and an axial position of a favorable Drehpositionsmessortes determined. This is based on the knowledge » that a particularly favorable Drehpositionsmessort is not available at any axial position with respect to the axis of rotation. The most favorable rotational position measurement location in a given axial section of the rotary device is typically a single location defined by its axial position and its angular position.
Im Folgenden wird eine weitere Anwendung der Messung der Bewegungsfehler einer Drehvorrichtung beschrieben. Bei dieser Anwendung muss es sich nicht zwangsläufig um eine Drehvorrichtung handeln, die einen Drehpositionssensor aufweist, auch wenn dies in der Praxis in der Regel der Fall sein wird. Die im Folgenden beschriebene Anwendung kann aber mit der zuvor beschriebenen Anwendung der Messung der Bewegungsfehler kombiniert werden. Dabei werden zunächst die Bewegungsfehler der Drehvorrichtung gemessen, und zwar insbesondere mit einem eigenständigen Messsystem» das optional nach der Messung von der Drehvorrichtung entfernt werden kann. Unter einem Hereinafter, another application of measuring the movement errors of a rotary device will be described. This application need not necessarily be a turning device having a rotational position sensor, although in practice this will usually be the case. However, the application described below can be combined with the previously described application of the measurement of motion errors. The motion error of the rotating device which can be optionally removed after the measurement of the rotation device first be measured, in particular with an independent measuring system ". Under a
eigenständigen Messsystem wird insbesondere ein Messsystem verstanden» das nicht Teil eines Koordinaten messgeräts ist» das die Drehvorrichtung aufweist oder das ein von der Drehvorrichtung zu drehendes Werkstück vermisst» oder in einem anderen Fall nicht Teil einer Werkzeugmaschine ist, das die Drehvorrichtung aufweist oder ein von der Drehvorrichtung zu drehendes Werkstück bearbeitet. Z.B. kann zur Durchführung der Messung der Bewegungsfehler mit dem eigenständigen Messsystem ein Messkörper des Messsystems mit der Drehvorrichtung gekoppelt werden, sodass ein oder zwei rotationssymmetrische Messkörper des Messsystems bezüglich der Drehachse der Drehvorrichtung etwa rotationssymmetrisch angeordnet ist/sind, sodass an zwei voneinander beabstandeten axialen Positionen der Drehachse gemessen werden kann. Z.B. Abstandssensoren, die mit dem anderen Teil der Drehvorrichtung verbunden werden, d.h. dem Teil der Drehvorrichtung, an dem die Messkörper nicht angeordnet sind, messen jeweils an den zwei voneinander beabstandeten axialen Positionen den Abstand des rotationssymmetrischen Messkörpers in zwei quer zueinander verlaufenden Richtungen, die ebenfalls quer zur Drehachse verlaufen. Vorzugsweise werden z.B. mit noch einem weiteren Abstandssensor Schwankungen der axialen Position zumindest eines der Messkörper gemessen» sodass die fünf Freiheitsgrade des Bewegungsfehlers der Drehvorrichtung von dem eigenständigen Messsystem erfasst werden. stand-alone measurement system is in particular understood a measuring system "which is not part of a coordinate measuring machine" having the rotating device or into another case is missing from the rotating device to the rotating workpiece "or not part of a machine tool having the rotating device or from the Turning device processed to be rotated workpiece. For example, to carry out the measurement of the movement errors with the standalone measuring system, a measuring body of the measuring system with the rotating device are coupled so that one or two rotationally symmetric measuring body of the measuring system with respect to the rotational axis of the rotating device is arranged approximately rotationally symmetric / are, so that at two spaced apart axial positions of Rotary axis can be measured. For example, distance sensors that are connected to the other part of the rotating device, ie the part of the rotating device on which the measuring bodies are not arranged, respectively at the two spaced apart axial positions measure the distance of the rotationally symmetric measuring body in two mutually transverse directions, which also run transversely to the axis of rotation. Preferably, for example, with still another distance sensor fluctuations in the axial position of at least one of Measuring body measured » so that the five degrees of freedom of the movement error of the rotating device are detected by the independent measuring system.
Insbesondere, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird, wird danach unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Messung des Bewegungsfehlers zumindest eine Arbeitsposition und/oder eine Arbeitsausrichtung einer Koordinaten-Messeinrichtung eines Koordinate nmessgeräts oder eines Bearbeitungswerkzeugs einer In particular, as will be described in more detail below, after taking into account the results of the measurement of the movement error at least one working position and / or work orientation of a coordinate measuring device of a coordinate nmessgeräts or a machining tool a
Werkzeugmaschine ermittelt. Die Ermittlung erfolgt insbesondere in Bezug auf ein Werkstück, das mit der Drehvorrichtung gedreht werden soll. Die Drehung des Machine tool determined. The determination is made in particular with respect to a workpiece to be rotated with the rotating device. The rotation of the
Werkstücks kann vor, während und/oder nach der Vermessung des Werkstücks mittels der Koordinatenmesseinrichtung oder der Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeuges durchgeführt werden. Außerdem werden die Ergebnisse der Messung des Bewegungsfehlers der Drehvorrichtung bei der Ermittlung eines günstigen Drehpositionsmessortes für die Drehpositions-Messvorrichtung der Drehvorrichtung verwendet, insbesondere wie es zuvor beschrieben wurde. Dies bedeutet, dass die Messergebnisse des Bewegungsfehlers in zweifacher Weise verwendet werden, nämlich für die Einstellung des Drehpositionsmessoiles und für die Einstellung der Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der Koordinatenmesseinrichtung oder des Workpiece can be performed before, during and / or after the measurement of the workpiece by means of the coordinate measuring device or the machining of the workpiece by means of the machining tool. In addition, the results of the measurement of the movement error of the rotary device are used in the determination of a favorable rotational position measuring location for the rotational position measuring device of the rotary device, in particular as described above. This means that the measurement results of the motion error are used in two ways, namely for the adjustment of the Drehpositionsmessoiles and for the adjustment of the working position and / or working orientation of the coordinate measuring device or the
Bearbeitungswerkzeuges. Processing tool.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung bei der Bestimmung von Koordinaten eines It is another object of the present invention to provide a method of reducing errors of a rotary device in determining coordinates of a rotary device
Werkstücks oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks anzugeben, das geringen messtechnischen und konstruktiven Aufwand erfordert, um den Fehler der Specify workpiece or when machining a workpiece that requires little metrological and design effort to the error of
Drehvorrichtung in Bezug auf eine Welligkeitsanalyse rotationssymmetrischer Formen oder in Bezug auf die Erzeugung von wellenförmigen Abweichungen bei der Herstellung rotationssymmetrischer Formen gering zu halten. Insbesondere sollen die oben bereits beschriebenen Verfahrensweisen der Vermessung eines Werkstücks oder der Turning device with respect to a ripple analysis of rotationally symmetrical shapes or with respect to the generation of undulating deviations in the production of rotationally symmetrical shapes to keep low. In particular, the above-described methods of measuring a workpiece or the
Bearbeitung eines Werkstücks bei geringem Aufwand möglich sein. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Machining a workpiece with little effort be possible. Furthermore, it is an object of the present invention to provide an arrangement for carrying out the method.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass Drehvorrichtungen, insbesondere für Koordinaten messgerät e und Werkzeugmaschinen, in vielen Fällen verschiedene The invention is based on the recognition that rotating devices, in particular for coordinate measuring device e and machine tools, in many cases different
Fehlerquellen aufweisen, die zu verschiedenen Fehlerbeiträgen zum Gesamtfehler der Drehvorrichtung führen. Insbesondere sind diese verschiedenen Fehlerbeiträge translatorische Fehler, d.h. die Drehachse bewegt sich in geradliniger Richtung während der Drehbewegung, und rotatorische Fehler, d.h. die Drehachse ist abhängig von der Drehstellung der relativ zueinander drehbeweglichen Teile der Drehvorrichtung Have sources of error that contribute to different error contributions to the total error of Guide the turning device. In particular, these various error contributions are translational errors, ie the axis of rotation moves in a straight line direction during the rotational movement, and rotational errors, ie the axis of rotation is dependent on the rotational position of the relatively rotatable parts of the rotating device
unterschiedlich gegen die ideale, nicht veränderliche Drehachse geneigt und/oder verläuft in unterschiedlicher Weise windschief zu der idealen Drehachse, Die unterschiedlichen Fehlerbeiträge kompensieren sich oder verstärken sich, insbesondere je nach differently inclined to the ideal, non-variable axis of rotation and / or runs in different ways skewed to the ideal axis of rotation, the different error contributions compensate or reinforce, especially depending on
Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeuges der Werkzeugmaschine relativ zur Drehvorrichtung. Aber - wie oben erwähnt - auch der Drehpositionssensor, der die momentane Drehposition der relativ zueinander drehbaren Teile der Drehvorrichtung misst, kann diese Messung genauer oder weniger genau ausführen. Die Genauigkeit hängt davon ab, ob sich die unterschiedlichen Fehlerbeiträge an dem Ott, an dem der Drehpositionssensor die Drehposition misst, kompensieren oder verstärken. Working position and work orientation of the coordinate measuring device or the machining tool of the machine tool relative to the rotary device. But, as mentioned above, the rotational position sensor, which measures the instantaneous rotational position of the relatively rotatable parts of the rotating device, can perform this measurement more accurately or less accurately. The accuracy depends on whether the different error contributions on the Ott at which the rotational position sensor measures the rotational position compensate or amplify.
Außerdem beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass sich einzelne Fehlerquellen bei bestimmten Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen bzw. bei bestimmten In addition, the invention is based on the recognition that individual sources of error in certain working positions and work orientations or at certain
Drehpositionsmessorten des Drehpositionssensors geringer als bei anderen Drehpositionsmessorten the rotational position sensor less than others
Arbeitsausrichtungen und Arbeitspositionen bzw. bei anderen Drehpositionsmessorten auf den Fehler der Messung oder auf die Bearbeitung des Werkstücks auswirken. Z.B. kann die tatsächliche Drehachse der Drehvorrichtung um eine Taumelachse taumeln, die senkrecht zu der idealen Drehachse verläuft Die Taumelbewegung ist eine Working orientations and working positions or at other Drehpositionsmessorten affect the error of the measurement or on the machining of the workpiece. For example, For example, the actual rotational axis of the rotating device may tumble about a wobble axis that is perpendicular to the ideal axis of rotation. The wobbling motion is one
Drehbewegung des drehbeweglichen Teils der Drehvorrichtung um die Taumelachse. Dabei ändert sich der Taumelwinkel (der Winkel zwischen der realen und der idealen Drehachse) während einer Drehbewegung der Drehvorrichtung. Z. B. bei einer Messung oder Bearbeitung eines Werkstücks in einer Arbeitsausrichtung, die parallel zu der genannten Taumelachse verläuft und in axialer Richtung der idealen Drehachse versetzt ist (d.h. an einer anderen axialen Position als die Taumelachse), wirkt sich die Rotary movement of the rotatable part of the rotating device about the wobble axis. In this case, the wobble angle (the angle between the real and the ideal axis of rotation) changes during a rotational movement of the rotating device. For example, in a measurement or machining of a workpiece in a working orientation that is parallel to said wobble axis and offset in the axial direction of the ideal axis of rotation (i.e., at an axial position other than the wobble axis), the effect
Taumelbewegung lediglich geringfügig aus. Die radiale Position eines von der Tumbling only slightly off. The radial position of one of the
Drehvorrichtung gedrehten Werkstücks in der Arbeitsausrichtung ändert sich nicht. Turning device of rotated workpiece in the working orientation does not change.
Dagegen verändert sich aber die radiale Position des Werkstücks aufgrund der In contrast, however, changes the radial position of the workpiece due to the
Taumelbewegung bei einer Ausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeuges in der Richtung, die an derselben axialen Position wie die Arbeitsausrichtung senkrecht zu der idealen Drehachse und senkrecht zu der genannten Arbeitsausrichtung verläuft. Je nach axialem Abstand von der Taumelachse, um die die Taumelbewegung stattfindet (der axiale Abstand wird wie erwähnt in Richtung der idealen Drehachse bestimmt) wirkt sich dieser Fehler der Taumelbewegung stärker oder schwächer aus. Tumbling motion in an orientation of the coordinate measuring device or the machining tool in the direction which is at the same axial position as the working orientation perpendicular to the ideal axis of rotation and perpendicular to said working orientation. Depending on the axial distance from the wobble axis around which the Tumbling takes place (the axial distance is determined as mentioned in the direction of the ideal axis of rotation) affects this error of the tumbling motion stronger or weaker.
Um auf den weiter oben beschriebenen Fall der Bestimmung eines günstigen To the case described above the determination of a favorable
Drehpositionsmessortes zurückzukommen, liegen die Drehpositionsmessorte, die nicht zu einem Drehpositions-Messfehler aufgrund der Taumelbewegung führen, aus Sicht der Drehachse aber in der Richtung, die senkrecht zu der idealen Drehachse und senkrecht zu der genannten Arbeitsausrichtung verläuft. In order to return to the rotational position measurement location, the rotational position measurement locations which do not result in a rotational position measurement error due to the tumbling motion are viewed from the rotational axis in the direction perpendicular to the ideal rotational axis and perpendicular to said working orientation.
Ein Beitrag zur Lösung der o.g. Aufgabe besteht daher darin, zumindest eine A contribution to the solution of the o.g. Task is therefore, at least one
Arbeitsposition und/oder eine Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeuges zu ermitteln, für die der erwartete Fehler der Work position and / or a work orientation of the coordinate measuring device or the machining tool to determine the expected error of
Drehvorrichtung klein ist und/oder eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Bezüglich des Drehpositionsmessortes des Drehpositionssensors besteht ein Beitrag zur Lösung der Aufgabe darin, zumindest einen Drehpositionsmessort zu ermitteln, für den der erwartete Fehler der Drehvorrichtung klein ist und/oder eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Die vorgegebene Bedingung fordert z.B., dass der Fehler der Drehvorrichtung einen bestimmten Fehlerwert nicht erreicht oder nicht überschreitet, oder fordert eine bestimmte Ordnung der Welligkeit (s.o.). Insbesondere kann zumindest eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung bzw. ein Drehpositionsmessort ermittelt werden, für die/den der Fehler der Drehvorrichtung kleiner ist als für andere Arbeitspositionen und/oder Turning device is small and / or meets a predetermined condition. With respect to the Drehpositionsmessortes the rotational position sensor is a contribution to the solution of the task is to determine at least one Drehpositionsmessort for which the expected error of the rotating device is small and / or meets a predetermined condition. For example, the predetermined condition requires that the error of the rotary device not reach or exceed a certain error value, or require a certain order of ripple (see above). In particular, at least one working position and / or working orientation or a rotational position measuring location can be determined for which the error of the rotating device is smaller than for other working positions and / or
Arbeitsausrichtungen bzw. Drehpositionsmessorte. Working orientations or Drehpositionsmessorte.
Bei der Ermittlung der zumindest einen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung kann insbesondere eine vorgegebene Mess-Aufgabe zur Bestimmung von Koordinaten des Werkstücks oder eine vorgegebene Bearbeitungs-Aufgabe zur Bearbeitung des In the determination of the at least one working position and / or working orientation, in particular a predetermined measuring task for determining coordinates of the workpiece or a predetermined machining task for processing the
Werkstücks berücksichtigt werden. Z.B. kann die Aufgabe die Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeugs festlegen oder einen möglichen oder zulässigen Bereich für die Arbeitsausrichtung festlegen. Das gleiche kann für die Arbeitsposition gelten. Bezüglich der Arbeitsausrichtung werden zwei Workpiece are taken into account. For example, For example, the task may determine the work orientation of the coordinate measuring device or the machining tool, or set a possible or allowed working alignment range. The same can apply to the working position. Regarding work orientation, there are two
Arbeitsausrichtungen insbesondere als identisch angesehen, wenn sie parallel zueinander verlaufen, d.h. durch Parallelverschiebung miteinander zur Deckung gebracht werden können. Insbesondere kann die Arbeitsposition als axiale Arbeitsposition definiert sein, d.h. die Arbeitsposition wird als Koordinatenwert einer Koordinatenachse (z.B. z-Achse genannt) angegeben, die mit der idealen Drehachse zusammenfällt. Insbesondere in diesem Fall kann die Arbeitsausrichtung immer als senkrecht zu der idealen Drehachse verlaufend definiert sein, wenn z.B. Kräfte beim Antasten eines Werkstücks oder Working orientations in particular considered to be identical if they run parallel to each other, that can be brought together by parallel displacement with each other. In particular, the working position can be defined as an axial working position, ie the working position is used as the coordinate value of a coordinate axis (eg z-axis called), which coincides with the ideal axis of rotation. In particular, in this case, the work alignment can always be defined as extending perpendicular to the ideal axis of rotation, for example, when forces when probing a workpiece or
Bearbeiten eines Werkstücks senkrecht zur idealen Drehachse ausgeübt werden. Editing a workpiece perpendicular to the ideal axis of rotation to be exercised.
Bei der Ermittlung des zumindest einen Drehpositionsmessortes des In determining the at least one Drehpositionsmessortes of
Drehpositionssensors kann insbesondere eine vorgegebene Mess-Aufgabe zur  Drehpositionssensors can in particular a predetermined measurement task for
Bestimmung von Koordinaten eines mit dem drehbaren Teil der Drehvorrichtung drehbaren Werkstücks oder eine vorgegebene Bearbeitungs- Auf gäbe zur Bearbeitung eines mit dem drehbaren Teil der Drehvorrichtung drehbaren Werkstücks berücksichtigt werden, Soll beispielsweise gemäß der Aufgabe ein Ergebnis erzielt werden, das bezüglich einer Rotationssymmetrie um eine Symmetrieachse des Werkstücks, die idealer Weise mit der Drehachse der Drehvorrichtung übereinstimmt, möglichst geringe Determination of coordinates of a rotatable with the rotatable part of the rotating device workpiece or a predetermined processing on processing for processing a rotatable with the rotatable part of the rotating workpiece are taken into account, For example, according to the task a result can be achieved, with respect to a rotational symmetry about an axis of symmetry of the workpiece, which ideally coincides with the axis of rotation of the rotating device, as small as possible
Abweichungs-Amplituden in Bezug auf eine vorgegebene Ordnung (z. B. Ordnung drei» d.h. drei Maxima und drei Minima über einen Umlauf um die Symmetrieachse) oder in Bezug auf einen vorgegebenen Bereich von Ordnungen aufweist, dann kann der Ort des Drehpositionssensors so gewählt werden, dass der Drehpositions-Messfehler bezüglich dieser Mess-Aufgabe oder Bearbeitungs-Aufgabe an dem Ort minimal ist oder eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Deviation amplitudes with respect to a predetermined order (z. B. Procedure three "ie three peaks and three minima on a revolution around the axis of symmetry) or with respect to a predetermined range of systems having, the location of the rotational position sensor can be chosen so in that the rotational position measurement error with respect to this measurement task or machining task at the location is minimal or meets a predetermined condition.
Wenn in dieser Beschreibung von dem Drehpositions-Messfehler des In this description, when the rotational position measurement error of the
Drehpositionssensors die Rede ist» bezieht sich der Messfehler lediglich auf den Drehpositionssensors the speech is » refers to the measurement error only on the
Fehleranteil, der auf einer Bewegung der realen Drehachse der Drehvorrichtung relativ zu der idealen Drehachse der Drehvorrichtung beruht. Alle anderen Fehleranteile» insbesondere der Fehleranteil der Drehpositions-Messvorrichtung, der auch bei einer idealen Drehbewegung der Drehvorrichtung aufgrund eines inhärenten Fehlers der Messvorrichtung (zum Beispiel Unregelmäßigkeiten der Strichteilung einer Strichscheibe) auftritt, der Fehleranteil aufgrund einer exzentrischen Positionierung der Drehachse (insbesondere aufgrund einer exzentrischen Drehlagerung zur Lagerung der Error component based on a movement of the real axis of rotation of the rotating device relative to the ideal axis of rotation of the rotating device. All the other error components' particularly the error component of the rotational position measuring device, which because of an inherent error of the measuring device also occurs at an ideal rotational movement of the rotating device (for example, irregularities in the line dividing a line disk), the error component due to eccentric positioning of the axis of rotation (in particular due to an eccentric Drehlagerung for storage of
Drehbewegung der Drehachse) und der Fehleranteil aufgrund einer exzentrischen Positionierung eines drehbaren Teils der Drehposition-Messvorrichtung» werden dabei nicht betrachtet Rotational movement of the rotation axis) and the error component due to an eccentric positioning of a rotatable part of the rotational position measuring device " are not considered
Z.B kann ein Bearbeitungswerkzeug lediglich in einer bestimmten Arbeitsausrichtung an der Werkzeugmaschine betrieben werden. Entsprechend kann die Beweglichkeit eines taktilen oder optischen Tasters eines Koordinatenmessgeräts, mit dem ein Werkstück vermessen werden soll, z.B. aus Gründen der Reduzierung des Messfehlers so eingeschränkt sein, dass lediglich eine Arbeitsausrichtung oder ein kleiner Bereich von verschiedenen Arbeitsausrichtungen möglich ist. Abhängig von dem zu vermessenden oder zu bearbeitenden Werkstück kann es alternativ oder zusätzlich lediglich möglich sein, die Koordinaten-Messeinrichtung oder das Bearbeitungswerkzeug in einer bestimmten Arbeitsposition oder in einem bestimmten Bereich von Arbeitspositionen relativ zu der Drehvorrichtung anzuordnen. Wenn es sich z.B. um ein sehr langes For example, a machining tool can only be operated in a certain working orientation on the machine tool. Accordingly, the mobility of a tactile or optical probes of a coordinate measuring machine, with which a workpiece is to be measured, for example, be limited for reasons of reducing the measurement error so that only a work orientation or a small range of different working orientations is possible. Depending on the workpiece to be measured or machined, it may alternatively or additionally only be possible to arrange the coordinate measuring device or the machining tool in a specific working position or in a specific range of working positions relative to the rotary device. For example, if it is a very long one
Werkstück handelt, dessen Ende vermessen werden soll und das in axialer Richtung der Drehachse der Drehvorrichtung auszurichten ist, kann das Ende des Werkstücks z.B. entweder sehr dicht an einer Halterung der Drehvorrichtung oder sehr weit weg von dieser Halterung angeordnet werden. Workpiece whose end is to be measured and which is to be aligned in the axial direction of the rotation axis of the rotating device, the end of the workpiece, for. either very close to a holder of the rotating device or very far away from this holder can be arranged.
Es soll daher nochmals betont werden, dass sowohl die Arbeitsposition als auch die Arbeitsausichtung auf die Drehvorrichtung bezogen sind und nicht, auf das Werkstück. Bezüglich der Fehler der Drehvorrichtung kommt es meist ausschließlich oder It should therefore be emphasized again that both the working position and the work orientation are related to the rotating device and not on the workpiece. Regarding the errors of the rotating device, it is usually exclusively or
überwiegend auf diese Arbeitsposition und/oder diese Arbeitsausrichtung bezüglich der Drehvorrichtung an. Darüber hinaus kann es noch weitere Einflüsse auf den Fehler der Drehvorrichtung geben, z.B. das Gewicht des Werkstücks, das Trägheitsmoment des Werkstücks, die Kraft, die die Koordinaten-Messeinrichtung oder das predominantly on this working position and / or this work orientation with respect to the rotating device. In addition, there may be other influences on the error of the rotary device, e.g. the weight of the workpiece, the moment of inertia of the workpiece, the force that the coordinate measuring device or the
Bearbeitungswerkzeug auf das Werkstück ausübt, andere Parameter der Machining tool applies to the workpiece, other parameters of the
Vermessung/Bearbeitung des Werkstücks (z. B. Schnitttiefe des Werkzeugs) und/oder die Drehgeschwindigkeit, mit der die Drehvorrichtung das Werkstück dreht. Bei einer Measurement / machining of the workpiece (eg cutting depth of the tool) and / or the rotational speed with which the rotating device rotates the workpiece. At a
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann zumindest einer dieser zusätzlichen Einflussfaktoren und/oder jede beliebige Kombination dieser Einflussfaktoren in die Ermiilung des Fehlers der Drehvorrichtung bei der jeweiligen Arbeitsausrichtung und/oder Arbeitsposition eingehen. Z.B. kann eine Messung des Fehlers der Drehvorrichtung durchgeführt werden, während der jeweilige Einflussfaktor oder die jeweilige Kombination von Einflussfaktoren wirkt. Embodiment of the present invention, at least one of these additional factors and / or any combination of these factors in the award of the error of the rotating device at the respective work orientation and / or working position to go. For example, For example, a measurement of the error of the rotary device can be carried out while the respective influencing factor or the respective combination of influencing factors is effective.
In vielen Fällen trägt der translatorische Fehler von Drehvorrichtungen weniger zum Gesamtfehler der Drehvorrichtung bei als der rotatorische Fehler, der auf eine Verkippung (Taumeln) der tatsächlichen Drehachse relativ zur idealen Drehachse zurückzuführen ist. In Analogie zu den Hebelgesetzen der Mechanik wirkt sich der rotatorische Fehler umso stärker aus je größer der Abstand {in axialer Richtung der Drehachse) zur Taumelachse ist. Wie oben erwähnt, verändert sich der Taumelwinkel während der Drehbewegung der Drehvorrichtung, Fehlerbeiträge aufgrund von einem konstanten, sich mit der In many cases, the translational error of rotary devices contributes less to the overall error of the rotary device than the rotational error due to a tilting (tumbling) of the actual axis of rotation relative to the ideal axis of rotation. In analogy to the leverage laws of mechanics, the greater the distance (in the axial direction of the axis of rotation) to the wobble axis, the greater the effect of the rotational error is. As mentioned above, the wobble angle during the rotational movement of the rotary device, error contributions due to a constant, varies with the
Drehbewegung nicht ändernden Kippwinkel» können auf einfache Weise ermittelt und z.B. korrigiert werden, indem die Ausrichtung der realen, gekippten Drehachse so verändert wird, dass sie mit der idealen Drehachse zusammenfällt. Rotational motion non-changing tilt angle » can be easily determined and corrected, for example, by changing the orientation of the real, tilted axis of rotation so that it coincides with the ideal axis of rotation.
Die Ermittlung der bezüglich des Fehlers der Drehvorrichtung günstigen Arbeitspositionen und Arbe itsau srichtu ngen hat nicht nur den Vorteil reduzierter Fehler, sondern lässt sich, wie im Folgenden beschrieben wird, auch mit besonders geringem Messaufwand bestimmen. Da mit reduziertem Fehler Koordinaten von Werkstücken gemessen werden können oder Werkstücke bearbeitet werden können, kann auch der konstruktive Aufwand für die Drehvorrichtungen reduziert werden. The determination of the favorable with respect to the error of the rotating device working positions and working arrangements not only has the advantage of reduced errors, but can, as will be described below, also determine with very little measurement effort. Since with reduced error coordinates of workpieces can be measured or workpieces can be edited, the design effort for the rotating devices can be reduced.
Vorzugsweise wird der Fehler der Drehvorrichtung nicht für alle möglichen Preferably, the error of the rotary device is not for all possible
Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeugs gemessen und/oder vorzugsweise wird der Fehler der Drehvorrichtung nicht für alle Arbeitsposition(en) und/oder Arbeitsausrichtung(en) gemessen, die bei einer vorgegebenen Mess-Aufgabe oder einer vorgegebenen Working positions and / or working orientations of the coordinate measuring device or the machining tool measured and / or preferably, the error of the rotating device is not measured for all working position (s) and / or work orientation (s) that at a given measurement task or a predetermined
Bearbeitungs- Auf gäbe vorkommt/vorkommen. Vielmehr wird bevorzugt, dass der Fehler der Drehvorrichtung lediglich für einige Drehstellungen der Drehvorrichtung und lediglich für wenige, z.B. zwei axiale (bezogen auf die Drehachse der Drehvorrichtung}, Processing issues occur / occur. Rather, it is preferred that the error of the rotary device be limited to only a few rotational positions of the rotary device and only a few, e.g. two axial (relative to the axis of rotation of the rotary device},
Messpositionen gemessen wird. Zumindest wird der Fehler für jede axiale Position für zumindest zwei Drehstellungen der Drehvorrichtung gemessen. Alternativ kann der Fehler der Drehvorrichtung zum Beispiel an zumindest einer axialen Position der Drehachse kontinuierlich oder quasi kontinuierlich während einer Drehbewegung des drehbaren Teils der Drehvorrichtung gemessen werden. Dies ist zum Beispiel unter Verwendung von kapazitiven oder optischen Messsensoren möglich, die die Position oder die Measuring positions is measured. At least the error is measured for each axial position for at least two rotational positions of the rotating device. Alternatively, the error of the rotary device may be measured, for example, at at least one axial position of the rotation axis continuously or quasi continuously during a rotational movement of the rotary part of the rotary device. This is possible, for example, by using capacitive or optical measuring sensors which detect the position or the
Relativposition eines gemeinsam mit dem drehbaren Teil der Drehvorrichtung drehenden Prüfkörpers (auch Kalibrierkörper genannt) messen. Vorzugsweise wird der Fehler der Drehachse in jedem Fall so gemessen, dass alle Fehlerquellen oder alle wesentlichen Fehlerquellen berücksichtigt werden. Wesentlich ist eine Fehlerquelle, wenn sie einen wesentlichen Beitrag zu dem Gesamtfehler der Drehvorrichtung liefert oder liefern kann. Measure relative position of a rotating together with the rotatable part of the rotating test specimen (also called calibration). In any case, the error of the axis of rotation is preferably measured in such a way that all error sources or all significant error sources are taken into account. What is important is a source of error if it can provide or provide a substantial contribution to the total error of the turning device.
Insbesondere wird der Bewegungsfehler der Drehvorrichtung bezüglich sämtlicher Freiheitsgrade der Abweichungen zwischen der realen Drehbewegung und der idealen Drehbewegung gemessen, optional mit Ausnahme des translatorischen Freiheitsgrades in Richtung der Drehachse. In einem Abschnitt in axialer Richtung der Drehachse, der keine Drehlager aufweist, die die Drehbewegung lagern, sind fünf (oder optional vier) In particular, the motion error of the rotary device with respect to all degrees of freedom of the deviations between the real rotary motion and the ideal Rotational motion measured, optionally with the exception of the translational degree of freedom in the direction of the axis of rotation. In a section in the axial direction of the rotation axis, which has no pivot bearing, which store the rotational movement, are five (or optionally four)
Freiheitsgrade des Bewegungsfehlers zu erfassen, nämlich sämtliche drei To detect degrees of freedom of motion error, namely all three
translatorischen Freiheitsgrade oder optional die zwei translatorische Freiheitsgrade quer zur Drehachse und die rotatorischen Freiheitsgrade bezüglich zweier Rotationsachsen, die quer zur Drehachse verlaufen. Der rotatorische Freiheitsgrad um die Drehachse ist erwünscht und daher nicht dem Bewegungsfehler zuzuordnen. Z.B. kann ein solcher axialer Abschnitt der Drehvorrichtung so vermessen werden, wie noch anhand der beigefügten Figuren erläutert wird. translational degrees of freedom or optionally the two translational degrees of freedom transverse to the axis of rotation and the rotational degrees of freedom with respect to two axes of rotation which extend transversely to the axis of rotation. The rotational degree of freedom about the axis of rotation is desirable and therefore not attributable to the movement error. For example, For example, such an axial section of the rotating device can be measured as will be explained with reference to the attached figures.
Eine Variante besteht darin, die rotatorischen Freiheitsgrade durch Messung der A variant consists in the rotational degrees of freedom by measuring the
Abweichungen in axialer Richtung an verschiedenen Stellen eines Messkörpers zu messen (zum Beispiel eines scheibenförmigen, insbesondere rotationssymmetrischen Messkörpers, an dessen Außenumfang auch translatorische Freiheitsgrade in radialer Richtung gemessen werden können). Treten an den verschiedenen Stellen Deviations in the axial direction to be measured at different points of a measuring body (for example, a disc-shaped, in particular rotationally symmetric measuring body on the outer circumference and translational degrees of freedom in the radial direction can be measured). Kicking in the different places
unterschiedliche Abweichungen in axialer Richtung auf, dann beruht dies auf einem rotatorischen Bewegungsfehler um zumindest eine Rotationsachse, die quer zur different deviations in the axial direction, this is based on a rotational motion error about at least one axis of rotation, transverse to
Drehachse verläuft. Unter der axialen Richtung wird in dieser Beschreibung, soweit nichts anderes explizit angegeben ist, immer eine Richtung verstanden, die parallel zur Rotary axis runs. Unless otherwise explicitly stated, the axial direction in this description is always understood to mean a direction parallel to
Drehachse verläuft oder mit der Richtung der Drehachse übereinstimmt. Der Rotary axis runs or coincides with the direction of the axis of rotation. Of the
scheibenförmige Messkörper kann zum Beispiel ein integrierter Teil eines Drehtisches sein, zum Beispiel der scheibenförmige Teil, der die Drehtischoberfläche zum Tragen des zu drehenden Werkstücks bildet. Alternativ kann ein anderer drehbarer Teil des Disk-shaped measuring bodies may for example be an integrated part of a turntable, for example the disc-shaped part which forms the turntable surface for supporting the workpiece to be rotated. Alternatively, another rotatable part of the
Drehtisches, der insbesondere eine sich senkrecht zur Drehachse verlaufende ebene Oberfläche hat (z. B. die so genannte Planscheibe des Drehtisches) als Messkörper genutzt werden. Eine ebene Oberfläche dieses Messkörpers oder eines anderen Turntable, which in particular has a flat surface extending perpendicular to the axis of rotation (eg the so-called face plate of the turntable) can be used as a measuring body. A flat surface of this measuring body or another
Messkörpers kann Abweichungen von dem idealen ebenen Verlauf aufweisen. Vor während oder nach der Messung des Bewegungsfehler der Drehvorrichtung, bei der unter Verwendung der ebenen Oberfläche gemessen wird, können bekannte Abweichungen von dem idealen ebenen Verlauf korrigiert werden. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Messung des Bewegungsfehlers verbessert. Measuring body may have deviations from the ideal flat course. Before or after the measurement of the movement error of the rotary device, which is measured using the flat surface, known deviations from the ideal flat course can be corrected. In this way, the accuracy of the measurement of the motion error is improved.
Wenn jedoch Bewegungsfehler der Drehvorrichtung betrachtet werden und vermessen werden sollen, die einen axialen Abschnitt der Drehvorrichtung betreffen, welcher zumindest ein Drehlager zur Lagerung der Drehbewegung der Drehvorrichtung aufweist, kann es zu Zwangskräften aufgrund der Drehlagerung kommen. Die Drehvorrichtung kann daher abhängig von diesen Zwangskräften unter Umständen nicht mehr als biegesteif angesehen werden, wie es in axialen Abschnitten ohne Drehlagerung in der Regel der Fall ist. Die Messung der Freiheitsgrade des Bewegungsfehlers auf einer axialen Seite eines Drehlagers kann daher nicht oder nicht in allen Fällen auf den Bewegungsfehler auf der gegenüberliegenden axialen Seite des Drehlagers übertragen werden. Unter Umständen ist der Bewegungsfehler daher auf beiden axialen Seiten des Drehlagers der Drehvorrichtung hinsichtlich einiger oder aller Freiheitsgrade der However, if movement errors of the rotary device are to be considered and measured concerning an axial portion of the rotary device, which has at least one pivot bearing for supporting the rotational movement of the rotating device, it can lead to constraining forces due to the pivot bearing. Depending on these constraining forces, the rotating device may therefore no longer be regarded as rigid, as is generally the case in axial sections without pivotal mounting. The measurement of the degrees of freedom of the movement error on one axial side of a pivot bearing can therefore not be transferred or not in all cases to the motion error on the opposite axial side of the pivot bearing. Under certain circumstances, the movement error is therefore on both axial sides of the pivot bearing of the rotating device with respect to some or all degrees of freedom
Bewegung zu messen, bevor daraus der günstige Drehpositionsmessort und/oder die Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung ermittelt werden kann. Alternativ kann der Bewegungsfehler lediglich auf einer axialen Seite des Drehlagers gemessen werden und nur auf dieser axialen Seite ein Drehpositionsmessort ermittelt werden. Measure movement before it can be determined from the favorable Drehpositionsmessort and / or the working position and / or work orientation. Alternatively, the movement error can only be measured on one axial side of the rotary bearing and a rotational position measuring location can only be determined on this axial side.
Auf Ausführungsbeispiele der Messanordnung wird noch näher eingegangen, Z.B. kann ein Kalibrierkörper zur Durchführung der Messung an dem drehbaren Teil der Embodiments of the measuring arrangement will be discussed in more detail, for example. a calibration body for performing the measurement on the rotatable part of
Drehvorrichtung angeordnet werden, wobei der Kalibrierkörper an zumindest zwei verschiedenen axialen Positionen einen bezüglich der realen Drehachse Rotating device are arranged, wherein the calibration at at least two different axial positions with respect to the real axis of rotation
rotationssymmetrischen Messkörper aufweist und wobei bei verschiedenen Has rotationally symmetric measuring body and wherein at different
Drehstellungen des drehbaren Teils der Drehvorrichtung jeweils an den axialen Rotary positions of the rotatable part of the rotating device respectively at the axial
Positionen der Messkörper deren radiale Position in zwei verschiedenen, einander kreuzenden Richtungen gemessen werden. Auf diese Weise können an den axialen Messpositionen unmittelbar die von der Drehstellung abhängigen radialen Positionen gemessen werden und daraus auch die Verkippung der realen Drehachse relativ zur idealen Drehachse ermittelt werden, z.B. jeweils für die einzelnen Drehstellungen. Statt eines einzigen Kalibrierkörpers kann auch eine Anordnung von mehreren Kalibrierkörpern verwendet werden. Statt des zuvor beschriebenen Kalibrierkörpers kann z.B. auch ein anderer Kalibrierkörper verwendet werden, z.B. eine Mehrzahl von Kalibrierkugeln, die etwa an der gleichen axialen Position der Drehachse nebeneinander angeordnet sind und miteinander verbunden sind, z.B. in Form einer so genannten Kugelplatte, Mit an sich bereits bekannten Messverfahren können die Positionen der Kugelmittelpunkte der Kugeln im Raum (d.h. deren dreidimensionale Koordinaten) gemessen werden, und zwar für verschiedene Drehstellungen der Drehvorrichtung. Durch die Messungen werden gemessene Fehler der Drehvorrichtung erhalten. Aus diesen gemessenen Fehlern können nun erwartete Fehler der Drehvorrichtung ermittelt werden, die jeweils für eine Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung einer Koordinaten- Messeinrichtung oder eines Bearbeitungswerkzeugs einer Werkzeugmaschine erwartet werden. Dabei kann insbesondere zwischen gemessenen Fehlerwerten interpoliert werden und/oder extrapoliert werden. Außerdem kann zwischen bereits ermittelten erwarteten Fehlerwerten interpoliert und/oder extrapoliert werden. Im Ergebnis erhält man z.B. für einen Bereich möglicher Arbeitspositionen und/oder für einen Bereich möglicher Arbeitsausrichtungen der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Positions of the measuring bodies whose radial position in two different, intersecting directions are measured. In this way, the radial positions which are dependent on the rotational position can be measured directly at the axial measuring positions, and the tilting of the real axis of rotation relative to the ideal rotational axis can also be determined therefrom, for example for the individual rotational positions. Instead of a single calibration body, an arrangement of several calibration bodies can also be used. Instead of the calibration body described above, for example, another calibration can be used, for example, a plurality of Kalibrierkugeln, which are arranged approximately at the same axial position of the axis of rotation adjacent to each other and connected to each other, for example in the form of a so-called ball plate, with already known per se Measuring methods, the positions of the ball centers of the balls in space (ie their three-dimensional coordinates) are measured, for different rotational positions of the rotating device. By the measurements, measured errors of the rotary device are obtained. From these measured errors now expected errors of the rotating device can be determined, which are each expected for a working position and work orientation of a coordinate measuring device or a machining tool of a machine tool. In particular, it is possible to interpolate and / or extrapolate between measured error values. In addition, it is possible to interpolate and / or extrapolate between already determined expected error values. As a result, one obtains eg for a range of possible working positions and / or for a range of possible working orientations of the coordinate measuring device or the
Bearbeitungswerkzeuges jeweils den erwarteten Fehler der Drehvorrichtung. Aus dem erwarteten Fehler, der an den Messpunkten der Fehlermessung gleich dem gemessenen Fehler sein kann, kann nun zumindest eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung ermittelt werden, insbesondere wie oben bereits allgemein für den Fehler der Machining tool each the expected error of the rotating device. From the expected error, which may be equal to the measured error at the measuring points of the error measurement, at least one working position and / or working orientation can now be determined, in particular as already generally stated above for the error of
Drehvorrichtung beschrieben. Turning device described.
Insbesondere wird Folgendes vorgeschlagen: Ein Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung bei der Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks, wobei die Drehvorrichtung eine Drehbewegung des Werkstücks um eine Drehachse der Drehvorrichtung während der Bestimmung der Koordinaten oder während der Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Specifically, there is proposed: A method for reducing errors of a rotary device in determining coordinates of a workpiece or machining a workpiece, wherein the rotary device rotates the workpiece about an axis of rotation of the rotary device during the determination of the coordinates or during machining of the workpiece and wherein the method comprises the following steps:
- Fehler der Drehvorrichtung aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung der Drehachse andererseits (im Folgenden: Bewegungsfehler der Drehvorrichtung) werden in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen zweier relativ zueinander um die Drehachse drehbeweglicher Teile der Drehvorrichtung, gemessen und es werden entsprechende Fehlermesswerte erhalten,  Errors of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of the rotation axis on the other hand (hereinafter: movement errors of the rotary device) are in a range of rotation angles, i. at different rotational positions of two rotatable relative to each other about the axis of rotation parts of the rotating device, measured and it will receive corresponding error measurements,
- aus den Fehlermesswerten werden gefilterte erwartete Fehlerwerte der  the error measurement values filter the expected expected error values
Drehvorrichtung ermittelt, die für eine Mehrzahl von relativen Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen einer Koordinaten-Messeinrichtung zur Bestimmung der Koordinaten des Werkstücks oder eines Bearbeitungswerkzeug einer  Rotary device determines which of a plurality of relative working positions and working orientations of a coordinate measuring device for determining the coordinates of the workpiece or a machining tool
Werkzeugmaschine zur Bearbeitung des Werkstücks einerseits und der  Machine tool for machining the workpiece on the one hand and the
Drehvorrichtung andererseits erwartet werden, und zwar gefiltert über zumindest einen vorgegebenen Bereich der Anzahl von Wellen der Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung der On the other hand, rotating means may be expected to be filtered over at least a predetermined range of the number of waves of the deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal alignment of the
Drehachse andererseits über einen vollständigen Umlauf oder einen Teil eines Umlaufs einer Drehbewegung der Drehvorrichtung,  On the other hand, about a complete revolution or a part of one revolution of a rotational movement of the rotating device,
- aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten der Drehvorrichtung wird zumindest eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeug ermittelt, für die der gefilterte erwartete Fehlerwert der Drehvorrichtung bei einer vorgegebenen Mess-Aufgabe zur Bestimmung von Koordinaten des Werkstücks oder einer vorgegebenen Bearbeitungs-Aufgabe zur Bearbeitung des Werkstücks  from the filtered expected error values of the rotary device, at least one working position and / or working orientation of the coordinate measuring device or the machining tool is determined, for which the filtered expected error value of the rotary device for a given measurement task for determining coordinates of the workpiece or a predetermined processing Task for machining the workpiece
o kleiner ist als für andere Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen und/oder  o is smaller than for other job positions and / or work orientations and / or
o eine vorgegebene Bedingung erfüllt.  o met a given condition.
Außerdem wird vorgeschlagen; Eine Anordnung zum Reduzieren von Fehlem einer Drehvorrichtung bei der Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks, wobei die Drehvorrichtung eine Drehbewegung des Werkstücks um eine Drehachse der Drehvorrichtung während der Bestimmung der Koordinaten oder während der Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht, und wobei die Anordnung Folgendes aufweist: It is also proposed; An arrangement for reducing errors of a rotary device in determining coordinates of a workpiece or machining a workpiece, the rotary device allowing rotational movement of the workpiece about a rotation axis of the rotary device during the determination of the coordinates or during machining of the workpiece, and wherein the Arrangement comprising:
- eine Messanordnung, die ausgestaltet ist, Fehler der Drehvorrichtung aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung der Drehachse andererseits in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen zweier relativ zueinander um die Drehachse drehbeweglicher Teile der Drehvorrichtung, zu messen und entsprechende  a measuring arrangement which is configured, errors of the rotary device due to deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of the rotation axis on the other hand in a range of rotation angles, i. at different rotational positions of two relatively rotatable relative to each other about the axis of rotation parts of the rotating device to measure and corresponding
Fehlermesswerte an eine Prognoseeinrichtung auszugeben,  Output error measurements to a forecasting device,
- die Prognoseeinrichtung, die ausgestaltet ist, aus den Fehlermesswerten gefilterte erwartete Fehlerwerte der Drehvorrichtung zu ermitteln, die für eine Mehrzahl von relativen Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen einer Koordinaten- Messeinrichtung zur Bestimmung der Koordinaten des Werkstücks oder eines Bearbeitungswerkzeug einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung des Werkstücks einerseits und der Drehvorrichtung andererseits erwartet werden, und zwar gefiltert über zumindest einen vorgegebenen Bereich der Anzahl von Wellen der  the prediction device, which is designed to determine from the error measurement values filtered expected error values of the rotary device which are suitable for a plurality of relative working positions and working orientations of a coordinate measuring device for determining the coordinates of the workpiece or a machining tool of a machine tool for machining the workpiece on the one hand and On the other hand, the rotating device may be expected to be filtered over at least a predetermined range of the number of waves
Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung der Drehachse andererseits über einen vollständigen oder Teil eines Umlaufs einer Drehbewegung der Drehvorrichtung, Deviations between actual positions and actual orientations the axis of rotation, on the one hand, and corresponding ideal positions and an ideal orientation of the axis of rotation, on the other hand, over a full or part of one revolution of a rotary movement of the rotary device,
- eine Ermittlungseinrichtung, die ausgestaltet ist, aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten der Drehvorrichtung zumindest eine Arbeitsposition und/oder  a determination device, which is configured, from the filtered expected error values of the rotary device at least one working position and / or
Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des  Working orientation of the coordinate measuring device or the
Bearbeitungswerkzeug zu ermitteln, für die der gefilterte erwartete Fehlerwert der Drehvorrichtung bei einer vorgegebenen Mess-Aufgabe zur Bestimmung von Koordinaten des Werkstücks oder einer vorgegebenen Bearbeitungs-Aufgabe zur Bearbeitung des Werkstücks  Determine a machining tool for which the filtered expected error value of the rotating device in a given measurement task for determining coordinates of the workpiece or a predetermined machining task for machining the workpiece
o kleiner ist als für andere Arbeitspositionen und oder Arbeitsausrichtungen und/oder  o is smaller than for other job positions and / or work orientations and / or
o eine vorgegebene Bedingung erfüllt.  o met a given condition.
Jeder der gefilterten erwarteten Fehlerwerte der Drehvorrichtung ist für eine der Mehrzahl von relativen Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen der Koordinaten- Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeugs gültig» d.h. einer Arbeitsposition» einer Arbeitsausrichtung oder einer Kombination einer Arbeitsposition mit einer Each of the filtered expected error values of the rotary device is valid for one of the plurality of relative working positions and working orientations of the coordinate measuring device or the machining tool " ie a working position " of a work alignment or a combination of a work position with a
Arbeitsausrichtung zugeordnet. Assigned to work orientation.
Insbesondere wird die ermittelte Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der In particular, the determined work position and / or work orientation of the
Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeug eingestellt, das heißt die Koordinaten-Messeinrichtung oder das Bearbeitungswerkzeug hat nach der Einstellung diese Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung. Coordinate measuring device or the machining tool set, that is, the coordinate measuring device or the machining tool has after setting this working position and / or work orientation.
Die Optimierung der Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung hat den Vorteil, dass die Genauigkeit von Welligkeitsanalysen erheblich gesteigert werden kann. Ist der maximal zulässige Fehler aufgrund einer Welligkeit sehr klein, kann dieser Fehler bereits aufgrund einer ungünstigen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung erreicht werden. Die Erfindung ermöglicht es, eine solche ungünstige Anordnung zu vermeiden. The optimization of the working position and / or work orientation has the advantage that the accuracy of ripple analyzes can be significantly increased. If the maximum permissible error due to a ripple is very small, this error can already be achieved due to an unfavorable working position and / or work orientation. The invention makes it possible to avoid such an unfavorable arrangement.
Insbesondere kann die Messeinrichtung, die die Bewegungsfehler der Drehvorrichtung misst, Teil des Koordinatenmessgeräts sein, das die Koordinaten-Messeinrichtung aufweist, deren günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung ermittelt wird. Zum Beispiel tastet die Koordinaten-Messeinrichtung bei verschiedenen Drehpositionen der Drehvorrichtung und verschiedenen Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen einen Messkörper ab, der an der Drehvorrichtung angeordnet ist, und das In particular, the measuring device which measures the movement errors of the rotary device can be part of the coordinate measuring machine which has the coordinate measuring device whose favorable working position and / or working orientation is determined. For example, the coordinate measuring device at different rotational positions of the Turning device and various working positions and / or working orientations from a measuring body, which is arranged on the rotating device, and the
Koordinatenmessgerät ermittelt auf diese Weise die Bewegungsfehler. Ferner kann das Koordinatenmessgerät die Prognoseeinrichtung und die Ermittlungseinrichtung aufweisen. Dies gilt nicht nur für die Berechnung von gefilterten erwarteten Fehlerwerten, sondern auch für eine Variante der Berechnung erwarteter Fehlerwerte, die ohne eine Filterung gemäß einem vorgegebenen Bereich der Ordnung der Welligkeit oder ganz ohne Coordinate measuring device determined in this way the movement errors. Furthermore, the coordinate measuring machine can have the prediction device and the determination device. This applies not only to the calculation of filtered expected error values, but also to a variant of the calculation of expected error values without filtering according to a predetermined range of the order of the ripple or completely without
Filterung auskommt. Solche erwarteten Fehlerwerte können ebenfalls dazu genutzt werden, eine günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung zu ermitteln. Die oben genannten Verfahrensschritte können mit Ausnahme des Schritts der Filterung und der damit verbundenen Schritte (wie Transformation in den Frequenzraum und Filtering gets by. Such expected error values may also be used to determine a favorable work position and / or work orientation. With the exception of the filtering step and the associated steps (such as transformation into the frequency domain and
Rücktransformation) in gleicher Weise ausgeführt werden. Reverse transformation) are carried out in the same way.
Diese Ausgestaltung der Anordnung bzw. diese Ausgestaltung des Verfahrens löst das folgende Problem; Wie oben erwähnt ist es möglich, Fehler einer Drehvorrichtung (z.B. eines Drehtischs, auf dem ein zu vermessendes Werkstück angeordnet werden kann) zu ermitteln und während des Betriebes einer Anordnung mit einem Koordinatenmessgerät und der Drehvorrichtung rechnerisch zu korrigieren. Allerdings gibt es This embodiment of the arrangement or this embodiment of the method solves the following problem; As mentioned above, it is possible to detect errors of a rotary device (e.g., a turntable on which a workpiece to be measured can be placed) and to computationally correct them during operation of a coordinate measuring machine and the rotary device. However there is
Koordinatenmessgeräte (und dementsprechend auch Werkzeugmaschinen), die keine Funktionen zur rechnerischen Korrektur der Fehler der Drehvorrichtung aufweisen. In einem anderen Fall sollen die Kosten für den hohen Aufwand der rechnerischen Korrektur vermieden werden. Coordinate measuring machines (and accordingly also machine tools), which have no functions for the computational correction of the errors of the rotating device. In another case, the cost of the high cost of computational correction should be avoided.
Gemäß der Erfindung ist es aber möglich, die Steuerung des Koordinate nmessgeräts so auszugestalten, dass sie die Funktionen der Messeinrichtung zur Messung der According to the invention, it is possible to design the control of the coordinate nmessgeräts so that they the functions of the measuring device for measuring the
Bewegungsfehler der Drehvorrichtung steuern kann. Insbesondere kann die Steuerung des Koordinatenmessgeräts eine entsprechende Software aufweisen. Ferner kann die Steuerung, z.B. wiederum durch entsprechende Software, dazu in die Lage versetzt werden, die Funktionen der Prognoseeinrichtung und der Ermittlungseinrichtung zu steuern und/oder auszuführen. Die Erfindung reduziert' aber nicht nur in diesem Fall den Aufwand für eine Reduktion der Fehler einer Drehvorrichtung. Vielmehr kann Can control motion error of the rotary device. In particular, the control of the coordinate measuring machine may have corresponding software. Furthermore, the controller, for example, in turn, by appropriate software, to be able to control the functions of the forecasting device and the detection device and / or execute. The invention reduces' but not only in this case the cost of a reduction in the errors of a rotary device. Rather, it can
insbesondere der Aufwand für die Messung des Bewegungsfehlers reduziert werden, indem der Bewegungsfehler wie an anderer Stelle in dieser Beschreibung erwähnt gemessen wird und daraus die günstige Anordnung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeugs und/oder der günstige Drehpositionsmessort ermittelt wird. Insbesondere ist es auch möglich, die Erfindung zusätzlich zu einer vorhergehenden rechnerischen Korrektur der Fehler der Drehvorrichtung auszuführen. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit erreicht, da insbesondere Restfehler der rechnerischen Korrektur, die im Bereich von 5 % des Gesamtfehlers liegen, noch weiter reduziert werden können. In particular, the effort for the measurement of the motion error can be reduced by measuring the movement error as mentioned elsewhere in this description and determines the favorable arrangement of the coordinate measuring device or the machining tool and / or the favorable Drehpositionsmessort becomes. In particular, it is also possible to carry out the invention in addition to a previous computational correction of the errors of the rotary device. As a result, a particularly high accuracy is achieved, since in particular residual errors of the computational correction, which are in the range of 5% of the total error, can be further reduced.
Mit der Integration der Messeinrichtung, der Prognoseeinrichtung und der With the integration of the measuring device, the forecasting device and the
Ermittlungseinrichtung kann daher der Nachteil überwunden werden, dass ein Determination device can therefore be overcome the disadvantage that a
Koordinatenmessgerät nicht für den Empfang von Korrekturdaten zur Korrektur des Fehlers der Drehvorrichtung in der Lage ist. Coordinate measuring device is not capable of receiving correction data to correct the error of the rotary device.
Generell, nicht nur bei Integration der Messeinrichtung in ein Koordinatenmessgerät, hat die Erfindung den Vorteil, dass eine günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung nicht nur dort liegen kann, wo der Bewegungsfehler der Drehvorrichtung auch gemessen wurde. Vielmehr können aus den Messwerten des Bewegungsfehlers auch für andere Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen erwartete Fehlerwerte berechnet werden. Dadurch kann vermieden werden, dass als zu erwartender Fehler lediglich Werte aus der Spezifikation der Drehvorrichtung angegeben werden können, die nicht auf eine bestimmte Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung bezogen sind. Solche Fehlerwerte aus der Spezifikation sind in aller Regel sehr viel größer als die tatsächlichen Fehlerwerte an einer günstigen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung. Insbesondere bei Welligkeitsanalysen ist der Fehlerwert aus der Spezifikation der Drehvorrichtung in der Regel sehr viel größer als der tatsächliche Fehler der Drehvorrichtung in Bezug auf die Wenigkeit einer gegebenen Ordnung. Durch die Filterung der gemessenen In general, not only when integrating the measuring device in a coordinate measuring machine, the invention has the advantage that a favorable working position and / or work orientation can not only be where the motion error of the rotating device was also measured. Rather, expected error values can also be calculated from the measured values of the movement error for other working positions and / or work orientations. As a result, it can be avoided that only values from the specification of the rotating device that are not related to a specific working position and / or work orientation can be specified as the expected error. Such error values from the specification are usually much larger than the actual error values at a favorable working position and / or working orientation. In particular, in ripple analyzes, the error value from the specification of the rotary device is usually much larger than the actual error of the rotary device in relation to the number of a given order. By filtering the measured
Bewegungsfehlerwerte kann daher häufig eine günstige Arbeitsposition und/oder Movement error values can therefore often be a favorable working position and / or
Arbeitsausrichtung gefunden werden, bei der der erwartete Bewegungsfehler sehr viel geringer ist als der pauschale Fehler aus der Spezifikation der Drehvorrichtung. Die Möglichkeit der Berechnung des erwarteten Bewegungsfehlers hilft aber auch in dem Fall, dass beim Betrieb des Koordinatenmessgeräts oder der Werkzeugmaschine ein Working orientation can be found in which the expected motion error is much lower than the flat error from the specification of the rotating device. The possibility of calculating the expected motion error but also helps in the case that in the operation of the coordinate measuring machine or the machine tool
Werkstück mit der Drehvorrichtung gedreht werden soll, das aufgrund seiner Workpiece with the rotating device to be rotated, due to his
Eigenschaften (insbesondere seiner Form) eine ermittelte günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung bzw. des Properties (in particular its shape) a determined favorable working position and / or work orientation of the coordinate measuring device or the
Bearbeitungswerkzeugs nicht zulässt oder bei dem die Vermessung oder Bearbeitung des Werkstücks in der günstigen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung nicht von Interesse ist. Es kann daher ohne erneute Messung der Bewegungsfehler eine verfügbare und/oder im Hinblick auf die Messaufgabe oder Bearbeitungsaufgabe sinnvolle günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung ermittelt werden. Machining tool does not allow or in which the measurement or machining of the workpiece in the favorable working position and / or work orientation is not of interest. It can therefore be an available one without re-measurement of motion errors and / or with regard to the measurement task or processing task meaningful favorable working position and / or work orientation can be determined.
Insbesondere kann durch Berechnung des erwarteten Bewegungsfehlers die Differenz des Bewegungsfehlers zu einer Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung berechnet werden, in der/denen der Bewegungsfehler gemessen wurde. Eine andere Möglichkeit besteht darin» eine Liste mit günstigen Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen zu ermitteln, wobei der erwartete Bewegungsfehler in der Reihenfolge der Liste ansteigt oder jedenfalls nicht abfällt. Der erste Eintrag in der Liste betrifft daher eine In particular, by calculating the expected motion error, the difference of the motion error to a work position and / or work orientation in which the motion error was measured can be calculated. Another possibility is to " find a list of favorable working positions and / or work orientations, with the expected motion error increasing or not decreasing in the order of the list. The first entry in the list therefore concerns one
Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung, für die der erwartete Bewegungsfehler innerhalb des untersuchten Bereichs der Drehvorrichtung am kleinsten ist. Wenn für die Ausführung einer Messaufgabe zur Vermessung eines Werkstücks oder einer Work position and / or work orientation for which the expected motion error is smallest within the examined range of the turning device. If for the execution of a measuring task for the measurement of a workpiece or a
Bearbeitungsaufgabe zur Bearbeitung eines Werkstücks eine oder mehrere Machining task for machining a workpiece one or more
Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen in der Reihenfolge der Liste nicht möglich sind, kann aus der Liste die nächstmögliche günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung ermittelt werden. Working positions and / or work orientations in the order of the list are not possible, from the list the next possible favorable working position and / or work orientation can be determined.
Aus der Berechnung des erwarteten Bewegungsfehlers kann aber auch abgeschätzt werden, wie groß die Unsicherheit des erwarteten Bewegungsfehlers ist, weil die günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung bei der Ausführung einer Messaufgabe oder Bearbeitungsaufgabe nicht exakt eingestellt werden kann. Z.B. kann abgeschätzt werden, wie genau die Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung eingestellt werden kann und um welchen Betrag sich der erwartete Bewegungsfehler dadurch ändert. From the calculation of the expected motion error, however, it is also possible to estimate how great the uncertainty of the expected motion error is, because the favorable working position and / or work orientation can not be set exactly during the execution of a measuring task or machining task. For example, it can be estimated how exactly the working position and / or working orientation can be adjusted and by what amount the expected movement error thereby changes.
Bei der Ermittlung der gefilterten erwarteten Fehlerwerte können die Ergebnisse der Messung des Bewegungsfehlers der Drehvorrichtung (insbesondere jeweils für eine axiale Position) als Funktion der Drehposition über einen vollständigen Umlauf oder einen Teil eines Umlaufs einer Drehbewegung der Drehvorrichtung um die Drehachse ermittelt werden» z.B. durch eine Fouriertransformation in den Frequenzraum transformiert werden, gemäß dem zumindest einen vorgegebenen Bereich der Anzahl von Wellen gefiltert werden (z.B. durch einen Bandpassfilter) und in den Raum der Drehpositionswerte zurücktransformiert werden. Auf diese Weise stehen nun die gefilterten erwarteten Fehlerwerte zur Verfügung, und zwar jeweils für eine der Mehrzahl von relativen In the determination of the filtered expected error values, the results of the measurement of the movement error of the rotating device (in particular for an axial position) as a function of the rotational position over a complete revolution or a part of a rotation of the rotary device about the axis of rotation can be determined » eg by a Fourier transform are transformed into the frequency space according to which at least a predetermined range of the number of waves are filtered (eg by a bandpass filter) and transformed back into the space of the rotational position values. In this way, the filtered expected error values are now available, one for each of the plurality of relative ones
Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen. Eine zugeordnete Arbeitsposition entspricht dabei der axialen Position, an der die Funktion in Abhängigkeit der Drehposition über einen vollständigen Umlauf oder einen Teil eines Umlaufs ermittelt wurde. Es ist eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung, dass sich die gefilterten erwarteten Working positions and work orientations. An assigned working position corresponds to the axial position at which the function as a function of the rotational position a full round or part of a round was determined. It is a realization of the present invention that the filtered ones are expected
Fehlermesswerte im Allgemeinen für jede Kombination einer Arbeitsposition mit einer Arbeitsausrichtung (d.h. für jede konkrete Anordnung einer Koordinatenmesseinrichtung oder eines Bearbeitungswerkzeugs) von allen anderen solchen Kombinationen oder von fast allen anderen solchen Kombinationen unterscheiden. Generally, error measurement values for each combination of a working position with a work orientation (i.e., for each particular arrangement of a coordinate measuring device or a machining tool) will differ from all other such combinations, or almost any other such combination.
Unabhängig von der Ausführungsart der Filterung hat die Filterung den Vorteil, dass die gefilterten erwarteten Fehlerwerte und damit die Ausgangsdaten für die Ermittlung der günstigen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung im Wesentlichen nur noch Regardless of the embodiment of the filtering, the filtering has the advantage that the filtered expected error values and thus the output data for determining the favorable working position and / or work orientation essentially only
Fehleranteile in dem zumindest einen vorgegebenen Bereich von Ordnungen aufweisen. Die günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung wird daher in Bezug auf den zumindest einen vorgegebenen Bereich ermittelt. Unter einem Bereich von Ordnungen wird auch ein Bereich verstanden, der lediglich eine einzige Ordnung (z. B. die Ordnung 3) enthält. Have error portions in the at least one predetermined range of orders. The favorable working position and / or work orientation is therefore determined in relation to the at least one predetermined range. A range of orders is also understood to mean an area containing only a single order (eg, order 3).
Insbesondere ist es möglich, die Fehlermesswerte nicht nur einmal in der zuvor beschriebenen Weise zu filtern sondern mehrmals, wobei insbesondere bei jeder Filterung von den ungefilterten Fehlermesswerten ausgegangen wird. Daher ist es möglich, für die unterschiedlichen Filterprozesse verschiedene vorgegebene Bereiche von Ordnungen der Welligkeit vorzugeben. Es werden verschiedene Sätze von gefilterten erwarteten Fehlerwerten erhalten und es kann zum Beispiel für jedes Ergebnis der Filterung separat eine günstige Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung ermittelt werden. Auf diese Weise ist es zum Beispiel möglich, eine günstige Anordnung für eine erste Ordnung der Welligkeit (zum Beispiel Ordnung drei) und eine günstige Anordnung für eine zweite Ordnung der Welligkeit (zum Beispiel Ordnung vier) zu ermitteln. Da sich die günstige Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen für die verschiedenen Bereiche von Ordnungen der Welligkeit im Allgemeinen unterscheiden, führt dies dazu, dass eine Vermessung eines Werkstücks mit der Koordinaten-Messeinrichtung bei verschiedener Anordnung der Koordinaten-Messeinrichtung durchgeführt wird, wobei jede der Anordnungen auf die Vermessung der Welligkeit in einem verschiedenen Bereich von Ordnungen der Welligkeit günstig ist. In particular, it is possible to filter the error measurement values not only once in the manner described above, but several times, with the unfiltered error measurement values being assumed in particular for each filtering. Therefore, it is possible to specify different predetermined ranges of orders of the ripple for the different filter processes. Different sets of filtered expected error values are obtained and, for example, a favorable working position and / or work orientation can be determined separately for each result of the filtering. In this way, it is possible, for example, to determine a favorable arrangement for a first order of the ripple (for example order three) and a favorable arrangement for a second order of the ripple (for example order four). Since the favorable working positions and / or working orientations for the various regions of orders of waviness are generally different, this results in that a measurement of a workpiece with the coordinate measuring device is performed with different arrangement of the coordinate measuring device, wherein each of the arrangements the measurement of waviness in a different range of orders of waviness is favorable.
Insbesondere ist es möglich, für eine aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten berechnete Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung den Fehlerbeitrag des Bewegungsfehlers der Drehvorrichtung in Bezug auf den zumindest einen vorgegebenen Bereich der Ordnung der Welligkeit anzugeben. Ferner kann für die berechnete In particular, it is possible for a working position and / or working orientation calculated from the filtered expected error values to be the error contribution of the Motion error of the rotating device with respect to the at least a predetermined range of the order of ripple indicate. Furthermore, for the calculated
Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung aus den Fehlermesswerten auch der Work position and / or work orientation from the error measurements also the
Gesamt-Bewegungsfehler ermittelt werden und folglich auch der Fehlerbeitrag des Bewegungsfehlers außerhalb des zumindest einen vorgegebenen Bereichs der Ordnung der Welligkeit. Jede dieser Angaben ist ein Qualitätsmaß für die Vermessung bzw. Total motion errors are determined and consequently also the error contribution of the motion error outside the at least one predetermined range of the order of the ripple. Each of these details is a quality measure for the measurement or
Bearbeitung des Werkstücks. Machining the workpiece.
Der vorgegebene Bereich oder einer der vorgegebenen Bereiche der Anzahl von Wellen über einen vollständigen Umlauf oder einen Teil eines Umlaufs der Drehbewegung kann auch lediglich eine Wellenzahl, d.h. eine Ordnung {siehe oben} enthalten. Dies ist z.B. dann von Vorteil, wenn der maximal zulässige Fehler für eine Messaufgabe oder The predetermined range or one of the predetermined ranges of the number of waves over a complete revolution or a part of one revolution of the rotational movement may also have only one wavenumber, i. an order {see above} included. This is e.g. then advantageous if the maximum allowable error for a measurement task or
Bearbeitungsaufgabe eines Werkstücks bei dieser Ordnung besonders klein ist. Machining task of a workpiece in this order is particularly small.
Üblicherweise wird bei Welligkeitsanalysen von rotationssymmetrischen Werkstücken der Welligkeitsfehler als Funktion der Ordnung der Welligkeit mit einer Fehler-Grenzfunktion verglichen, die ebenfalls von der Ordnung der Welligkeit abhängt Diese Fehler- Grenzfunktion entspricht dem vorgegebenen maximal erlaubten Fehler. Insbesondere wird als Fehlermaß die Amplitude der Welligkeit verwendet. Die Amplitude entspricht somit den maximalen Schwankungen des Messwerts eines hypothetischen oder tatsächlichen Sensors, der die radiale Position des Werkstücks bezüglich der Drehachse über eine Umdrehung der Drehvorrichtung misst. Usually in ripple analyzes of rotationally symmetrical workpieces, the ripple error as a function of the order of the ripple is compared with an error limit function, which also depends on the order of the ripple. This error limit function corresponds to the predetermined maximum allowed error. In particular, the amplitude of the ripple is used as the error measure. The amplitude thus corresponds to the maximum fluctuations of the measured value of a hypothetical or actual sensor, which measures the radial position of the workpiece with respect to the axis of rotation over one revolution of the rotary device.
Insbesondere kann aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung ermittelt werden, für die der erwartete Fehlerwert kleiner als oder in einem alternativen Fall kleiner als oder gleich dem vorgegebenen maximal erlaubten Grenzwert ist. Die Erfindung hat dabei den Vorteil, dass verschiedene In particular, from the filtered expected error values, a working position and / or working orientation can be determined for which the expected error value is less than or, in an alternative case, less than or equal to the predetermined maximum permitted limit value. The invention has the advantage that different
Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeuges daraufhin ausgewertet werden können, ob der zugeordnete gefilterte erwartete Fehlerwert die vorgegebene Bedingung erfüllt. Die Messung der Drehbewegungsfehler der Drehvorrichtung kann dabei im Vergleich zu anderen Verfahren der Untersuchung von Fehlern einer Drehvorrichtung sehr schnell ausgeführt werden. Z.B. reicht es aus, wenn ein rotationssymmetrischer Messkörper oder zwei Working positions and / or working orientations of the coordinate measuring device or the machining tool can be evaluated to see whether the associated filtered expected error value meets the predetermined condition. The measurement of the rotational movement errors of the rotary device can be carried out very quickly compared to other methods of investigation of errors of a rotating device. For example, It is sufficient if a rotationally symmetric measuring body or two
rotationssymmetrische Messkörper an verschiedenen axialen Positionen jeweils an zwei Messpunkten, die z.B. einen Winkelabstand von 90° um die Drehachse aufweisen, auf eine Veränderung der radialen Position während eines Umdrehung des Messkörpers oder der Messkörper um die Drehachse abgetastet wird/werden. Optional kann zusätzlich noch der Bewegungsfehler in axialer Richtung der Drehachse gemessen werden, der üblicherweise als Höhenschlag bezeichnet wird, Z.B. bei Verwendung von kapazitiven Abstandssensoren kann eine Umdrehung des Messkörpers oder der Messkörper innerhalb einiger Sekunden ausgeführt werden, wobei bei einer Messfrequenz von z.B. einigen kHz eine Vielzahl von Messwerten erzeugt wird, die jeweils einer rotationally symmetric measuring body at different axial positions in each case at two measuring points, for example, have an angular distance of 90 ° about the axis of rotation, to a change in the radial position during a revolution of the measuring body or the measuring body is scanned around the axis of rotation / be. Optionally, in addition, the movement error in the axial direction of the axis of rotation can be measured, which is usually referred to as a rollover, for example, when using capacitive distance sensors can be performed a revolution of the measuring body or the measuring body within a few seconds, at a measuring frequency of eg a few kHz Variety of readings is generated, each one
unterschiedlichen Drehposition entsprechen. correspond to different rotational position.
Wie erwähnt können verschiedene Bewegungsfehler der Drehvorrichtung getrennt nach Fehlerquellen und/oder getrennt nach Freiheitsgraden der Bewegung der realen As mentioned, various movement errors of the rotary device can be separated according to error sources and / or separated by degrees of freedom of movement of the real
Drehachse relativ zur idealen Drehachse gemessen und/oder ermittelt werden. Aus den verschiedenen Fehlern können z.B. unmittelbar Erkenntnisse über günstige Rotary axis relative to the ideal axis of rotation measured and / or determined. From the various errors, e.g. immediate findings about favorable
Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen gewonnen werden. Es ist aber auch möglich, den erwarteten Gesamtfehler der Drehvorrichtung auszuwerten» z.B. an bestimmten Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen oder in Bereichen der Arbeitsposition und/oder in Bereichen der Arbeitsausrichtung. Working positions and / or work orientations. But it is also possible to evaluate the expected total error of the rotating device » eg at certain working positions and / or work orientations or in areas of the working position and / or in areas of work orientation.
Insbesondere ist es auch möglich, Kenntnisse über die erwartete Form des Werkstücks, dessen Koordinaten gemessen werden sollen, bei der Auswertung der erwarteten Fehlerwerte und insbesondere des erwarteten Gesamtfehlers zu berücksichtigen. Z.B. kann das Werkstück in einem bekannten Herstellungsverfahren hergestellt worden sein, das über einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Verlauf der Oberfläche des Werkstücks periodisch Abweichungen von der idealen rotationssymmetrischen Form erwarten lässt. Durch eine Simulation des Messprozesses der Messung der Koordinaten oder zumindest von Teilen des Messprozesses kann eine Arbeitsposition und/oder eine Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung ermittelt werden, die es In particular, it is also possible to take into account knowledge of the expected shape of the workpiece whose coordinates are to be measured in the evaluation of the expected error values and in particular the expected total error. For example, For example, the workpiece may have been produced in a known production method, which periodically allows deviations from the ideal rotationally symmetrical shape to be expected over a substantially rotationally symmetrical course of the surface of the workpiece. By simulating the measuring process of measuring the coordinates or at least parts of the measuring process, it is possible to determine a working position and / or a working orientation of the coordinate measuring device that it is
erlaubt erlauben, die periodischen Formabweichungen des Werkstücks von der Idealform mit geringem Fehler zu bestimmen. Z.B. kann es die Mess-Aufgabe verlangen, dass die Stellen an der Oberfläche des Werkstücks, für die die größten Formabweichungen von der Idealform erwartet werden, mit einem Fehler gemessen werden können, der kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist. Alternativ kann diejenige Messausrichtung bezüglich der Drehvorrichtung bestimmt werden, bei der die periodischen Formabweichungen mit dem geringsten erwarteten Fehler der Drehvorrichtung gemessen werden können. Insbesondere wie zuvor beschrieben, kann die zumindest eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung durch Simulation der Koordinatenmessung oder Bearbeitung des Werkstücks ermittelt werden. Daher wird die Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung optimal für die jeweilige Aufgabe ermittelt. Die Simulation kann sich auf die von der Drehachse zu erwartenden Bewegungsfehler beschränken. Eine Werkstück, allow to determine the periodic shape deviations of the workpiece from the ideal shape with little error. For example, the measurement task may require that the locations on the surface of the workpiece for which the greatest form deviations are expected from the ideal shape can be measured with an error that is less than a predetermined limit. Alternatively, the measurement orientation with respect to the rotary device can be determined in which the periodic shape deviations can be measured with the least expected error of the rotary device. In particular, as described above, the at least one working position and / or working orientation can be determined by simulation of the coordinate measurement or machining of the workpiece. Therefore, the working position and / or work orientation is determined optimally for the respective task. The simulation can be limited to the motion errors to be expected from the axis of rotation. A workpiece,
insbesondere ein reales Werkstück mit Formfehlern, ist für die Simulation nicht erforderlich. in particular, a real workpiece with form errors, is not required for the simulation.
Insbesondere kann bei der Ermittlung der zumindest einen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung eine Mess-Aufgabe zu Grunde gelegt werden» gemäß der die Oberfläche des Werkstücks scannend abgetastet wird. Das scannende (zum Beispiel taktiie oder optische) Abtasten des Werkstücks wird häufig zum Beispiel zur Vermessung von annähernd rotationssymmetrischen Oberflächenbereichen eingesetzt und führt in kurzer Zeit zu Messergebnissen. Gemäß einer anderen Mess-Aufgabe» die zu Grunde gelegt werden kann, werden lediglich Koordinaten von einzelnen Punkten an einer Oberfläche eines Werkstücks gemessen. Die Mess-Aufgabe kann z. B. eine optische, pneumatische, induktive, magnetische, kapazitive und/oder taktil antastende Messung vorsehen. In particular, when determining the at least one working position and / or orientation of a work measuring object can be used as a basis "according to which the surface of the workpiece is scanned in a scanning. The scanning (for example tactical or optical) scanning of the workpiece is frequently used, for example, for measuring approximately rotationally symmetrical surface areas and leads to measurement results in a short time. According to another object of measuring "may be taken as a basis, coordinates of individual points are measured only at a surface of a workpiece. The measuring task can z. B. provide an optical, pneumatic, inductive, magnetic, capacitive and / or tactile antastende measurement.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Messung des Fehlers der Drehvorrichtung gegenüber einer vollständigen Kalibrierung vereinfacht ist, da aus den gemessenen Fehlern erwartete Fehler berechnet werden. Daher kann die Messung des Fehlers der Drehvorrichtung öfter wiederholt werden, zum Beispiel jedes Mal vor der Vermessung oder Bearbeitung eines Werkstücks. The invention has the advantage that the measurement of the error of the rotary device compared to a complete calibration is simplified because expected errors are calculated from the measured errors. Therefore, the measurement of the error of the rotary device can be repeated more often, for example, every time before the measurement or machining of a workpiece.
Insbesondere wird die zumindest eine aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten derIn particular, the at least one of the filtered expected error values of the
Drehvorrichtung ermittelte Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung von einer Ermittlungseinrichtung an eine Steuerung der Koordinaten-Messeinrichtung oder der Werkzeugmaschine ausgegeben. Dabei ist es möglich» dass die Ermittlungseinrichtung Teil der Steuerung ist. In diesem Fall wird an einen weiteren Teil der Steuerung ausgegeben, der die Vermessung des Werkstücks durch die Koordinaten- Messeinrichtung oder die Bearbeitung des Werkstücks durch die Werkzeugmaschine steuert. Auf diese Weise kann automatisch nach der Ermittlung der zumindest einen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung eine Vermessung des Werkstücks oder eine Bearbeitung des Werkstücks begonnen werden. Bei der Koordinaten-Messeinrichtung handelt es sich zum Beispiel um einen Taster zum taktilen Abtasten oder optischen Abtasten des Werkstücks. Alternativ kann es sich um einen Sensor (zum Beispiel einen Messkopf) handeln, der ausgestaltet ist abhängig von der Vermessung des Werkstücks Signale zu erzeugen» aus denen die Koordinaten des Werkstücks bestimmbar sind. Die Koordinaten-Messeinrichtung ist zum Beispiel Teil eines Koordinatenmessgeräts. Bei dem Bearbeitungswerkzeug der Werkzeugmaschine kann sich zum Beispiel um ein Schneidwerkzeug oder Schleifwerkzeug handeln. Rotary device determined working position and / or work orientation issued by a detection device to a controller of the coordinate measuring device or the machine tool. It is possible » that the determination device is part of the control. In this case, output to another part of the controller, which controls the measurement of the workpiece by the coordinate measuring device or the machining of the workpiece by the machine tool. In this way, a measurement of the workpiece or a machining of the workpiece can be started automatically after the determination of the at least one working position and / or work orientation. The coordinate measuring device is, for example, a probe for tactile scanning or optical scanning of the workpiece. Alternatively, it may be (for example, a measurement head) is also a sensor that is configured to generate, depending on the measurement of the workpiece signals "from which the coordinates of the workpiece are determined. The coordinate measuring device is part of a coordinate measuring machine, for example. The machining tool of the machine tool may be, for example, a cutting tool or a grinding tool.
Zum Umfang der Erfindung gehört auch ein Koordinatenmessgerat mit der Anordnung zur Reduktion des Fehlers einer Drehvorrichtung. Insbesondere kann die The scope of the invention also includes a coordinate measuring apparatus with the arrangement for reducing the error of a rotating device. In particular, the
Ermittlungseinrichtung mit einer Steuerung des Koordinatenmessgeräts verbunden sein, so dass die Steuerung gemäß der ermittelten zumindest einen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung eine Messung von Koordinaten eines Werkstücks steuern kann. Detection device to be connected to a controller of the coordinate measuring machine, so that the controller according to the determined at least one working position and / or working orientation of the coordinate measuring device can control a measurement of coordinates of a workpiece.
Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen angewendet werden. Häufig weisen Werkzeugmaschinen zwei Drehvorrichtungen (meist als Spindeln bezeichnet) auf. Die eine Spindel dreht das Werkstück während der As already mentioned, the invention can be applied in the field of machine tools. Often machine tools have two rotary devices (usually referred to as spindles). The one spindle rotates the workpiece during the
Bearbeitung. Die andere Spindel erlaubt eine Drehung des Bearbeitungswerkzeugs. Dabei sind die Drehachsen der beiden Spindeln in vielen Fällen parallel zueinander. Durch die Erfindung kann die Werkzeugspindel in eine günstige Drehposition (und damit in eine entsprechende Arbeitsausrichtung) gebracht werden und/oder in eine günstige Arbeitsposition entlang der Drehachse der Werkstückspindel. Processing. The other spindle allows rotation of the machining tool. The axes of rotation of the two spindles are parallel to each other in many cases. By the invention, the tool spindle can be brought into a favorable rotational position (and thus in a corresponding work orientation) and / or in a favorable working position along the axis of rotation of the workpiece spindle.
Insbesondere kann aus den ermittelten gefilterten erwarteten Fehlerwerten der In particular, from the determined filtered expected error values of
Drehvorrichtung eine Fehlerkarte oder ein Fehler-Modell erzeugt werden. Die Karte oder das Modell können z.B. in einem Datenspeicher gespeichert werden, auf den die Turning device can be generated an error card or an error model. The map or model may e.g. stored in a data store to which the
Steuerung des Koordinatenmessgeräts oder der Werkzeugmaschine Zugriff hat. Der Unterschied zwischen einer Fehlerkarte und einem Fehler-Modell besteht darin, dass in der Fehlerkarte die Fehlerwerte für die jeweiligen Arbeitspositionen und/oder Control of the coordinate measuring machine or machine tool has access. The difference between an error map and an error model is that in the error map the error values for the respective working positions and / or
Arbeitsausrichtungen hinterlegt sind, während ein Fehler-Modell zumindest eine Working orientations are deposited, while an error model at least one
Berechnungsvorschrift enthält, wie aus Informationen über die Fehlerwerte an The calculation rule contains information about the error values
gewünschten Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen die erwarteten Fehlerwerte berechnet werden können. Eine Kombination von Fehlerkarte und Fehler-Modell ist möglich. Z.B. kann das Fehler-Modell festlegen, wie aus in der Fehlerkarte enthaltenen Fehlerwerten für andere Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen erwartete Fehlerwerte bestimmt werden. Insbesondere können auch die oben erwähnten weiteren Einflüsse auf den Fehler der Drehvorrichtung, z.B. das Gewicht des Werkstücks, durch unterschiedliche, jeweils dem Einflussfaktor oder einer Kombination von Einflussfaktoren zugeordnete Fehlerkarten und/oder Fehler-Modelle berücksichtigt werden. Auch hierbei ist eine Kombination von Fehlerkarten und Fehler-Modellen möglich. desired working positions and / or work orientations the expected error values can be calculated. A combination of error card and error model is possible. For example, the error model may determine how to determine expected error values from error values contained in the error map for other working positions and / or work orientations. In particular, the above-mentioned further influences on the error of the rotating device, eg the weight of the workpiece, can be taken into account by different error maps and / or error models respectively assigned to the influencing factor or a combination of influencing factors. Again, a combination of error cards and error models is possible.
Insbesondere kann ein Fehler-Modell Informationen über die Drehvorrichtung besitzen (z.B. die Steifigkeit der Lagerung des drehbeweglichen Teils der Drehvorrichtung) und unter Verwendung dieser Informationen erwartete Fehlerwerte der Drehvorrichtung für zumindest eine Arbeitsausrichtung und/oder eine Arbeitsposition berechnen, die für bestimmte, insbesondere vorgegebene Aufgaben zu erwarten sind. Z.B. kann das Fehler- Modell auf diese Weise die Veränderung der Arbeitsbedingungen aufgrund von bei der Bearbeitung des Werkstücks oder beim Vermessen des Werkstücks wirkenden Kräften berücksichtigen. In particular, an error model may have information about the turning device (eg, the rigidity of the bearing of the rotatable part of the turning device) and, using this information, calculate expected turning device error values for at least one work orientation and / or working position suitable for particular, in particular given tasks are to be expected. For example, In this way, the error model can take account of the change in working conditions due to forces acting on the workpiece or on measuring the workpiece.
Insbesondere kann die Steuerung des Koordinatenmessgeräts oder der In particular, the control of the coordinate measuring machine or the
Werkzeugmaschine bezüglich des Fehlers der Drehvorrichtung günstige Machine tool with respect to the error of the rotating device favorable
Arbeitsausrichtungen und/oder Arbeitspositionen ermitteln und einem Benutzer vorschlagen. Wie oben erwähnt, kann die Steuerung diese günstigen Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen alternativ oder zusätzlich automatisch für den Determine working orientations and / or working positions and propose them to a user. As mentioned above, the control of these favorable working positions and / or working orientations can alternatively or additionally automatically for the
Arbeitsvorgang verwenden. Use work process.
Auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen eignet sich die Erfindung insbesondere für schnell drehende Drehvorrichtungen, insbesondere Werkstückspindeln, da bei hohen Drehgeschwindigkeiten keine Kompensation des Fehlers der Drehvorrichtung, z.B. durch entsprechendes Nachführen des Bearbeitungswerkzeuges, möglich ist. In the field of machine tools, the invention is particularly suitable for high-speed rotary devices, in particular workpiece spindles, since at high rotational speeds no compensation of the error of the rotary device, e.g. by appropriate tracking of the machining tool, is possible.
Die Erfindung eignet sich auch in Kombination mit rechnerischen Korrekturen des Fehlers der Drehvorrichtung. Z.B. kann die Drehvorrichtung kalibriert worden sein und können entsprechende Korrekturwerte zur Korrektur des Fehlers der Drehvorrichtung gespeichert sein, z.B. für den Zugriff der Steuerung des Koordinatenmessgeräts oder der The invention is also suitable in combination with mathematical corrections of the error of the rotating device. For example, For example, the rotary device may have been calibrated and corresponding correction values may be stored to correct the error of the rotary device, e.g. for accessing the control of the coordinate measuring machine or the
Werkzeugmaschine. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in diesem Fall unter Berücksichtigung der Korrekturen die erwarteten Restfehler für verschiedene Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen ermitteln und diese wie bereits beschrieben als erwartete Fehler der Drehvorrichtung nutzen. Machine tool. The method according to the invention can, in this case, taking into account the corrections, the expected residual errors for various Determine work positions and / or work orientations and use them as already described as expected errors of the rotating device.
Statt einer rechnerischen Korrektur der Fehler der Drehvorrichtung und der rechnerischen Ermittlung der erwarteten Restfehler kann die Messung der Fehler der Drehvorrichtung unter Berücksichtigung der Korrekturen durchgeführt werden und kann der Restfehler auf diese Weise gemessen werden. Daraus können wiederum die erwarteten Fehlerwerte ermittelt werden. Instead of a computational correction of the errors of the rotary device and the computational determination of the expected residual errors, the measurement of the errors of the rotary device can be carried out taking into account the corrections and the residual error can be measured in this way. From this again the expected error values can be determined.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen: Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The individual figures of the drawing show:
Fig. 1 eine Drehvorrichtung, insbesondere einen Drehtisch, für ein Fig. 1 is a turning device, in particular a turntable, for a
Koordinatenmessgerät, wobei auf dem drehbaren Teil der Drehvorrichtung ein rotationssymmetrisches Teil, hier ein Zylinder, angeordnet ist, dessen Symmetrieachse mit der Drehachse der Drehvorrichtung zusammenfällt und wobei schematisch eine bestimmte Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung, z. B. eines Sensors eines Koordinaten messgeräts, dargestellt ist,  Coordinate measuring device, wherein on the rotatable part of the rotating device, a rotationally symmetric part, here a cylinder, is arranged, whose axis of symmetry coincides with the axis of rotation of the rotating device and wherein schematically a certain working position and work orientation, z. B. a sensor of a coordinate measuring device, is shown,
Fig. 2 die Darstellung aus Fig. 1 , wobei die Arbeitsausrichtung und Fig. 2 shows the illustration of FIG. 1, wherein the work orientation and
Arbeitsposition des Sensors anders gewählt ist als in Fig. 1 ,  Working position of the sensor is chosen differently than in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung in Fig. 2 zur Erläuterung des Winkels, den die Arbeitsausrichtung des Sensors mit einer Koordinatenachse einschließt, FIG. 3 is a plan view of the arrangement in FIG. 2 for explaining the angle included by the working orientation of the sensor with a coordinate axis. FIG.
Fig. 4 eine Anordnung mit einer Drehvorrichtung, insbesondere der Fig. 4 shows an arrangement with a rotating device, in particular the
Drehvorrichtung nach Fig. 1 bis Fig. 3, wobei mit der Drehvorrichtung ein Kalibrierkörper kombiniert ist, der zwei rotationssymmetrische Messkörper aufweist, um Verkippungen und Verschiebungen der realen Drehachse der Drehvorrichtung relativ zur idealen Drehachse der Drehvorrichtung zu messen, eine schematische Darstellung geometrischer Verhältnisse der realen und der idealen Drehachse einer Drehvorrichtung, z.B. der Drehvorrichtung nach einer der Fig. 1 bis 4, ein Diagramm, das den translatorischen Fehler einer Drehachse bezüglich einer Koordinatenachse (z. B. x-Achse), die senkrecht zur Drehachse der Drehvorrichtung verläuft und Teil eines ortsfesten Koordinatensystems ist, abhängig von dem Drehwinkel des drehbaren Teils der Drehvorrichtung relativ zum feststehenden Teil der Drehvorrichtung darstellt, ein Diagramm, das den Neigungsfehler {Kippwinkel) der realen Drehachse einer Drehvorrichtung relativ zur idealen Drehachse der Drehvorrichtung abhängig von dem Drehwinkel des drehbaren Teils relativ zum Turning device according to FIGS. 1 to 3, wherein a calibration body is combined with the rotating device, which has two rotationally symmetrical measuring bodies in order to measure tilting and displacements of the real axis of rotation of the rotating device relative to the ideal axis of rotation of the rotating device, a schematic representation of geometric relationships of the real and the ideal axis of rotation of a rotating device, such as the rotating device according to one of Figures 1 to 4, a diagram showing the translational error of a rotation axis with respect to a coordinate axis (eg x-axis), the vertical to the rotational axis of the rotating device and is part of a fixed coordinate system, depending on the rotation angle of the rotatable part of the rotating device relative to the fixed part of the rotating device, a diagram that the tilt error {tilt angle) of the real axis of rotation of a rotating device relative to the ideal axis of rotation of the rotating device dependent from the angle of rotation of the rotatable member relative to
feststehenden Teil der Drehvorrichtung zeigt, wobei lediglich eine fixed part of the rotating device shows, with only one
Verkippung um die Koordinatenachse (z. B. y-Achse) betrachtet wird, die senkrecht zu der Koordinatenachse (z. B. x-Achse) verläuft, bezüglich der der translatorische Fehler in Fig. 6 dargestellt ist, d.h. die Fehler gemäß der Darstellungen in Fig. 6 und Fig. 7 können sich verstärken oder kompensieren, eine Darstellung, die den resultierenden Fehler des in Fig. 6 dargestellten translatorischen Fehlers und des in Fig. 7 dargestellten rotatorischen Fehlers für eine vollständige Umdrehung der Drehvorrichtung abhängig von der Arbeitsposition entlang der Drehachse darstellt, ein Diagramm, das den translatorischen Fehler einer Drehvorrichtung ähnlich wie in Fig. 6, jedoch bezogen auf eine senkrecht, sowohl zur Drehachse als auch zu der ersten Koordinatenachse verlaufenden zweiten Koordinatenachse als Funktion der Drehstellung des drehbeweglichen Teils zeigt, ein Diagramm, das entsprechend Fig. 7 den rotatorischen Fehler zeigt, der den in Fig. 9 dargestellten translatorischen Fehler verstärken oder kompensieren kann, den translatorischen Fehler bei einer bestimmten Arbeitsausrichtung aufgrund der in Fig. 6 und Fig. 9 dargestellten gemessenen Tilting about the coordinate axis (eg y-axis) which is perpendicular to the coordinate axis (eg x-axis) with respect to which the translational error is shown in Fig. 6, ie the errors according to the representations In FIG. 6 and FIG. 7, a representation that illustrates the resulting error of the translational error shown in FIG. 6 and the rotational error shown in FIG. 7 for a complete rotation of the rotating device depending on the working position along the Turning axis represents a diagram showing the translational error of a rotating device similar to in Fig. 6, but with respect to a perpendicular, both to the rotation axis and to the first coordinate axis extending second coordinate axis as a function of the rotational position of the rotatable member, a diagram that corresponding to Fig. 7 shows the rotary error, the ve shown in Fig. 9 translational error can strengthen or compensate the translational error in a particular work orientation due to the measured in Fig. 6 and Fig. 9 shown
translatorischen Fehler, abhängig von der Drehposition des drehbaren Teils der Drehvorrichtung, den Gesamtfehler der Drehvorrichtung, d.h. unter Berücksichtigung der translatorischen Fehler und der rotatorischen Fehler, für eine erste Arbeitsausrichtung und eine erste Arbeitsposition als Funktion der translational error, depending on the rotational position of the rotatable part of the rotating device, the total error of the rotating device, i. taking into account the translational errors and the rotational errors, for a first working orientation and a first working position as a function of
Drehposition des drehbaren Teils, den Gesamtfehler der Drehvorrichtung für eine zweite Arbeitsausrichtung und eine zweite Arbeitsposition als Funktion der Drehposition des drehbaren Teils, den Gesamtfehler für eine dritte Arbeitsausrichtung und eine dritte Rotary position of the rotatable member, the total error of the rotary device for a second working orientation and a second working position as a function of the rotational position of the rotatable member, the total error for a third working orientation and a third
Arbeitsposition als Funktion des Drehwinkels des drehbaren Teils, schematisch eine Anordnung mit einer Drehvorrichtung, einer Working position as a function of the angle of rotation of the rotatable part, schematically an arrangement with a rotating device, a
Messanordnung, einer Prognoseeinrichtung, einer Ermittlungseinrichtung und einer Steuerung eines Koordinatenmessgeräts oder einer Measuring arrangement, a forecasting device, a detection device and a control of a coordinate measuring machine or a
Werkzeugmaschine, schematisch ein Koordinaten messgerät in Portalbauweise, an dessen Tastkopf ein taktiler Taster angeordnet ist und auf dessen Basis ein Drehtisch angeordnet ist, eine Draufsicht auf einen Messkörper und einen Drehpositionssensor einer Drehpositions-Messvorrichtung, die Verschiebung des Messkörpers insbesondere aus Fig. 17 in einer Richtung quer zur Drehachse der Drehvorrichtung, einen Messkörper einer Drehpositions-Messvorrichtung mit mehreren möglichen Drehpositionsmessorten, wobei ein Koordinatensystem sowie Winkelpositionen definiert werden, Fig. 20 einen axialen Schnitt durch eine Drehvorrichtung mit integrierter Machine tool, schematically a coordinate measuring device in gantry design, on the probe a tactile probe is arranged and on the basis of a turntable is arranged, a plan view of a measuring body and a rotational position sensor of a rotational position measuring device, the displacement of the measuring body in particular from FIG. 17 in a Direction transverse to the axis of rotation of the rotating device, a measuring body of a rotational position measuring device with several possible Drehpositionsmessorten, wherein a coordinate system and angular positions are defined, Fig. 20 is an axial section through a rotating device with integrated
Drehpositions- essvorrichtung.  Rotary position measuring device.
Die in Fig. 1 dargestellte Drehvorrichtung weist einen drehbaren Teil 11 auf» der relativ zu einem nicht drehbaren Teil 12 der Drehvorrichtung um eine ideale Drehachse drehbar ist, die in der Darstellung der Fig. 1 mit der z-Achse (z.B. die vertikale Achse) eines kartesischen Koordinatensystems x, y, z zusammenfällt. Die tatsächliche Drehachse der Drehvorrichtung 1 1 , 12 weicht jedoch von der idealen Drehachse ab, da die The turning device shown in Fig. 1 comprises a rotatable part 11 'which is rotatable relative to a non-rotatable part 12 of the rotating device around an ideal axis of rotation which in the illustration of FIG. 1 with the z-axis (eg, the vertical axis) of a Cartesian coordinate system x, y, z. However, the actual axis of rotation of the rotating device 1 1, 12 differs from the ideal axis of rotation, since the
Drehvorrichtung fehlerhaft ist. Ein Ausführungsbeispiel für die Drehvorrichtung wird noch anhand von Fig. 20 erläutert. Turning device is faulty. An embodiment of the rotary device will be explained with reference to FIG. 20.
Fig. 1 zeigt ein auf der Oberfläche des drehbaren Teils 1 1 angeordnetes zylindrisches Teil 13, dessen Zylinderachse in Richtung der realen Drehachse der Drehvorrichtung 11 , 12 ausgerichtet ist. Für die folgenden Überlegungen wird angenommen, dass das Fig. 1 shows a arranged on the surface of the rotatable member 1 1 cylindrical part 13, the cylinder axis is aligned in the direction of the real axis of rotation of the rotating device 11, 12. For the following considerations it is assumed that the
zylindrische Teil 13 keinen Formfehler aufweist, d.h. ein idealer Zylinder ist. Wenn ein Sensor oder Taster eines Koordinatenmessgeräts oder analog ein Bearbeitungswerkzeug einer Werkzeugmaschine in der mit einem Doppellinien-Pfeil s1 dargestellten Richtung auf die Oberfläche des zylinderförmigen Teils 13 ausgerichtet ist, und wenn der drehbare Teil 1 1 der Drehvorrichtung gedreht wird und sich daher der zylinderförmige Teil 13 mitdreht, wirkt sich der Fehler der Drehvorrichtung, d.h. die Abweichung der realen Drehachse von der idealen Drehachse, auf die Vermessung oder Bearbeitung aus. Wie noch näher ausgeführt wird, wirkt sich der Fehler abhängig von der Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung des Tasters, Sensors oder Werkzeugs in unterschiedlicher Weise aus. In dem in Fig. 1 dargestellten Fall ist die Arbeitsposition entlang der z-Achse des cylindrical part 13 has no shape error, i. an ideal cylinder. When a sensor or probe of a coordinate measuring machine or analogous to a machining tool of a machine tool in the direction shown by a double-line arrow s1 is aligned with the surface of the cylindrical part 13, and when the rotatable part 1 1 of the rotating device is rotated and therefore the cylindrical part 13 rotates, the error of the rotating device, ie the deviation of the real axis of rotation from the ideal axis of rotation, to the measurement or processing. As will be explained in more detail, the error affects depending on the working position and work orientation of the probe, sensor or tool in different ways. In the case shown in Fig. 1, the working position along the z-axis of
Koordinatensystems x, y, z um den Betrag Δζ nach oben verschoben und verläuft parallel zur x-Achse. Wie ein in zwei Richtungen weisender Pfeil entlang der x- Achse andeutet, kann der Fehler der Drehvorrichtung 1 1 , 12 die Umfangsoberf lache des zylindrischen Teils 13 entlang der x-Achse in beide Richtungen verschieben, d.h. bei einer vollständigen Umdrehung des drehbaren Teils 11 schwankt die x-Position des Oberflächenbereichs des Teils 13, auf den der Taster, Sensor oder das Werkzeug ausgerichtet ist, in x- Richtung hin und her. Coordinate system x, y, z shifted by the amount Δζ upwards and runs parallel to the x-axis. As a bidirectional arrow indicates along the x-axis, the error of the rotary device 1 1, 12 may shift the circumferential surface of the cylindrical member 13 along the x-axis in both directions, i.e., in the axial direction. For a complete rotation of the rotatable member 11, the x-position of the surface portion of the portion 13 on which the stylus, sensor or tool is aligned reciprocates in the x-direction.
Fig. 2 zeigt die Anordnung aus Fig. 1 , wobei jedoch die Arbeitsausrichtung geändert ist. In dem dargestellten Fall liegt die Arbeitsposition ebenfalls wie in Fig. 1 um den Betrag Δζ über der x-, y- Ebene (diese Ebene ist z. B. auch die Ebene der Drehtischoberfläche) des Koordinatensystems, Die Arbeitsausrichtung verläuft ebenfalls senkrecht zur z- Achse, schließt jedoch mit einer Parallelen zu der x-Achse einen Winkel θ ein. Eine Fig. 2 shows the arrangement of Fig. 1, but with the working orientation changed. In the case shown, the working position is also the same as in FIG. 1 by the amount Δζ The work orientation also runs perpendicular to the z-axis, but includes an angle θ with a parallel to the x-axis. A
entsprechende Draufsicht ist in Fig. 3 dargestellt. corresponding plan view is shown in Fig. 3.
Sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 ist durch Pfeile an gekrümmten Linien um die x-Achse bzw. y-Achse angedeutet, dass die reale Drehachse der Drehvorrichtung um die x-Achse und die y-Achse kippen (d.h. drehen bzw. rotieren) kann, während das drehbare Teil 1 1 gedreht wird. Both in Fig. 1 and in Fig. 2 is indicated by arrows on curved lines about the x-axis and y-axis that the real axis of rotation of the rotary device about the x-axis and the y-axis tilt (ie rotate or can rotate) while the rotatable part 1 1 is rotated.
Die Messung des Bewegungsfehlers einer Drehvorrichtung, insbesondere der The measurement of the motion error of a rotating device, in particular the
Drehvorrichtung gemäß Fig. 1 bis Fig. 3, wird in Fig. 4 dargestellt. Die Messanordnung weist vier Messsensoren auf, deren Messrichtungen durch Pfeile dargestellt sind, die mit den Bezugszeichen s2, s3, s4, s5 bezeichnet sind. Die Messsensoren sind nicht näher dargestellt und können z.B. an einer gemeinsamen Halterung 2 befestigt sein, die an einer ortsfesten Einrichtung 1 angeordnet ist. Die Darstellung in Fig. 4 ist schematisch zu verstehen. In der Praxis sind unterschiedliche mechanische Ausgestaltungen der Anordnung möglich. Turning device according to Fig. 1 to Fig. 3, is shown in Fig. 4. The measuring arrangement has four measuring sensors whose measuring directions are represented by arrows which are designated by the reference symbols s2, s3, s4, s5. The measuring sensors are not shown in detail and can e.g. be attached to a common bracket 2, which is arranged on a stationary device 1. The representation in FIG. 4 is to be understood schematically. In practice, different mechanical configurations of the arrangement are possible.
Die Messsensoren mit den Messrichtungen s2, s3 sind auf einen ersten kugelförmigen Bereich K1 eines Kalibrierkörpers 4 ausgerichtet. Die Messsensoren mit den The measuring sensors with the measuring directions s2, s3 are aligned with a first spherical area K1 of a calibrating body 4. The measuring sensors with the
Messrichtungen s4, s5 sind auf einen zweiten kugelförmigen Bereich K2 des Measuring directions s4, s5 are on a second spherical area K2 of the
Kalibrierkörpers 4 ausgerichtet. Dabei befinden sich die kugelförmigen Bereiche K1 , K2 an verschiedenen axialen Positionen entlang der realen Drehachse A1 der Calibration body 4 aligned. In this case, the spherical areas K1, K2 are located at different axial positions along the real axis of rotation A1
Drehvorrichtung 1 1 , 12. Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass die reale Drehachse A1 in der gezeigten Drehposition gegen die ideale Drehachse A2 geneigt verläuft oder windschief zu dieser verläuft. Turning device 1 1, 12. From Fig. 4 it can be seen that the real axis of rotation A1 is inclined in the rotational position shown against the ideal axis of rotation A2 or skewed to this runs.
Bei dem Kalibrierkörper 4 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 handelt es sich um einen Stab, der sich mit seiner Längsachse in der Richtung der realen Drehachse A1 erstreckt und dabei die genannten kugelförmigen Bereiche K1 , K2 aufweist. Die Mittelpunkte der kugelförmigen Bereiche K1 , K2 befinden sich vorzugsweise, wie das Beispiel der Fig. 4 zeigt, auf der realen Drehachse A1. Alternative Kalibrierkörper sind möglich. Z.B. kann ein zylindrischer Körper, z.B. der zylindrische Körper 13 aus Fig. 1 bis Fig. 3, als The calibration body 4 in the exemplary embodiment of FIG. 4 is a rod which extends with its longitudinal axis in the direction of the real axis of rotation A1 and has the aforementioned spherical regions K1, K2. The centers of the spherical areas K1, K2 are preferably, as the example of FIG. 4 shows, on the real axis of rotation A1. Alternative calibration bodies are possible. For example, For example, a cylindrical body, e.g. the cylindrical body 13 of FIG. 1 to FIG. 3, as
Kalibrierkörper verwendet werden und können die Sensoren jeweils paarweise auf unterschiedliche Höhenpositionen (bzw. z-Positionen) ausgerichtet sein. Vorzugsweise sind die Sensoren jeweils paarweise senkrecht zueinander ausgerichtet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, erleichtert aber die Auswertung der Messung. Ferner wird es bevorzugt, dass die Messrichtungen sämtlicher vier Messsensoren senkrecht zur idealen Drehachse A2 ausgerichtet sind. Optional kann zusätzlich noch ein weiterer Messsensor verwendet werden, der die z-Position des oberen Teils des Kalibrierkörpers (in Fig. 4 also des ersten kugelförmigen Bereichs K1 ) misst. Calibration body can be used and the sensors in pairs on each be aligned different height positions (or z-positions). Preferably, the sensors are each aligned in pairs perpendicular to each other. However, this is not absolutely necessary, but facilitates the evaluation of the measurement. Furthermore, it is preferred that the measuring directions of all four measuring sensors are aligned perpendicular to the ideal axis of rotation A2. Optionally, in addition, a further measuring sensor can be used, which measures the z position of the upper part of the calibration body (in FIG. 4, ie of the first spherical region K1).
Bei verschiedenen Drehstellungen des drehbaren Teils 1 1 relativ zu dem feststehenden Teil 12 der Drehvorrichtung» z.B. in Winkelabständen von jeweils 1 °, wird nun in den Messrichtungen s2 - s5 jeweils der Abstand zu den kugelförmigen Bereichen K1 , K2 und/oder die Position des kugelförmigen Bereichs K1 » K2 oder dessen Oberfläche gemessen. Auf diese Weise werden von den vier Messsensoren die x- und y- Komponenten des Gesamtfehlers der Drehvorrichtung an zwei verschiedenen z- Positionen gemessen. Daraus lassen sich der translatorische Fehler und der rotatorische Fehler der Drehvorrichtung bestimmen. Der translatorische Fehler ist dadurch definiert, dass er sich über den gesamten Bereich der möglichen Arbeitspositionen (bzw. die gesamte Höhe, hier: in z-Richtung) in gleicher Weise auswirkt, jedoch von der In different rotational positions of the rotatable member 1 1 relative to the fixed part 12 of the rotating device » eg at angular intervals of 1 °, is now in the measuring directions s2 - s5 each of the distance to the spherical areas K1, K2 and / or the position of the spherical Range K1 » K2 or its surface measured. In this way, of the four measuring sensors, the x and y components of the total error of the rotary device are measured at two different z positions. From this, the translational error and the rotational error of the rotary device can be determined. The translational error is defined by the fact that it has the same effect on the entire range of possible working positions (or the entire height, here: in the z-direction), but of the
Drehposition des drehbaren Teils abhängt. Dagegen wirkt sich der rotatorische Fehler über den gesamten Bereich der möglichen Arbeitspositionen unterschiedlich aus. Darauf wird noch näher anhand von Fig. 5 eingegangen. Sowohl der rotarische Fehler als auch der translatorische Fehler hängen im Allgemeinen von der Drehposition des drehbaren Teils 1 1 ab. Daraus folgt, dass mit einem einzelnen Messsensor oder in einer festgelegten Arbeitsausrichtung nicht zwischen dem translatorischen und dem rotatorischen Fehler der Drehvorrichtung unterschieden werden kann. Umgekehrt folgt daraus, dass es Rotational position of the rotatable part depends. On the other hand, the rotatory error has different effects over the entire range of possible working positions. This will be discussed in more detail with reference to FIG. 5. Both the rotatory error and the translational error generally depend on the rotational position of the rotatable part 11. It follows that it is not possible to distinguish between the translational and the rotational error of the rotating device with a single measuring sensor or in a fixed working orientation. Conversely, it follows that it
Arbeitsausrichtungen und Arbeitspositionen gibt, für die sich der translatorische und der rotatorische Fehler besser (in Bezug auf kleinere Fehlerwerte) kompensieren als für andere Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen. Darauf wird noch näher Work orientations and work positions for which the translational and rotatory errors compensate better (in terms of smaller error values) than for other working positions and work orientations. This is getting even closer
eingegangen. received.
Ferner wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die Exzentrizität und die Verkippung des Kalibrierkörpers und auch des Werkstücks separat berücksichtigt und korrigiert werden können. Es wird daher weiter von einem idealen rotationssymmetrischen Furthermore, it is assumed below that the eccentricity and the tilting of the calibration body and also of the workpiece can be considered and corrected separately. It will therefore continue from an ideal rotationally symmetric
Kalibrierkörper ausgegangen. Aus den gewonnenen Messwerten des Fehlers der Drehvorrichtung kann z.B. in einem ersten Schritt berechnet werden, welcher Messfehler sich bei anderen z-Positionen als bei der Messung ergeben hätte. Z.B. wurden die Messungen wie anhand von Fig. 4 beschrieben an den in Fig. 5 dargestellten unteren beiden z-Positionen z1 , z2 Calibration body assumed. For example, in a first step, it can be calculated from the measured values of the error of the rotating device which measurement error would have resulted at other z positions than in the measurement. For example, as described with reference to FIG. 4, the measurements were taken at the lower two z positions z1, z2 shown in FIG
durchgeführt. Fig. 5 zeigt eine Darstellung in der x-, z-Ebene des Koordinatensystems x, y, z. Die reale Drehachse A1 oder deren Projektion auf die x-, z-Ebene ist gegen die ideale Drehachse A2 um den Winkel α geneigt. Dementsprechend wird an der Position z1 z.B. eine kleinere Abweichung von der idealen Situation {die besteht, wenn die carried out. FIG. 5 shows a representation in the x, z plane of the coordinate system x, y, z. The real axis of rotation A1 or its projection onto the x, z plane is inclined by the angle α relative to the ideal axis of rotation A2. Accordingly, at the position z1, e.g. a smaller deviation from the ideal situation {which exists when the
Drehbewegung um die ideale Drehachse stattfindet) festgestellt als an der Position z2. Der Unterschied des Fehlers an den z-Positionen z1 , z2 beträgt Δχ. Daraus lässt sich für eine dritte z-Position z3 die Abweichung in x-Richtung von der idealen Situation berechnen, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist. In der z-Position z3 beträgt die Abweichung von der idealen Position Δχ' mehr als an der z-Position z1. Auf diese Weise lassen sich für den gesamten relevanten Bereich in z-Richtung sowohl die Abweichungen in x-Richtung als auch in analoger Weise in y-Richtung berechnen, und zwar gemäß folgender Rotational movement about the ideal axis of rotation takes place) as detected at the position z2. The difference of the error at the z positions z1, z2 is Δχ. From this, the deviation in the x-direction from the ideal situation can be calculated for a third z-position z3, as indicated in FIG. In the z position z3, the deviation from the ideal position Δχ 'is more than at the z position z1. In this way, both the deviations in the x-direction and in the analogous manner in the y-direction can be calculated for the entire relevant region in the z-direction, in accordance with the following
Gleichung für die Abweichung in x-Richtung; Equation for the deviation in the x-direction;
x2 = x1 + tan(a) * (z2 - z1 ) x2 = x1 + tan (a) * (z2 - z1)
In der Formel bedeuten x1 , x2 die Positionen in x-Richtung der realen Drehachse A1 bzw. deren Projektion in die x-, z-Ebene, z1 , z2 die z-Positionen und α den in Fig. 5 In the formula, x1, x2 denote the positions in the x direction of the real axis of rotation A1 or their projection into the x, z plane, z1, z2 the z positions and α den in FIG. 5
dargestellten Winkel zwischen der realen Drehachse A1 und der idealen Drehachse A2. Die Gleichung ist jedoch nicht nur für die beiden z-Positionen der Fehler-Messungen gültig, sondern auch jeweils für zwei beliebige andere z-Positionen, einschließlich einer Messposition und einer zu berechnenden Position. Die Berechnung der y-Positionen erfolgt in gleicher Weise, indem in der Gleichung x2 durch y2 und x1 durch y1 ersetzt wird und die Projektion der realen Drehachse A1 auf die y-, z-Ebene betrachtet wird. Ferner wird der Winkel α durch einen entsprechenden Neigungswinkel ersetzt, der die illustrated angle between the real axis of rotation A1 and the ideal axis of rotation A2. However, the equation is valid not only for the two z-positions of the error measurements, but also for any two other z-positions, including a measurement position and a position to be calculated. The calculation of the y-positions is done in the same way by replacing y2 and x1 by y1 in the equation x2 and considering the projection of the real axis of rotation A1 on the y, z plane. Furthermore, the angle α is replaced by a corresponding angle of inclination, the
Verkippung in der y-, z- Ebene beschreibt. Tilting in the y, z plane describes.
In Fig. 6 ist z.B. lediglich der translatorische Bewegungsfehler einer Drehvorrichtung in x- Richtung als Funktion der Drehposition des drehbaren Teils (z.B. des Teils 1 1 in Fig. 1 bis Fig. 4) dargestellt. Der translatorische Fehler ist wie erwähnt für alle z-Positionen an der jeweiligen Drehposition gleich groß. In Fig. 6, for example, only the translational motion error of a rotating device in the x direction as a function of the rotational position of the rotatable member (eg, the part 1 1 in Fig. 1 to Fig. 4). As mentioned, the translational error is the same for all z positions at the respective rotational position.
Wie Fig. 6 zeigt, schwankt der translatorische Fehler in x-Richtung im Verlauf der Drehung des drehbaren Teils. Dargestellt ist eine gesamte Umdrehung» wie auch an der Skalierung der horizontalen Achse erkennbar ist. Entlang der vertikalen Achse sind die translatorischen Fehleranteile in x-Richtung hier in einen Bereich zwischen etwa -5 x 106 m bis +5 x 106 m dargestellt. As shown in Fig. 6, the translational error in the x direction fluctuates in the course of rotation of the rotatable member. Shown is an entire revolution » as can be seen from the scaling of the horizontal axis. Along the vertical axis, the translational error components in the x direction are shown here in a range between about -5 x 10 6 m to +5 x 10 6 m.
Der entsprechende rotatorische Fehler, der sich in x-Richtung auswirkt (d.h. der z.B. auf eine Verkippung der realen Drehachse A1 allein um die y-Achse zurückzuführen ist) ist in Fig. 7 dargestellt The corresponding rotational error affecting the x-direction (i.e., due, for example, to a tilt of the real axis of rotation A1 alone about the y-axis) is shown in FIG
Wie bereits oben erwähnt wirkt sich der translatorische Fehler nicht in unterschiedlicher Weise innerhalb des möglichen Bereichs der z-Werte aus. Dagegen schwankt der Gesamtfehler, der sich aus dem translatorischen und dem rotatorischen Fehler zusammensetzt, aufgrund der Analogie zum Hebelgesetz der Mechanik abhängig von der z-Position. Wenn die Arbeitsausrichtung allein durch die z-Position beschrieben werden kann, etwa weil die Arbeitsausrichtung immer senkrecht auf die ideale Drehachse gerichtet ist, ergibt sich aus den in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellten translatorischen und rotatorischen Fehlern der in Fig. 8 dargestellte Gesamtfehler in Abhängigkeit von der z- Position, d.h. in Abhängigkeit von der Arbeitsposition, die durch die z-Position eindeutig beschreibbar ist. Der Gesamtfehler wird dabei als Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Fehlers über eine gesamte Umdrehung des drehbaren Teils angegeben. As mentioned above, the translational error does not affect the possible range of z-values differently. By contrast, the total error, which is composed of the translational and the rotational error, varies due to the analogy to the mechanical law of the lever depending on the z-position. If the work orientation can be described solely by the z-position, for example because the work alignment is always directed perpendicular to the ideal axis of rotation, the total error shown in FIG. 8 results from the translational and rotational errors shown in FIGS. 6 and 7 depending on the z position, ie depending on the working position, which can be clearly described by the z-position. The total error is given as the difference between the maximum value and the minimum value of the error over an entire revolution of the rotatable part.
Man erkennt in Fig. 8, dass in einem Bereich von möglichen z-Positionen zwischen 0 und 0,2 m der Gesamtfehler zwischen Werten von etwa 1 x 10"6 m und 9 x 10"6 m liegt und etwa bei z = 0,12 m sein Minimum aufweist. Wenn daher lediglich die in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellten Fehler auftreten (d.h. keine Fehler, die sich in y- Richtung auswirken) oder wenn die Arbeitsausrichtung parallel zur x-Achse des Koordinatensystems ausgerichtet ist, lautet daher die Empfehlung, die Arbeitsposition auf der Höhe bzw. z-Position 0,12 m zu wählen. Bei dieser Arbeitsposition und der genannten Arbeitsausrichtung ist der Fehler der Drehvorrichtung minimal. Für die Ermittlung eines günstigen Drehpositionsmessort.es, an dem die Drehpositions- Messvorrichtung die Drehposition der Drehvorrichtung mit dem minimalen It can be seen in FIG. 8 that in a range of possible z positions between 0 and 0.2 m, the total error lies between values of approximately 1 × 10 -6 m and 9 × 10 -6 m and approximately at z = 0, 12 m has its minimum. Therefore, if only the errors shown in Figs. 6 and 7 occur (ie, no errors affecting y-direction) or if the work orientation is aligned parallel to the x-axis of the coordinate system, then the recommendation is to read the working position the height or z-position 0.12 m to choose. In this working position and the aforementioned work orientation, the error of the rotating device is minimal. For determining a favorable Drehpositionsmessort.es, where the Drehpositions- measuring device, the rotational position of the rotating device with the minimum
Bewegungsfehler misst. gilt entsprechendes. Allerdings muss dabei berücksichtigt werden, dass der Bewegungsfehler in der Richtung tangential zur Umlaufrichtung für den Drehpositionsmessfehler verantwortlich ist. Dagegen ist bei einer Ausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung oder des Bearbeitungswerkzeugs in radialer Richtung der Bewegungsfehler in der radialen Richtung maßgeblich. Daher wird für den Motion error measures. applies accordingly. However, it must be considered that the movement error in the direction tangential to the direction of rotation is responsible for the rotational position measurement error. By contrast, when the coordinate measuring device or the machining tool is aligned in the radial direction, the movement error in the radial direction is decisive. Therefore, for the
Drehpositionsmessort zwar dieselbe Arbeitsposition in z-Richtung gewählt, jedoch eine Position, die in Umlaufrichtung um 90° gegen den Ort versetzt ist, an dem ein in radialer Richtung ausgerichtetes Bearbeitungswerkzeug oder eine so ausgerichtete Koordinaten- Messeinrichtung angeordnet würde. Although the rotational position measuring location selected the same working position in the z-direction, but a position which is offset in the direction of rotation by 90 ° against the location at which a radially oriented machining tool or a so-oriented coordinate measuring device would be arranged.
Der zuvor beschriebene Fall, in dem lediglich Fehler in x-Richtung betrachtet wurden» wird nun auf den allgemeinen Fall erweitert, in dem auch Fehler in x-Richtung auftreten können bzw. die Arbeitsausrichtung nicht immer parallel zur x-Richtung verläuft. The case described above, were considered in the only error in the x-direction "is now extended to the general case in which errors can also occur in the x direction or the working alignment is not always parallel to the x direction.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen die Fig. 6 und Fig. 7 entsprechenden Abhängigkeiten des translatorischen Fehlers (Fig. 9) und des rotatorischen Fehlers (Fig. 10), die sich in y- Richtung auswirken. In Fig. 1 1 ist der translatorische Gesamtfehler (d.h. der Gesamtfehler aus den in Fig. 6 und Fig. 9 dargestellten Fehlern) für eine bestimmte Arbeitsausrichtung dargestellt. Dieser Gesamtfehler lässt sich aus dem Fehler sx, der sich in x-Richtung auswirkt, und dem Fehler sy, der sich in y-Richtung auswirkt, durch folgende Gleichung berechnen: FIGS. 9 and 10 show dependencies of the translatory error (FIG. 9) and of the rotary error (FIG. 10), which affect one another in the y direction, corresponding to FIGS. 6 and 7. In Fig. 11, the overall translational error (ie the total error from the errors shown in Figs. 6 and 9) for a particular work orientation is shown. This total error can be calculated from the error s x , which has an effect in the x direction, and the error s y , which has an effect in the y direction, by the following equation:
s(f , ϋ) = sx (φ) cos(tf) + sy (φ) sin(tf) s (f, ϋ) = s x (φ) cos (tf) + s y (φ) sin (tf)
Dabei bedeuten 9 der anhand von Fig. 2 und Fig. 3 eingeführte Winkel der In this case, 9 of the angle introduced by means of FIG. 2 and FIG
Arbeitsausrichtung und φ der Drehwinkel des drehbaren Teils der Drehvorrichtung, der auch in den Diagrammen der Fig. 6, Fig. 7, Fig. 9 und Fig. 10 sowie in weiteren Working orientation and φ the angle of rotation of the rotatable part of the rotating device, which is also shown in the diagrams of FIGS. 6, 7, 9 and 10 and in others
Diagrammen entlang der horizontalen Achse aufgetragen ist. Man erkennt durch Vergleich von Fig. 11 mit Fig. 6 und Fig. 9» dass sich die Fehleranteile in x-Richtung und y-Richtung teilweise kompensieren. In Fig. 1 1 liegen die Fehlerwerte in einem kleineren Bereich als in Fig. 6 und Fig. 9. Dies ist jedoch abhängig von der gewählten Arbeitsausrichtung, d.h. zum Beispiel der Ausrichtung des Tasters, Sensors oder Werkzeugs relativ zur Drehvorrichtung. Die Arbeitsausrichtung wurde zu θ = 45° gewählt. Plotted along the horizontal axis. One recognizes 9 "that the error components in the x-direction and y-direction partially offset by comparison of Fig. 11 with Fig. 6 and Fig.. In Fig. 1 1, the error values are in a smaller range than in Fig. 6 and Fig. 9. However, this depends on the selected work orientation, ie, for example, the orientation of the probe, sensor or tool relative to the rotating device. The working orientation was chosen to be θ = 45 °.
In entsprechender Weise kann der gesamte rotatorische Fehler berechnet werden, der wie auch der translatorische Gesamtfehler von der Arbeitsausrichtung, also dem Winkel d, abhängt und zusätzlich von der Arbeitsposition abhängt, also der Position in z-Richtung. In a corresponding manner, the total rotational error can be calculated, which, like the overall translational error, depends on the working orientation, ie the angle d, and additionally depends on the working position, ie the position in the z-direction.
In den Fig. 12 bis 14 sind daher lediglich für drei ausgewählte Paare von Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung die Abhängigkeiten des Gesamtfehlers der Translationsfehler in x- Richtung und y-Richtung sowie der Rotation in x-Richtung und y-Richtung dargestellt. Da der rotatorische Gesamtfehler sowohl von der Arbeitsausrichtung als auch der FIGS. 12 to 14 therefore show the dependencies of the total error of the translation errors in the x-direction and y-direction as well as the rotation in the x-direction and y-direction for only three selected pairs of working position and working orientation. Since the total rotational error of both the work orientation and the
Arbeitsposition abhängt, gilt dies auch für den Gesamtfehler für Rotation und Translation. Entsprechendes gilt wieder für die Ermittlung eines Drehpositionsmessortes. Der Work position, this also applies to the total error for rotation and translation. The same applies again to the determination of a Drehpositionsmessortes. Of the
Arbeitsausrichtung entspricht daher eine Position in Umlaufrichtung, die um 90° bezüglich der Drehachse versetzt ist. Work orientation therefore corresponds to a position in the direction of rotation, which is offset by 90 ° with respect to the axis of rotation.
Die Arbeitsposition zu der Darstellung in Fig. 12 ist in dem Beispiel 0. Die The working position to the illustration in FIG. 12 is 0 in the example
Arbeitsausrichtung ist ebenfalls 0. Der Gesamtfehler schwankt in einem Bereich von 8,7 μιτι. Im Fall der Fig. 13 ist die Arbeitsposition z = 0,144 m. Die Arbeitsausrichtung beträgt θ = 3,3 rad. Die Werte des Gesamtfehlers schwanken über eine Umdrehung des drehbaren Teils der Drehvorrichtung in einem Bereich von 0,35 μιτι. Für das Ergebnis in Fig. 14 betragen die Arbeitsposition z = 0,047 m und die Arbeitsausrichtung Θ = 0,34 rad. Die Fehlerwerte schwanken in einem Bereich von 4,7 pm. Work orientation is also 0. The total error varies in a range of 8.7 μιτι. In the case of Fig. 13, the working position z = 0.144 m. The working orientation is θ = 3.3 rad. The values of the total error fluctuate over a rotation of the rotatable part of the rotating device in a range of 0.35 μιτι. For the result in Fig. 14, the working position z = 0.047 m and the working orientation Θ = 0.34 rad. The error values vary within a range of 4.7 pm.
Die zu dem Diagramm in Fig. 13 gehörende Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung führt daher zu den geringsten Fehlern bei einer Umdrehung des drehbaren Teils und wäre daher im Vergleich der drei möglichen Paare von Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung zu empfehlen. The working position and working orientation associated with the diagram in Fig. 13 therefore leads to the least errors in one revolution of the rotatable part and would therefore be recommended in comparison of the three possible pairs of working position and working orientation.
Die Empfehlung muss nicht in allen Fällen unter Berücksichtigung einer vollständigen Umdrehung des drehbaren Teils abgegeben werden. Vielmehr sind auch Messaufgaben bzw. Bearbeitungsaufgaben denkbar, gemäß denen der drehbare Teil lediglich über einen Teilbereich einer Umdrehung verdreht werden kann. Daher können sich andere The recommendation does not have to be made in all cases taking into account one complete revolution of the rotatable part. Rather, also measurement tasks or machining tasks conceivable according to which the rotatable part can be rotated only over a portion of a revolution. Therefore, others can
Empfehlungen für Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung ergeben als für eine vollständige Umdrehung. Recommendations for working position and work orientation result than for a complete turn.
Fig. 15 zeigt schematisch eine Anordnung mit einer Drehvorrichtung, zum Beispiel der Drehvorrichtung gemäß Fig. 1 bis Fig. 4. Ein drehbarer Teil 1 1 der Drehvorrichtung kann relativ zu einem nicht drehbaren Teil 12 gedreht werden. Die Messanordnung 21 ist ausgestaltet, Fehler der Drehvorrichtung 1 1 , 12 zu messen und entsprechende Fig. 15 shows schematically an arrangement with a rotating device, for example, the rotating device according to Fig. 1 to Fig. 4. A rotatable part 1 1 of the rotating device can be rotated relative to a non-rotatable member 12. The measuring arrangement 21 is configured to measure errors of the rotary device 1 1, 12 and corresponding
Fehlermesswerte einer Prognoseeinrichtung 23 zuzuführen. Diese Prognoseeinrichtung 23 ist ausgestaltet, aus den Fehlermesswerten (insbesondere gefilterte) erwartete Fehlerwerte der Drehvorrichtung 1 1 , 12 zu ermitteln, die jeweils für eine relative Supply error measurements to a forecasting device 23. This forecasting device 23 is configured to determine from the error measurement values (in particular filtered) expected error values of the rotary device 11, 12 which are each for a relative
Arbeitsposition und Arbeitsausrichtung einer Koordinatenmesseinrichtung zur Working position and working orientation of a coordinate measuring device for
Bestimmung der Koordinaten des Werkstücks (in Fig. 15 nicht dargestellt) oder eines Bearbeitungswerkzeugs einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung des Werkstücks einerseits und der Drehvorrichtung andererseits erwartet werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Prognoseeinrichtung ausgestaltet, aus den Fehlermesswerten erwartete Fehlerwerte der Drehvorrichtung 1 1 , 12 zu ermitteln, die jeweils für einen Determining the coordinates of the workpiece (not shown in Fig. 15) or a machining tool of a machine tool for machining the workpiece on the one hand and the rotary device on the other hand are expected. Alternatively or additionally, the prediction device is configured to determine from the error measurement values expected error values of the rotary device 1 1, 12, each for a
Drehpositionsmessort erwartet werden. Eine Ermittlungseinrichtung 25 ist mit der Prognoseeinrichtung 23 verbunden und ausgestaltet, aus den erwarteten Fehlerwerten der Drehvorrichtung 11 , 12 zumindest eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung zu ermitteln, für die der erwartete Fehlerwert der Drehvorrichtung 1 1 , 12 günstig ist. Drehpositionsmessort be expected. A determination device 25 is connected to the prediction device 23 and designed to determine from the expected error values of the rotary device 11, 12 at least one working position and / or working orientation for which the expected error value of the rotary device 11, 12 is favorable.
Alternativ oder zusätzlich ist die Ermittlungseinrichtung ausgestaltet, aus den erwarteten Fehlerwerten zumindest einen günstigen Drehpositionsmessort zu ermitteln. Die zumindest eine von der Ermittlungseinrichtung 25 ermittelte Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung wird einer Steuerung 27 des Koordinatenmessgeräts oder der Werkzeugmaschine zugeführt, die insbesondere automatisch die Vermessung eines Werkstücks oder die Bearbeitung eines Werkstücks mit der zumindest einen ermittelten Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung steuert. Alternativ oder zusätzlich wird der ermittelte günstiger Drehpositionsmessort eingestellt. Alternatively or additionally, the determination device is designed to determine at least one favorable rotational position measurement location from the expected error values. The at least one working position and / or working orientation determined by the determining device 25 is supplied to a controller 27 of the coordinate measuring machine or the machine tool, which in particular automatically controls the measurement of a workpiece or the machining of a workpiece with the at least one determined working position and / or working orientation. Alternatively or additionally, the determined favorable Drehpositionsmessort is set.
Das in Fig. 16 dargestellte Koordinatenmessgerät (KMG) 21 1 in Portalbauweise weist eine Basis 201 auf, über der Säulen 202, 203 in Z-Richtung eines kartesischen The gantry type CMM 21 1 shown in Fig. 16 has a base 201 above the columns 202, 203 in the Z direction of a Cartesian
Koordinatensystems beweglich angeordnet sind. Die Säulen 202, 203 bilden zusammen mit einem Querträger 204 ein Portal des KMG 21 1. Der Querträger 204 ist an seinen gegenüberliegenden Enden mit den Säulen 202 bzw. 203 verbunden. Nicht näher dargestellte Elektromotoren verursachen die Linearbewegung der Säulen 202, 203 in Z- Richtung. Dabei ist z. B. jeder der beiden Säulen 202, 203 ein Elektromotor zugeordnet. Der Querträger 204 ist mit einem Querschlitten 207 kombiniert, welcher luftgelagert entlang dem Querträger 204 in X-Richtung des kartesischen Koordinatensystems beweglich ist. Die momentane Position des Querschlittens 207 relativ zu dem QuerträgerCoordinate system are arranged movable. The columns 202, 203 together with a cross member 204, a portal of the CMM 21 1. The cross member 204 is at its opposite ends connected to the columns 202 and 203, respectively. Electric motors not shown cause the linear movement of the columns 202, 203 in the Z direction. It is z. B. each of the two columns 202, 203 associated with an electric motor. The cross member 204 is combined with a cross slide 207, which is air bearing along the cross member 204 in the X direction of the Cartesian coordinate system movable. The instantaneous position of the cross slide 207 relative to the cross member
204 kann anhand einer Maßstabsteilung 206 festgestellt werden. Die Bewegung des Querträgers 204 in X-Richtung wird durch einen weiteren Elektromotor angetrieben. 204 can be determined by scale graduation 206. The movement of the cross member 204 in the X direction is driven by a further electric motor.
An dem Querschlitten 207 ist eine in vertikaler Richtung bewegliche Pinole 208 gelagert, die an ihrem unteren Ende über eine Montageeinrichtung 210 und eine Drehvorrichtung On the cross slide 207 a vertically movable quill 208 is mounted, which at its lower end via a mounting device 210 and a rotating device
205 mit einer Koordinatenmesseinrichtung 209 verbunden ist. Die 205 is connected to a coordinate measuring device 209. The
Koordinatenmesseinrichtung 209 weist einen abgewinkelten Tastkopf 215 auf, an dem ein Taststift 1 1 1 mit Tastkugel 121 abnehmbar angeordnet ist. Die Coordinate measuring device 209 has an angled probe 215, on which a stylus 1 1 1 with probe ball 121 is removably arranged. The
Koordinatenmesseinrichtung 209 kann angetrieben durch einen weiteren Elektromotor relativ zu dem Querschlitten 207 in Y-Richtung des kartesischen Koordinatensystems bewegt werden. Durch die Elektromotoren des KMG kann der Tastkopf 209 in dem Bereich unterhalb des Querträgers 204 in nahezu beliebige Positionen bewegt werden. Ferner kann die Drehvorrichtung 205 den Tastkopf 215 um die Y-Achse drehen, sodass der Taststift 11 1 in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet werden kann. Coordinate measuring device 209 can be driven by a further electric motor relative to the cross slide 207 in the Y direction of the Cartesian coordinate system. The electric motors of the CMM, the probe 209 can be moved in the area below the cross member 204 in almost any position. Further, the rotary device 205 may rotate the probe 215 about the Y-axis, so that the stylus 11 1 can be oriented in different directions.
Auf der Basis 201 ist ein Drehtisch 217 (d.h. eine Drehvorrichtung) mit integriertem Drehpositionssensor (nicht in Fig. 16 dargestellt) angeordnet. Die Anordnung ist schematisch zu verstehen. In der Praxis wird der Drehtisch 217 an einer Position angeordnet sein, in der der Taststift 1 1 1 oder ein anderer Taststift ein auf dem Drehtisch 217 angeordnetes Werkstück (nicht dargestellt) möglichst ungehindert von allen Seiten in radialer Richtung der Drehachse des Drehtischs 217, d.h. in möglichst beliebigen On the base 201, there is arranged a turntable 217 (i.e., a rotating device) with an integrated rotational position sensor (not shown in Fig. 16). The arrangement is to be understood schematically. In practice, the turntable 217 will be located at a position where the stylus 1 1 1 or other stylus will hold a workpiece (not shown) disposed on the turntable 217 as freely as possible from all sides in the radial direction of the rotation axis of the turntable 217, i. in as many as you like
Arbeitsausrichtungen, antasten kann. Entsprechendes gilt möglichst auch über den gesamten Höhenbereich entlang der Erstreckung der Drehachse der Drehvorrichtung 217 für alle Arbeitspositionen des Taststifts. Working orientations, can touch. The same applies as far as possible over the entire height range along the extent of the axis of rotation of the rotating device 217 for all working positions of the stylus.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst auf der According to the preferred embodiment of the invention is initially on the
Drehvorrichtung 217 ein Kalibrierkörper wie z.B. der Zylinder aus Fig. 1 bis Fig. 3 oder der Doppelkugelstab aus Fig. 4 angeordnet. Ferner wird eine separate Messvorrichtung, beispielsweise wie schematisch in Fig. 4 dargestellt, mit zumindest den Sensoren s2 bis s5 angeordnet und dazu verwendet, die Bewegungsfehler der Drehvorrichtung zu messen. Dabei sind die Sensoren und auch der zumindest eine Drehpositionssensor der Drehvorrichtung vorzugsweise mit der Steuerung des Koordinatenmessgeräts verbunden, sodass die Messwerte der Sensoren und auch des zumindest einen Drehpositionssensors von der Steuerung erfasst und einander zugeordnet werden können. Jeder vermessenen Drehposition entspricht zumindest ein Messwert eines der Sensoren s2 bis s5. Umgekehrt ist jeder der Messwerte der Sensoren s2 bis s5 einer Drehposition zugeordnet. Wenn lediglich die Arbeitsausrichtung an einer festgelegten Arbeitsposition in axialer Richtung bestimmt werden soll, reicht die Verwendung von zwei Sensoren, zum Beispiel der Sensoren s2 und s3, die an der festgelegten Arbeitsposition messen. Turning device 217 a calibration such as the cylinder of FIG. 1 to FIG. 3 or the double-ball rod of FIG. 4 is arranged. Furthermore, a separate measuring device, for example as shown schematically in FIG. 4, is arranged with at least the sensors s2 to s5 and is used to compensate for the movement errors of the rotary device measure up. In this case, the sensors and also the at least one rotational position sensor of the rotary device are preferably connected to the control of the coordinate measuring machine, so that the measured values of the sensors and also of the at least one rotational position sensor can be detected by the controller and assigned to one another. Each measured rotational position corresponds to at least one measured value of one of the sensors s2 to s5. Conversely, each of the measured values of the sensors s2 to s5 is assigned to a rotational position. If only the working orientation at a fixed working position in the axial direction is to be determined, the use of two sensors, for example the sensors s2 and s3, which measure at the fixed working position is sufficient.
Die Steuerung des Koordinatenmessgeräts kann nun die erwarteten Fehlerwerte und/oder die gefilterten erwarteten Fehlerwerte für die verschiedenen Arbeitspositionen und/oder Arbeitsausrichtungen berechnen und daraus zumindest eine günstige Anordnung der Koordinaten-Messeinrichtung oder für die Verwendung der Drehvorrichtung in The control of the coordinate measuring machine can now calculate the expected error values and / or the filtered expected error values for the various working positions and / or working orientations and from this at least a favorable arrangement of the coordinate measuring device or for the use of the rotating device in
Kombination mit einer Werkzeugmaschine alternativ oder zusätzlich eine günstige Combination with a machine tool alternatively or additionally a favorable
Anordnung eines Bearbeitungswerkzeugs ermitteln. Determine the arrangement of a machining tool.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung des Koordinatenmessgeräts aus den erwarteten Fehlerwerten oder aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten zumindest einen günstigen Drehpositionsmessort des Drehpositionssensors der Drehvorrichtung ermitteln. Dabei entsprechen nicht nur im Fall des hier beschriebenen Alternatively or additionally, the control of the coordinate measuring machine can determine from the expected error values or from the filtered expected error values at least one favorable rotational position measuring location of the rotational position sensor of the rotary device. Not only in the case of the described here
Ausführungsbeispiels, sondern auch allgemein in Bezug auf die Erfindung die zuvor genannten erwarteten Schwankungen der radialen Position des ersten Teils oder des zweiten Teils der Drehvorrichtung und/oder Schwankungen der Position des ersten Teils oder des zweiten Teils bezüglich einer Richtung tangential zur Drehrichtung der Embodiment, but also generally with respect to the invention, the aforementioned expected variations in the radial position of the first part or the second part of the rotating device and / or variations in the position of the first part or the second part with respect to a direction tangential to the direction of rotation of
Drehvorrichtung den erwarteten Fehlerwerten oder den gefilterten erwarteten Turning device the expected error values or the filtered expected
Fehlerwerten. Erwartete Schwankungen sind erwartete Fehler. Error values. Expected variations are expected errors.
Das Koordinatenmessgerät in Portalbauweise ist lediglich ein Ausführungsbeispiel für ein Koordinatenmessgerät, dessen Koordinaten-Messeinrichtung gemäß der Erfindung günstig angeordnet werden soll. Es können daher auch Koordinatenmessgeräte anderer Bauweise, zum Beispiel Gantry-Bauweise oder Gelenkarm-Bauweise, verwendet werden. The coordinate measuring machine in gantry design is merely an embodiment of a coordinate measuring machine whose coordinate measuring device according to the invention is to be arranged conveniently. It is therefore also coordinate measuring machines of other construction, for example gantry or articulated arm construction, can be used.
Im Folgenden werden Beispiele für Drehpositions-Messvorrichtungen erläutert, die die Drehposition einer Drehvorrichtung messen. Z.B. kann die Drehpositions-Messvorrichtung in die Drehvorrichtung integriert sein, sodass die Drehpositions-Messvorrichtung vollständig von Bauteilen der Drehvorrichtung umschlossen ist und so vor äußeren Einflüssen geschützt ist (wie z, B. Fig. 20 zeigt). Bei der Drehvorrichtung kann sich zum Beispiel um einen Drehtisch handeln, wie im Beispiel der Fig. 16 gezeigt. Alternativ kann es sich zum Beispiel um ein Drehgelenk mit zumindest einer Drehachse handeln. In the following, examples of rotational position measuring devices which measure the rotational position of a rotary device will be explained. For example, the rotational position measuring device be integrated into the rotating device, so that the rotational position measuring device is completely enclosed by components of the rotating device and so is protected from external influences (as z, B. Fig. 20 shows). The turning device may be, for example, a turntable, as shown in the example of FIG. 16. Alternatively, it may, for example, be a rotary joint with at least one axis of rotation.
Derartige Drehgelenke werden zum Beispiel an Koordinatenmessgeräten verwendet, wobei der Sensor oder Taster des Koordinatenmessgeräts über das Drehgelenk mit anderen Teilen des Koordinatenmessgeräts verbunden ist, so dass das Drehgelenk den Sensor oder Taster in eine gewünschte Drehposition bringen kann. Insbesondere kann das Drehgelenk auch zwei Drehachsen aufweisen, die zum Beispiel senkrecht zueinander verlaufen. Vorzugsweise ist für jede der Drehachsen eine Drehpositions-Messvorrichtung vorhanden. Such hinges are used for example on coordinate measuring machines, wherein the sensor or probe of the coordinate measuring machine is connected via the rotary joint with other parts of the coordinate measuring machine, so that the rotary joint can bring the sensor or button in a desired rotational position. In particular, the rotary joint can also have two axes of rotation which run, for example, perpendicular to one another. Preferably, a rotational position measuring device is provided for each of the rotational axes.
Die Draufsicht einer Drehpositions-Messvorrichtung in Fig. 17 zeigt einen Messkörper 75, der eine Vielzahl von strichförmigen Markierungen 82 aufweist, die sich in dem The plan view of a rotational position measuring device in Fig. 17 shows a measuring body 75 having a plurality of line-shaped markings 82, which in the
Ausführungsbeispiel in radialer Richtung zu einer Drehachse D der Drehvorrichtung erstrecken, d.h. senkrecht zur Drehachse D. Idealerweise ist der Winkelabstand der strichförmigen Markierungen 82 konstant, z.B. bei 360 Markierungen würde der Extend in the radial direction to an axis of rotation D of the rotating device, i. perpendicular to the axis of rotation D. Ideally, the angular spacing of the bar-shaped marks 82 is constant, e.g. at 360 marks would the
Winkelabstand daher 1° betragen. Eine derartige Anordnung von strichförmigen Angular distance therefore 1 °. Such an arrangement of line-shaped
Markierungen auf einem Messkörper wird im Folgenden als Teilkreisscheibe bezeichnet. Fig. 17 zeigt ferner eine X- Achse und eine Y- Achse eines Koordinatensystems, wobei die X-Achse und die Y-Achse senkrecht zueinander und jeweils senkrecht zu der Markings on a measuring body is referred to below as a partial disk. Fig. 17 also shows an X-axis and a Y-axis of a coordinate system, wherein the X-axis and the Y-axis are perpendicular to each other and each perpendicular to the
Drehachse D verlaufen. Ferner ist ein Drehpositions-Sensoren 74 dargestellt, der in axialer Richtung der Drehachse D oberhalb der Teilkreisscheibe, das heißt in Run axis D. Furthermore, a rotational position sensor 74 is shown, which in the axial direction of the axis of rotation D above the pitch disc, that is in
Blickrichtung der Figur 17 vor der Teilkreisscheibe, angeordnet ist. In der Praxis kann mehr als ein solcher Sensor vorhanden sein. Der optische Erfassungsbereich des Sensors enthält eine oder mehrere der strichförmigen Markierungen 82 gleichzeitig. Der Erfassungsbereich ist insbesondere der Bereich mit etwa fünf Markierungen 82, die unmittelbar unterhalb des rechteckigen Bereichs liegen, der den Sensor darstellt. Mit der Drehbewegung der Drehvorrichtung durchlaufen die Markierungen 82 nacheinander den Erfassungsbereich. Der Sensor 74 ist an einem ersten Teil der Drehvorrichtung angeordnet (nicht dargestellt), während ein zweiter Teil der Drehvorrichtung die Viewing direction of Figure 17 in front of the pitch disc, is arranged. In practice, more than one such sensor may be present. The optical detection range of the sensor includes one or more of the bar-shaped marks 82 simultaneously. The detection area is in particular the area with approximately five markings 82, which lie directly below the rectangular area that represents the sensor. With the rotational movement of the rotating device, the markers 82 successively pass through the detection area. The sensor 74 is disposed on a first part of the rotating device (not shown), while a second part of the rotating device, the
Teilkreisscheibe aufweist. Der erste und der zweite Teil der Drehvorrichtung sind relativ zueinander um die Drehachse D drehbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dre positionsmessort des Sensors 74 insbesondere der Ort» an dem der Sensor 74 angeordnet ist. Da der Sensor 74 einen Erfassungsbereich auf der Teilkreisscheibe hat, der durch eine Projektion der Teilkreisscheibe in einer Richtung parallel zur Drehachse auf den Sensor 74 abgebildet wird, kann alternativ auch der Ort des Erfassungsbereichs als Drehpositionsmessort definiert werden. Jeweils werden die Koordinaten eines zentralen Punktes des Drehpositionsmessortes als Koordinaten des Ortes verwendet, zum Beispiel des Punktes in der Mitte des Erfassungsbereiches in Umlaufrichtung der Teilkreisscheibe in dem radialen Abstand zur Drehachse, der in der Mitte der Particle disc has. The first and the second part of the rotating device are rotatable relative to each other about the rotation axis D. In the illustrated embodiment, the Dre position measuring location of the sensor 74 in particular the place » on which the sensor 74th is arranged. Since the sensor 74 has a detection area on the pitch disk, which is imaged onto the sensor 74 by a projection of the pitch disk in a direction parallel to the axis of rotation, the location of the detection area may alternatively be defined as a rotational position measurement location. In each case, the coordinates of a central point of the Drehpositionsmessortes be used as coordinates of the location, for example, the point in the center of the detection area in the direction of rotation of the pitch disc in the radial distance from the axis of rotation, in the center of the
Markierungen 82 liegt Marks 82 is located
Es sind auch andere Gestaltungen von Teilkreisscheiben möglich, insbesondere mit strichförmigen Markierungen, die an dem Außenumfang eines scheibenförmigen Körpers linienartig parallel zur Rotationsachse D verlaufen. Ferner sind entsprechende Other designs of partial circular discs are also possible, in particular with line-shaped markings which run on the outer circumference of a disc-shaped body in a line-like manner parallel to the axis of rotation D. Further, corresponding ones
Gestaltungen, jedoch nicht mit linienförmigen Markierungen, sondern mit magnetischen Markierungen möglich. In diesem Fall erfasst der Sensor 74 nicht auf optische Weise strichförmige Markierungen, sondern das Magnetfeld, das sich aufgrund des Passierens von magnetischen Markierungen ändert. Designs, but not with linear markings, but with magnetic markings possible. In this case, the sensor 74 does not optically detect line marks, but the magnetic field that changes due to the passage of magnetic marks.
Fig. 18 zeigt den Messkörper 75, das heißt die Teilkreisscheibe gemäß Fig. 17 oder eine andere Teilkreisscheibe, in zwei verschiedenen Positionen. In einer ersten Position ist die Teilkreisscheibe mit dem Bezugszeichen 75 bezeichnet, in einer zweiten Position mit dem Bezugszeichen 75'. Allerdings ist der Drehpositionssensor nicht über, sondern radial außerhalb der Teilkreisscheibe anzuordnen. Vier mögliche Drehpositionsmessorte des Sensors 74 sind mit den Bezugszeichen 74a, 74b, 74c, 74d bezeichnet. In der Position 75 liegt die Drehachse D im Zentrum der Teilkreisscheibe. Dagegen ist die Teilkreisscheibe in der Position 75' um einen Translationsvektor ÄS verschoben. Durch die Verschiebung, die das Ergebnis eines Bewegungsfehlers bei der Drehbewegung der Drehvorrichtung ist, hat sich die Teilkreisscheibe translatorisch relativ zu den Drehpositionsmessorten 74a, 74b, 74c, 74d in einer Richtung verschoben, die quer zur Drehsachse D verläuft, nämlich in Fig. 17 und Fig. 18 senkrecht zur Figurenebene. Man erkennt deutlich, dass sich die Verschiebung an den unterschiedlichen Drehpositionsmessorten unterschiedlich auswirkt. Während an den Drehpositionsmessorten 74a, 74b und 74c jeweils völlig andere FIG. 18 shows the measuring body 75, that is to say the partial circular disk according to FIG. 17 or another partial circular disk, in two different positions. In a first position, the circular disc is designated by the reference numeral 75, in a second position by the reference numeral 75 '. However, the rotational position sensor is not to be arranged above, but radially outside the pitch disc. Four possible rotational position measuring locations of the sensor 74 are designated by reference numerals 74a, 74b, 74c, 74d. In position 75, the axis of rotation D is in the center of the pitch disc. In contrast, the pitch circle is shifted in the position 75 'by a translation vector ÄS. Due to the displacement that is the result of a movement error in the rotational movement of the rotating device, the pitch disc has translationally displaced relative to the Drehpositionsmessorten 74 a, 74 b, 74 c, 74 d in a direction which is transverse to the rotational axis D, namely in Fig. 17 and Fig. 18 perpendicular to the plane of the figure. It can be seen clearly that the displacement at the different Drehpositionsmessorten has different effects. While at the Drehpositionsmessorten 74 a, 74 b and 74 c each other completely different
Markierungen 82 von dem Sensor erfasst würden, je nachdem an welcher Position sich die Teilkreisscheibe befindet, beobachtet ein Sensor an dem Drehpositionsmessort 74d mit seinem in Richtung der Drehachse D ausgerichteten Erfassungsbereich dieselbe Markierung 82 unabhängig davon, an welcher Position sich die Teilkreisscheibe befindet. Würde die Verschiebung dagegen in einer Richtung innerhalb der Ebene der Markers 82 would be detected by the sensor, depending on which position the pitch disc is located, a sensor observes at the rotational position measuring location 74d with its aligned in the direction of the rotation axis D detection area the same mark 82, regardless of where the disc is located. The shift would be in one direction within the plane of the
Teilkreisscheibe stattfinden, die senkrecht zu der in Fig. 18 dargestellten Verschiebung verläuft, würde ein Sensor an dem Drehpositionsmessort 74d die größte Veränderung der Position der Markierungen 82 beobachten. Diese Veränderung bewirkt den Fehler bei der Messung der Drehposition. 18, a sensor at the rotational position measuring location 74d would observe the greatest change in the position of the markers 82. This change causes the error in the measurement of the rotational position.
Das zuvor beschriebene Beispiel verdeutlicht lediglich den Effekt einer translatorischen Bewegung. Während einer Drehbewegung der Drehvorrichtung finden aber solche translatorischen Bewegungen und zusätzliche rotatorische Bewegungen der The example described above only clarifies the effect of a translational movement. During a rotational movement of the rotating device but find such translational movements and additional rotational movements of the
Drehvorrichtung statt, wie zuvor beschrieben. Je nach Drehpositionsmessort Turning device instead, as described above. Depending on the rotational position measuring location
kompensieren oder verstärken sich diese Bewegungen in unterschiedlicher Weise. Im günstigsten Fall, der in der Praxis allerdings nicht zu erwarten ist, kompensieren sich sämtliche translatorischen und rotatorischen Bewegungen an einem These movements compensate or intensify in different ways. In the most favorable case, which is not to be expected in practice, however, all translational and rotational movements compensate each other
Drehpositionsmessort während eines gesamten Umlaufs des drehbeweglichen Teils der Drehvorrichtung um die Drehachse. Drehpositionsmessort during a complete rotation of the rotatable part of the rotating device about the axis of rotation.
Die vorangegangenen Ausführungsbeispiele zeigen den Fall, dass sich die The preceding embodiments show the case that the
Teilkreisscheibe bzw. der Messkörper der Drehpositions-Messvorrichtung dreht, während der Teil, an dem der Drehpositionssensor angeordnet ist, ruht. Die Überlegungen sind aber auch auf den umgekehrten Fall analog anwendbar. Wird der Drehpositionssensor um die Drehachse bewegt und ist dabei Bewegungsfehlern aufgrund der Überlagerung verschiedener translatorischer und rotatorischer Bewegungen ausgesetzt, entstehen entsprechende Fehler bei der Drehpositionsmessung. Particle disc or the measuring body of the rotational position measuring device rotates while the part on which the rotational position sensor is arranged, rests. However, the considerations are analogously applicable to the opposite case as well. If the rotational position sensor is moved about the axis of rotation and is thereby exposed to movement errors due to the superimposition of various translational and rotational movements, corresponding errors occur during the rotational position measurement.
Fig. 19 zeigt die Teilkreisscheibe 75 aus Fig. 17 und 18 oder eine andere Fig. 19 shows the pitch disc 75 of Figs. 17 and 18 or another
Teilkreisscheibe. Wiederum ist die Teilkreisscheibe 75 relativ zu der Drehachse D um den Translationsvektor ÄS verschoben. Ferner sind Winkelpositionen möglicher Graduated circle. Again, the pitch disc 75 is displaced relative to the axis of rotation D about the translation vector AE. Furthermore, angular positions are possible
Drehpositionsmessorte 74a, 74b, 74c des Drehpositionssensors in Bezug auf die X-Achse dargestellt. Die Winkelposition des ersten Drehpositionsmessorts 74a ist null, d.h. der Drehpositionsmessort liegt auf der X-Achse. Der zweite Drehpositionsmessort 74b ist in Umiaufrichtung der Drehachse D um den Winkel ß2 gegen die X-Achse gedreht. Der dritte Drehpositionsmessort 74b ist in Umiaufrichtung der Drehachse D um den Winkel ßn in Bezug auf die X-Achse gedreht. An jedem Drehpositionsmessort ist der Sensor auf die Drehachse D ausgerichtet. Rechts oben ist durch einen Punkt im Kreis angedeutet, dass sich die Richtung der Z-Achse und damit der Drehachse D senkrecht zur Bildebene erstreckt Drehpositionsmessorte 74a, 74b, 74c of the rotational position sensor with respect to the X-axis shown. The angular position of the first rotational position measuring location 74a is zero, that is, the rotational position measuring location is on the X-axis. The second Drehpositionsmessort 74b is rotated in Umiaufrichtung the rotation axis D by the angle ß2 against the X-axis. The third rotational position measuring location 74b is rotated in the direction of rotation of the rotational axis D by the angle ßn with respect to the X-axis. At each rotational position measuring location, the sensor is aligned with the axis of rotation D. Top right is indicated by a dot in the circle that the direction of the Z-axis and thus the axis of rotation D extends perpendicular to the image plane
Ferner ist noch ein Winkelabstand φΜ dargestellt (wiederum in Bezug auf die X-Achse), der die Richtung des Translationsvektors As in Bezug auf die X-Achse beschreibt. Durch Angabe der Werte dieses Winkels φΜ und des Betrages des Translationsvektors ÄS lässt sich die Translationsbewegung in einer Ebene senkrecht zur Drehachse D eindeutig beschreiben, die die Teilkreisscheibe 75 aus ihrer Idealposition (in der die Drehachse D im Zentrum der Teilkreisscheibe 75 liegt) ausgeführt hat. Furthermore, an angular distance φΜ is shown (again with respect to the X-axis), which describes the direction of the translation vector As with respect to the X-axis. By specifying the values of this angle φΜ and the magnitude of the translation vector ÄS, the translational movement in a plane perpendicular to the rotation axis D can be unambiguously described, which the pitch circle disk 75 has executed from its ideal position (in which the rotation axis D lies in the center of the pitch circle disk 75).
Fig. 19 verdeutlicht» dass eine Verschiebung der Teilkreisscheibe quer zur Richtung der Drehachse D oder in einem anderen Fall eine Verschiebung des Fig. 19 illustrates » that a shift of the circular disc transverse to the direction of the axis of rotation D or in another case, a displacement of the
Drehpositionsmesssensors quer zur Richtung der Drehachse D zu einer Verschiebung des Referenzpunktes der Drehpositionsmessvorrichtung führt. Dadurch verliert aber die Drehpositions- essvorrichtung die erforderliche eindeutige Zuordnung ihres Drehpositionsmesssensors transversely to the direction of the rotation axis D leads to a shift of the reference point of the rotational position measuring device. As a result, however, the rotational position measuring device loses the required unambiguous assignment of its
Referenzpunktes zum Koordinatensystem der Drehvorrichtung. In Fig. 19 ist lediglich das Koordinatensystem der Drehpositions-Messvorrichtung dargestellt. Reference point to the coordinate system of the rotating device. In Fig. 19, only the coordinate system of the rotational position measuring device is shown.
Die eindeutige geometrische Zuordnung der Koordinatensysteme der Drehvorrichtung einerseits und der Drehpositionsmessvorrichtung andererseits kann auf einfache Weise durch Berücksichtigung einer Winkeldifferenz bezüglich der Drehachse wieder hergestellt werden. Eine solche Winkeldifferenz wird auch als Offsetwinkel bezeichnet und ist in bekannten Drehvorrichtungen mit Drehpositions-Messvorrichtungen vorgesehen. Wenn nun nach Ermittlung eines günstigen Drehpositionsmessortes dieser Ort gewählt wird, kann ein dementsprechender Offsetwinkel ermittelt werden und so ebenfalls der erforderliche eindeutige Bezug zwischen den beiden Koordinatensystemen hergestellt werden. Der Offsetwinkel des Drehpositionsmessortes ist die Winkeldifferenz um die Drehachse zwischen dem Drehpositionsmessort und dem Referenzpunkt der The unique geometric assignment of the coordinate systems of the rotary device on the one hand and the rotational position measuring device on the other hand can be restored in a simple manner by taking account of an angular difference with respect to the axis of rotation. Such an angular difference is also referred to as offset angle and is provided in known rotary devices with rotational position measuring devices. Now, if this location is selected after determining a favorable Drehpositionsmessortes, a corresponding offset angle can be determined and so also the required clear reference between the two coordinate systems are made. The offset angle of the rotational position measuring location is the angular difference about the rotational axis between the rotational position measuring location and the reference point of the
Drehpositions-Messvorrichtung (z. B. Winkeldifferenz ß2 für den Ort 74b). Der zuvor erwähnte Offsetwinkel für eine dauerhafte Verschiebung z.B. aufgrund eines Rotational position measuring device (eg angle difference β2 for location 74b). The aforementioned offset angle for permanent displacement, e.g. because of a
Exzenterfehlers kann hinzuaddiert werden. Eccentric error can be added.
Anhand von Fig. 20 wird nun eine Drehvorrichtung mit integrierter Drehpositions- Messvorrichtung beschrieben. Dabei handelt es sich um eine besonders niedrig bauende Ausführungsform, d.h. die Erstreckung entlang der Drehachse R ist besonders klein. Die Teilkreisscheibe 75 des Messsystems, bei der es sich zum Beispiel um die Teilkreisscheibe gemäß einer der Figuren 17-19 handeln kann, ist an dem unteren Ende eines stabformigen Trägers 73 des Rotors 51 angeordnet. Der Rotor 51 {der zum Beispiel als erster Teil der Drehvorrichtung bezeichnet werden kann) ist über ein Drehlager 44, bei dem es sich um eine Ringlagerung handelt, mit dem Stator 53 (der zum Beispiel als zweiter Teil der Drehvorrichtung bezeichnet werden kann) drehbar gekoppelt. Von dem Stator 53 aus gesehen radial nach innen Richtung Drehachse R, d.h. in einem Innenraum des Stators 53, liegt ein Drehpositionsmessort, an dem ein Drehpositionssensor 74 angeordnet ist. Der Drehpositionsmessort wurde in der erfindungsgemäßen Weise ermittelt. A turning device with integrated rotational position measuring device will now be described with reference to FIG. This is a particularly low-build embodiment, ie, the extension along the axis of rotation R is particularly small. The Partial disk 75 of the measuring system, which may be, for example, the partial disk according to one of the figures 17-19, is arranged at the lower end of a rod-shaped carrier 73 of the rotor 51. The rotor 51 (which may be referred to, for example, as the first part of the rotating device) is rotatably coupled to the stator 53 (which may be referred to as the second part of the rotating device, for example) via a pivot bearing 44 which is a ring bearing , Viewed from the stator 53 radially inward direction of rotation axis R, ie in an interior of the stator 53, is a Drehpositionsmessort, where a rotational position sensor 74 is disposed. The rotational position measuring location was determined in the manner according to the invention.
Die in Figur 20 dargestellte Bauweise einer Drehvorrichtung hat dabei den Vorteil, dass sich der drehbewegliche Teil (der Rotor 51) überwiegend oberhalb des Drehlagers 44 der Drehvorrichtung befindet. Daher ist es möglich, den Bewegungsfehler der Drehvorrichtung zu messen, indem (zum Beispiel wie anhand von Fig. 4 erläutert wurde) auf dem Rotor 51 ein Prüfkörper angeordnet wird und in verschiedenen Drehpositionen Abweichungen von der idealen Position des Prüfkörpers gemessen werden. Ferner hat die Bauweise den Vorteil, dass der Messkörper der Drehpositions- essvorrichtung (hier: die The construction of a rotary device shown in FIG. 20 has the advantage that the rotatable part (the rotor 51) is located predominantly above the rotary bearing 44 of the rotary device. Therefore, it is possible to measure the movement error of the rotary device by (for example, as explained with reference to FIG. 4) is placed on the rotor 51, a test specimen and measured in different rotational positions deviations from the ideal position of the specimen. Furthermore, the construction has the advantage that the measuring body of the Drehpositions- essvorrichtung (here: the
Teilkreisscheibe 75) mit dem Rotor 51 verbunden ist, jedoch nach unten ragt. Es kann daher ein günstiger Drehpositionsmessort unterhalb des Drehlagers 44 ermittelt werden, obwohl der Bewegungsfehler lediglich oberhalb des Drehlagers 44 gemessen wird. Particle disc 75) is connected to the rotor 51, but projects downwards. It can therefore be determined a favorable Drehpositionsmessort below the pivot bearing 44, although the movement error is measured only above the pivot bearing 44.

Claims

Patentansprüche claims
1 , Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung (1 1 , 12), welche einen ersten Teil (12) und einen relativ zu dem ersten Teil (12) um eine Drehachse (Ä1 ) der Drehvorrichtung (1 1 , 12) drehbaren, zweiten Teil (1 1 ) sowie eine 1, a method for reducing errors of a rotary device (1 1, 12), which a first part (12) and a relative to the first part (12) about an axis of rotation (Ä1) of the rotating device (1 1, 12) rotatable, second Part (1 1) and a
Drehpositions-Messvorrichtung (74, 75) zur Messung von Drehpositionen des ersten Teils (12) und des zweiten Teils (1 1 ) relativ zueinander aufweist, wobei die Drehpositions-Messvorrichtung (74, 75) einen Drehpositionssensor (74) und einen für die Messung der Drehposition mit dem Drehpositionssensor (74)  Rotational position measuring device (74, 75) for measuring rotational positions of the first part (12) and the second part (1 1) relative to each other, wherein the rotational position measuring device (74, 75) a rotational position sensor (74) and one for the measurement the rotational position with the rotational position sensor (74)
zusammenwirkenden Messkörper (75) aufweist, wobei der Drehpositionssensor (74) mit dem ersten Teil (12} und der Messkörper (75) mit dem zweiten Teil (1 1 ) verbunden ist oder umgekehrt, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:  cooperating measuring body (75), wherein the rotational position sensor (74) with the first part (12) and the measuring body (75) with the second part (1 1) is connected or vice versa, and wherein the method comprises the steps of
- Fehler der Drehvorrichtung (11 , 12) aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse (A1 ) einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung einer idealen Drehachse (A2) der Drehvorrichtung (1 1 , 12) andererseits werden in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen des ersten Teils (12) und des zweiten Teils - Errors of the rotating device (11, 12) due to deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation (A1) on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of an ideal axis of rotation (A2) of the rotating device (1 1, 12) on the other hand are in one Range of rotation angles, ie at different rotational positions of the first part (12) and the second part
(1 1 ) relativ zueinander, gemessen und entsprechende Fehlermesswerte erhalten, (1 1) relative to each other, measured and obtained corresponding error readings,
- aus den Fehlermesswerten werden erwartete Schwankungen der radialen Position des ersten Teils (12} oder des zweiten Teils (11 ) der Drehvorrichtung und/oder Schwankungen der Position des ersten Teils (12) oder des zweiten Teils (1 1 ) bezüglich einer Richtung tangential zur Drehrichtung der Drehvorrichtung, die aufgrund einer Abweichung der Drehbewegung der Drehvorrichtung (11 , 12) von einer idealen Drehbewegung um die ideale Drehachse (A2) entstehen, für eine Mehrzahl von Drehpositionsmessorten des Drehpositionssensors (74) ermittelt, an denen der Drehpositionssensor (74) die Drehposition der Drehvorrichtung messen kann,  expected error of the radial position of the first part (12) or the second part (11) of the rotating device and / or variations of the position of the first part (12) or the second part (1 1) with respect to a direction tangential to the error measured values Direction of rotation of the rotating device, which arise due to a deviation of the rotational movement of the rotary device (11, 12) from an ideal rotational movement about the ideal axis of rotation (A2), determined for a plurality of Drehpositionsmessorten the rotational position sensor (74), where the rotational position sensor (74) Can measure the rotational position of the rotary device,
- unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen wird zumindest ein Drehpositionsmessort des Drehpositionssensors (74) ermittelt, für den die erwarteten Schwankungen der Position bezüglich der Richtung tangential zur Drehrichtung  - Taking into account the expected fluctuations, at least one rotational position measuring location of the rotational position sensor (74) is determined, for which the expected fluctuations of the position with respect to the direction tangential to the direction of rotation
o kleiner sind als für andere mögliche Drehpositionsmessorte und/oder o eine vorgegebene Bedingung erfüllen. o are smaller than for other possible rotational position measuring points and / or o fulfill a given condition.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen eine Winkelposition des Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse ermittelt wird. Method according to the preceding claim, wherein, taking into account the expected fluctuations, an angular position of the Drehpositionsmessortes is determined with respect to the axis of rotation.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche» wobei unter Method according to one of the preceding claims » wherein under
Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen eine axiale Position des Taking into account the expected fluctuations an axial position of the
Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse ermittelt wird. Drehpositionsmessortes is determined with respect to the axis of rotation.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei unter Verwendung der Drehvorrichtung {1 1 , 12) als Teil eines Koordinatenmessgeräts {211 ) einMethod according to one of the preceding claims, wherein using the turning device {1 1, 12) as part of a coordinate measuring machine {211)
Werkstück mittels des Koordinatenmessgeräts {21 1 ) vermessen wird, unter Verwendung der Drehvorrichtung (1 1 , 12) als Teil einer Werkzeugmaschine eine Werkstücks mittels der Werkzeugmaschine bearbeitet wird oder unter Workpiece is measured by means of the coordinate measuring machine {21 1), using the rotating device (1 1, 12) as part of a machine tool, a workpiece is machined by means of the machine tool or below
Verwendung der Drehvorrichtung (1 1 , 12) ein Werkstück gedreht wird, und zwar vor, während und/oder nach der Vermessung des Werkstücks mittels eines Koordinatenmessgeräts (21 1 ) oder der Bearbeitung des Werkstücks mittels einer Werkzeugmaschine. Using the rotating device (1 1, 12) a workpiece is rotated, before, during and / or after the measurement of the workpiece by means of a coordinate measuring machine (21 1) or the machining of the workpiece by means of a machine tool.
Anordnung zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung (1 1 , 12), welche einen ersten Teil (12) und einen relativ zu dem ersten Teil (12) um eine Drehachse (A1 ) der Drehvorrichtung (1 1 , 12) drehbaren, zweiten Teil (1 1 ) sowie eine Arrangement for reducing errors of a rotating device (1 1, 12), comprising a first part (12) and a second part (12) rotatable relative to the first part (12) about a rotation axis (A1) of the rotating device (11, 12) 1 1) and one
Drehpositions-Messvorrichtung (74, 75) zur Messung von Drehpositionen des ersten Teils (12) und des zweiten Teils (1 1 ) relativ zueinander aufweist, wobei die Drehpositions-Messvorrichtung (74, 75) einen Drehpositionssensor (74) und einen für die Messung der Drehposition mit dem Drehpositionssensor (74) Rotational position measuring device (74, 75) for measuring rotational positions of the first part (12) and the second part (1 1) relative to each other, wherein the rotational position measuring device (74, 75) a rotational position sensor (74) and one for the measurement the rotational position with the rotational position sensor (74)
zusammenwirkenden Messkörper (75) aufweist, wobei der Drehpositionssensor (74) mit dem ersten Teil (12) und der Messkörper (75) mit dem zweiten Teil (1 1 } verbunden ist oder umgekehrt, und wobei die Anordnung Folgendes aufweist: - eine Messanordnung (21 }, die ausgestaltet ist» Fehler der Drehvorrichtung (1 1 , 12} aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse (A1 ) einerseits und cooperating measuring body (75), wherein the rotational position sensor (74) to the first part (12) and the measuring body (75) to the second part (1 1} is connected or vice versa, and wherein the arrangement comprises: - a measuring arrangement ( 21}, which is configured » error of the rotating device (1 1, 12} due to deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation (A1) on the one hand and
entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung einer idealen Drehachse (A2) der Drehvorrichtung (1 1 , 12) andererseits in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen des ersten Teils (12) und des zweiten Teils (1 1 ) relativ zueinander, zu messen und entsprechende Fehlermesswerte an eine Prognoseeinrichtung (23) auszugeben, corresponding ideal positions and an ideal orientation of an ideal axis of rotation (A2) of the rotary device (1 1, 12) on the other hand in one Range of angles of rotation, ie at different rotational positions of the first part (12) and the second part (1 1) relative to each other to measure and output appropriate error readings to a forecasting device (23),
- die Prognoseeinrichtung (23), die ausgestaltet ist, aus den Fehlermesswerten erwartete Schwankungen der radialen Position des ersten Teils (12) oder des zweiten Teils (1 1 ) der Drehvorrichtung (1 1 , 12) und/oder Schwankungen der Position des ersten Teils (1 ) oder des zweiten Teils (11 ) bezüglich einer Richtung tangential zur Drehrichtung der Drehvorrichtung (11 , 12), die aufgrund einer Abweichung der Drehbewegung der Drehvorrichtung (1 1 , 12) von einer idealen Drehbewegung um die ideale Drehachse (A2) entstehen, für eine Mehrzahl von Drehpositionsmessorten des Drehpositionssensors (74) zu ermitteln, an denen der Drehpositionssensor (74) die Drehposition der Drehvorrichtung (11 , 12) messen kann,  - The forecast device (23) which is configured, from the error measurement expected fluctuations in the radial position of the first part (12) or the second part (1 1) of the rotating device (1 1, 12) and / or variations in the position of the first part (1) or the second part (11) with respect to a direction tangential to the rotational direction of the rotating device (11, 12), which arise due to a deviation of the rotational movement of the rotating device (1 1, 12) of an ideal rotational movement about the ideal axis of rotation (A2) for detecting a plurality of rotational position measuring locations of the rotational position sensor (74) at which the rotational position sensor (74) can measure the rotational position of the rotary device (11, 12),
- eine Ermittlungseinrichtung (25), die ausgestaltet ist, unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen zumindest einen Drehpositionsmessort des Drehpositionssensors (74) zu ermitteln, für den die erwarteten Schwankungen der Position bezüglich der Richtung tangential zur Drehrichtung  - A determination device (25) which is designed to determine, taking into account the expected fluctuations, at least one Drehpositionsmessort the rotational position sensor (74) for which the expected variations in the position with respect to the direction tangential to the direction of rotation
o kleiner sind als für andere mögliche Drehpositionsmessorte und/oder o eine vorgegebene Bedingung erfüllen.  o are smaller than for other possible Drehpositionsmessorte and / or o meet a predetermined condition.
6. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Prognoseeinrichtung (23) ausgestaltet ist, unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen eine Winkelposition des Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse zu ermitteln. 6. Arrangement according to the preceding claim, wherein the prediction device (23) is designed to determine, taking into account the expected fluctuations, an angular position of the Drehpositionsmessortes with respect to the axis of rotation.
7. Anordnung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die 7. Arrangement according to one of the two preceding claims, wherein the
Prognoseeinrichtung (23) ausgestaltet ist, unter Berücksichtigung der erwarteten Schwankungen eine axiale Position des Drehpositionsmessortes bezüglich der Drehachse zu ermitteln.  Predictive device (23) is designed to determine, taking into account the expected fluctuations, an axial position of the Drehpositionsmessortes with respect to the axis of rotation.
8. Anordnung nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die 8. Arrangement according to one of the three preceding claims, wherein the
Drehvorrichtung (11 , 12) Teil eines Koordinate nmessgerats (211 ) zur Vermessung eines Werkstücks ist, Teil einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks ist oder ausgestaltet ist, ein Werkstück vor, während und/oder nach der Vermessung des Werkstücks mittels des Koordinaten messgerats (21 1 ) oder der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Werkzeugmaschine zu drehen. , Verfahren zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung (1 1 , 12) bei der Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks (13) oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks (13), wobei die Drehvorrichtung (1 1 , 12) eine Drehbewegung des Werkstücks (13) um eine Drehachse (A1 ) der Drehvorrichtung (1 1 , 12) während der Bestimmung der Koordinaten oder während der Bearbeitung des Werkstücks (13) ermöglicht, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:Turning device (11, 12) part of a coordinate nmessgerats (211) for measuring a workpiece is part of a machine tool for machining a workpiece or is configured, a workpiece before, during and / or after the measurement of the workpiece by means of the coordinate measuring device (21 1) or the machining of the workpiece by means of the machine tool to rotate. Method for reducing errors of a rotary device (1 1, 12) in the determination of coordinates of a workpiece (13) or in the machining of a workpiece (13), wherein the rotary device (1 1, 12) rotates the workpiece (13) about an axis of rotation (A1) of the rotating device (1 1, 12) during the determination of the coordinates or during the machining of the workpiece (13), and wherein the method comprises the steps of:
- Fehler der Drehvorrichtung (11 , 12) aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse (A1 ) einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen - Errors of the rotating device (11, 12) due to deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation (A1) on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal
Ausrichtung der Drehachse (A2) andererseits werden in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen zweier relativ zueinander um die Drehachse drehbeweglicher Teile der Drehvorrichtung (1 1 , 12), gemessen und entsprechende Fehlermesswerte erhalten,  Alignment of the rotation axis (A2), on the other hand, are performed in a range of angles of rotation, i. at different rotational positions of two rotatable relative to each other about the axis of rotation parts of the rotating device (1 1, 12), measured and obtained corresponding error measurements,
- aus den Fehlermesswerten werden gefilterte erwartete Fehlerwerte der  the error measurement values filter the expected expected error values
Drehvorrichtung (11 , 12) ermittelt, die für eine Mehrzahl von relativen  Turning device (11, 12) determined for a plurality of relative
Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen einer Koordinaten- Messeinrichtung (1 1 1 ) zur Bestimmung der Koordinaten des Werkstücks (13) oder eines Bearbeitungswerkzeug einer Werkzeugmaschine zur Bearbeitung des Werkstücks (13) einerseits und der Drehvorrichtung (1 1 , 12) andererseits erwartet werden, und zwar gefiltert über zumindest einen vorgegebenen Bereich der Anzahl von Wellen der Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse (A1 ) einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung der Drehachse (A2) andererseits über einen vollständigen Umlauf oder einen Teil eines Umlaufs einer Drehbewegung der Drehvorrichtung (1 1 , 12),  Working positions and working orientations of a coordinate measuring device (1 1 1) for determining the coordinates of the workpiece (13) or a machining tool of a machine tool for machining the workpiece (13) on the one hand and the rotary device (1 1, 12) are expected on the other hand, filtered over at least a predetermined range of the number of waves of deviations between actual positions and actual orientations of the rotation axis (A1) on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal alignment of the rotation axis (A2) on the other hand over a complete revolution or a part of one revolution of a rotational movement of the rotation device (1 1, 12),
- aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten der Drehvorrichtung (1 1 , 12) wird zumindest eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der Koordinaten- Messeinrichtung (1 1 1 ) oder des Bearbeitungswerkzeug ermittelt, für die der gefilterte erwartete Fehlerwert der Drehvorrichtung (1 1 , 12) bei einer vorgegebenen Mess-Aufgabe zur Bestimmung von Koordinaten des  - From the filtered expected error values of the rotating device (1 1, 12) at least one working position and / or working orientation of the coordinate measuring device (1 1 1) or the machining tool is determined, for which the filtered expected error value of the rotating device (1 1, 12) in a given measurement task for determining coordinates of
Werkstücks (13) oder einer vorgegebenen Bearbeitungs-Aufgabe zur  Workpiece (13) or a given machining task for
Bearbeitung des Werkstücks (13) o kleiner ist als für andere Arbeitspositionen und oder Machining the workpiece (13) o is smaller than for other work positions and or
Arbeitsausrichtungen und/oder  Working orientations and / or
o eine vorgegebene Bedingung erfüllt.  o met a given condition.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zumindest eine aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten der Drehvorrichtung (11 , 12) ermittelte Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung an eine Steuerung der Koordinaten- Messeinrichtung (1 1 1 } oder der Werkzeugmaschine ausgegeben wird. 10. The method according to the preceding claim, wherein the at least one of the filtered expected error values of the rotary device (11, 12) determined working position and / or work orientation is output to a control of the coordinate measuring device (1 1 1} or the machine tool.
1 1. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die 1 1. A method according to one of the two preceding claims, wherein the
zumindest eine Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung durch Simulation der Koordinatenmessung oder Bearbeitung des Werkstücks (13) ermittelt wird.  at least one working position and / or work orientation is determined by simulation of the coordinate measurement or machining of the workpiece (13).
12. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der 12. The method according to any one of the three preceding claims, wherein in the
Ermittlung der zumindest einen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung eine Mess-Aufgabe zu Grunde gelegt wird, gemäß der die Oberfläche des Werkstücks (13) scannend abgetastet wird.  Determining the at least one working position and / or work orientation is based on a measuring task, according to which the surface of the workpiece (13) is scanned scanning.
13. Verfahren nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei gemäß der ermittelten zumindest einen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung eine Messung von Koordinaten eines Werkstücks oder eine Bearbeitung des 13. The method according to any one of the four preceding claims, wherein according to the determined at least one working position and / or work orientation, a measurement of coordinates of a workpiece or a machining of the
Werkstücks gesteuert wird.  Workpiece is controlled.
14. Anordnung zum Reduzieren von Fehlern einer Drehvorrichtung (1 1 , 12) bei der Bestimmung von Koordinaten eines Werkstücks (13) oder bei der Bearbeitung eines Werkstücks (13), wobei die Drehvorrichtung (1 1 , 12) eine Drehbewegung des Werkstücks (13) um eine Drehachse (A1 ) der Drehvorrichtung (1 1 , 12) während der Bestimmung der Koordinaten oder während der Bearbeitung des Werkstücks (13) ermöglicht, und wobei die Anordnung Folgendes aufweist: 14. Arrangement for reducing errors of a turning device (1 1, 12) in the determination of coordinates of a workpiece (13) or in the machining of a workpiece (13), wherein the rotating device (1 1, 12) a rotational movement of the workpiece (13 ) about a rotational axis (A1) of the rotary device (1 1, 12) during the determination of the coordinates or during the machining of the workpiece (13), and wherein the arrangement comprises:
- eine Messanordnung (21 ), die ausgestaltet ist, Fehler der Drehvorrichtung (1 1 , 12) aufgrund von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen Ausrichtungen der Drehachse (A1 ) einerseits und  - A measuring arrangement (21) which is configured, errors of the rotating device (1 1, 12) due to deviations between actual positions and actual orientations of the axis of rotation (A1) on the one hand and
entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung der  corresponding ideal positions and an ideal alignment of the
Drehachse (A2) andererseits in einem Bereich von Drehwinkeln, d.h. bei verschiedenen Drehstellungen zweier relativ zueinander um die Drehachse (A1 ) dreh beweglicher Teile der Drehvorrichtung (11 , 12), zu messen und entsprechende Fehlermesswerte an eine Prognoseeinrichtung auszugeben,On the other hand, rotational axis (A2) in a range of rotational angles, ie at different rotational positions of two relative to each other about the axis of rotation (A1) rotationally movable parts of the rotary device (11, 12), to measure and to output corresponding error measurement values to a prediction device,
- die Prognoseeinrichtung (23), die ausgestaltet ist, aus den Fehlermesswerten gefilterte erwartete Fehlerwerte der Drehvorrichtung (11 , 12) zu ermitteln, die für eine Mehrzahl von relativen Arbeitspositionen und Arbeitsausrichtungen einer Koordinaten-Messeinrichtung (1 11 ) zur Bestimmung der Koordinaten des Werkstücks (13) oder eines Bearbeitungswerkzeug einer - the forecasting device (23), which is configured to determine from the error measured values filtered expected error values of the rotating device (11, 12), for a plurality of relative working positions and working orientations of a coordinate measuring device (1 11) for determining the coordinates of the workpiece (13) or a machining tool of a
Werkzeugmaschine zur Bearbeitung des Werkstücks (13) einerseits und der Drehvorrichtung (11 , 12) andererseits erwartet werden, und zwar gefiltert über zumindest einen vorgegebenen Bereich der Anzahl von Wellen der  Machine tool for machining the workpiece (13) on the one hand and the rotary device (11, 12) are expected on the other hand, and filtered over at least a predetermined range of the number of waves
Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen und tatsächlichen  Deviations between actual positions and actual ones
Ausrichtungen der Drehachse (A1 ) einerseits und entsprechenden idealen Positionen und einer idealen Ausrichtung der Drehachse (A2) andererseits über einen vollständigen Umlauf oder einen Teil eines Umlaufs einer  Alignments of the axis of rotation (A1) on the one hand and corresponding ideal positions and an ideal orientation of the axis of rotation (A2) on the other hand over a complete circulation or part of a revolution of a
Drehbewegung der Drehvorrichtung (1 1 , 12),  Rotational movement of the rotating device (1 1, 12),
- eine Ermittlungseinrichtung (25), die ausgestaltet ist, aus den gefilterten erwarteten Fehlerwerten der Drehvorrichtung (11 , 12) zumindest eine  - A determination device (25), which is configured, from the filtered expected error values of the rotary device (11, 12) at least one
Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung (11 1) oder des Bearbeitungswerkzeug zu ermitteln, für die der gefilterte erwartete Fehlerwert der Drehvorrichtung (11 , 12) bei einer vorgegebenen Mess-Aufgabe zur Bestimmung von Koordinaten des Werkstücks (13) oder einer vorgegebenen Bearbeitungs-Aufgabe zur Bearbeitung des Werkstücks (13)  Working position and / or work orientation of the coordinate measuring device (11 1) or the machining tool to determine the filtered expected error value of the rotating device (11, 12) in a given measurement task for determining coordinates of the workpiece (13) or a predetermined Machining task for machining the workpiece (13)
o kleiner ist als für andere Arbeitspositionen und/oder  o is smaller than for other job positions and / or
Arbeitsausrichtungen und/oder  Working orientations and / or
o eine vorgegebene Bedingung erfüllt.  o met a given condition.
15. Koordinatenmessgerät (21 1 ) mit einer Anordnung gemäß Anspruch 14. 15. Coordinate measuring device (21 1) with an arrangement according to claim 14.
16. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 15, wobei die Ermittlungseinrichtung mit einer Steuerung (27) des Koordinatenmessgeräts (21 1 ) verbunden ist, so dass die Steuerung (27) gemäß der ermittelten zumindest einen Arbeitsposition und/oder Arbeitsausrichtung der Koordinaten-Messeinrichtung (1 1 1) eine Messung von Koordinaten eines Werkstücks steuern kann. 16. Coordinate measuring machine according to claim 15, wherein the determining device is connected to a controller (27) of the coordinate measuring machine (21 1), so that the controller (27) according to the determined at least one working position and / or working orientation of the coordinate measuring device (1 1 1 ) can control a measurement of coordinates of a workpiece.
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