WO2015014398A1 - Haltevorrichtung, gegenhalteranordnung und verfahren zur einstellung einer haltevorrichtung - Google Patents

Haltevorrichtung, gegenhalteranordnung und verfahren zur einstellung einer haltevorrichtung Download PDF

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WO2015014398A1
WO2015014398A1 PCT/EP2013/066106 EP2013066106W WO2015014398A1 WO 2015014398 A1 WO2015014398 A1 WO 2015014398A1 EP 2013066106 W EP2013066106 W EP 2013066106W WO 2015014398 A1 WO2015014398 A1 WO 2015014398A1
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WO
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holder
counter
orientation
clamping
support structure
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/066106
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French (fr)
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Tobias Held
Thomas Engel
Rainer Sagemüller
Dominik Seitz
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Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0004—Supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/02—Details of balancing machines or devices
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/12—Static balancing; Determining position of centre of gravity

Definitions

  • the invention relates to a holding device for a workpiece, wherein the holding device comprises e.g. can be arranged on a turntable, in particular a coordinate measuring machine. Furthermore, the invention relates to a method for adjusting such a holding device and a counter-holder assembly.
  • PCT / EP201 / 061681 discloses an arrangement for measuring coordinates of a workpiece and / or machining the workpiece, the assembly having a first part and a second part movable relative to the first part.
  • PCT / EP 2013/050328 discloses a method for detecting one or more errors of a rotational position detecting system.
  • a test specimen or test element in particular a rotationally symmetrical test element, and a sensor arrangement for determining the above-described motion error of a rotary device will be described.
  • From DE 10 2010 037 352 A1 discloses a holding device for a workpiece is known, which can be arranged on a turntable of a coordinate measuring machine.
  • Holding device has a holder and a counter-holder for clamping the
  • the holder is rotatably connected to the turntable and the counter-holder is arranged on a relative to the turntable about an axis which coincides with a turntable axis rotatable holder.
  • DE 844 392 B discloses a counter-holder for machine tools, wherein the counter holder for supporting the workpiece during processing has a plurality of offset by 180 ° or at a different angle Jacobhalterarme, the fixedly connected to each other and pivotable about the counter holder stand, but detectable in the respective working positions , are arranged.
  • DE 100 50 795 A1 discloses a method for scanning on a measuring device, in particular a coordinate measuring machine.
  • a counter-holder is described, which is attached to a stand.
  • a measuring table carries a turntable.
  • a work piece can be received between a tip rotatably mounted on the counterholder and a tip of the turntable.
  • DE 1 912 930 A discloses a device for feeding and discharging
  • the disclosed counter-holders serve to fix particular long workpieces in measuring applications with a turntable.
  • backstops can be fastened to a support structure, wherein the support structure comprises a vertical pillar and a boom, wherein at least the boom is adjustable in height.
  • a counter-holder fixed or rotatably mounted e.g. ball bearing
  • the counter-holder may in this case have, for example, a tip, the tip then engaging in a centering bore in the workpiece and thus fixing one end of the workpiece.
  • the counter-holder is not optimally aligned with the turntable axis or with the holder mounted on the turntable.
  • forces and moments can be introduced into the workpiece, which can lead to undesirable movements of the workpiece and thus also to measuring errors in a measurement of such a rotating
  • the anvil is e.g. mounted on a measuring table, heavy loading of the turntable can cause it to bend against the measuring table.
  • Turntable axis or arranged on the turntable axis holder are affected. Alternatively or cumulatively, it is possible that the measuring table bends itself. This also affects the alignment.
  • the holding device described in DE 10 2010 037 352 A1 has the disadvantage that a strong tilting moment acts on the turntable due to the gallows structure described there. This also allows the previously explained optimal alignment between the counterholder and holder adjusted. Also can be a
  • Clamping in which a desired, in particular a clamping axes of the holder and the counter-holder, collinear clamping of the workpiece between the counter-holder and holder is achieved.
  • the holding device for a workpiece.
  • the workpiece can in this case be arranged on a turntable, in particular a coordinate measuring machine.
  • the holding device has a holder and a counter holder for clamping the
  • a holder and an anvil each denotes an element which serves for the mechanical fastening of the workpiece.
  • the holder and / or the anvil may e.g. be designed as a fixed arranged tip, as a rotatably mounted tip or as a lathe chuck.
  • the holder may in this case be arranged in particular on the turntable.
  • the holder may be rotatably mounted on the turntable, whereby the holder rotates with the turntable.
  • the counter-holder can be attached to a support structure, wherein the counter-holder can be arranged by means of the support structure in a vertical direction above the turntable.
  • the support structure may comprise a vertical adjusting device for adjusting a vertical distance of the counter-holder from the turntable or from the holder.
  • vertical adjusting means may comprise guiding means for guiding a movement of the counter-holder or a portion of the supporting structure to which the counter-holder is attached / mounted.
  • This guide means may be formed, for example, as linear guides.
  • the holder and the counter holder can each have a clamping tip.
  • the holder and the counter-holder each have a clamping mandrel.
  • the holder and the counter-holder may have a conical section.
  • the holder and the counter-holder each have a clamping axis.
  • Einspannachse can be in particular a central axis of symmetry or a central longitudinal axis of the holder or the counter-holder. If the holder and / or the counterholder has a tip, the clamping axis can extend through the tip.
  • the chucking axes hereby designate an axis fixed relative to the holder or counterholder, wherein a central axis of symmetry of the workpiece aligns during ideal clamping of an ideally concentric workpiece such that the chucking axis and the central axis of symmetry overlap if no further portion of the workpiece is mounted or is clamped and no further forces act on the workpiece. In this case, therefore, the clamping axes and the central axis of symmetry are aligned collinear. Of course you can not either
  • concentric workpieces are clamped.
  • the workpiece is aligned such that it extends at least partially along the clamping axis.
  • the holding device comprises at least one adjusting device.
  • a position and / or orientation of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the counter-holder can be changed by means of the adjusting device in a clamping state.
  • the clamping state refers to a state in which a workpiece is clamped between the holder and the anvil. This may mean that the workpiece is mechanically fixed by the holder and the counter-holder between them.
  • the change in position and / or orientation here denotes a controlled or regulated, in particular a force and / or position and / or orientation-based, more particularly an actuator-based, change and no unwanted change, for example due to a non-ideal rotationally symmetric workpiece. Also, in the inventive
  • the adjustment of the holder and / or counterholder change the position and / or orientation of the holder and / or counter-holder uncontrolled or unregulated by interaction with the workpiece.
  • position and / or orientation refer to a
  • Reference coordinate system which is e.g. as a Cartesian coordinate system
  • a Z-axis may be oriented in particular in the previously explained vertical direction.
  • An X-axis and Y-axis may be oriented perpendicular to each other and perpendicular to the Z-axis.
  • Coordinate in particular an X coordinate and / or Y coordinate relate.
  • a change in the position along the X-axis or Y-axis can thus also as
  • Change in a horizontal spatial direction can be called.
  • a change in the position along the Z-axis can thus also be referred to as a change in a vertical spatial direction.
  • a change in position of a clamping axis can be described in particular as a function of a change in position of a foot point of the respective clamping axis.
  • the foot point may, for example, be the point at which the chucking axis intersects a surface portion of the holder or counter-holder, for example the previously discussed tip of the holder or counter-holder or a mounting surface of the holder or counter-holder.
  • An orientation may be described, for example, by an angle of rotation about the previously described axes of the reference coordinate system.
  • the position which can also be referred to as position, and / or orientation of the clamping axis (s) can be changed or adjusted by means of the adjusting device such that the clamping axes are aligned.
  • the proposed adjusting device may in this case be different, in particular, from the previously described vertical adjusting device. However, it is also possible that the proposed adjusting device comprises or forms the vertical adjusting device.
  • the position of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the counter-holder (also) in at least one spatial direction can be changed, which is different from the vertical spatial direction.
  • the adjusting device in a clamping state by means of the adjusting device in a clamping state, the position of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the counter-holder (also) in at least one spatial direction can be changed, which is different from the vertical spatial direction.
  • Clamping state the position of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the counter-holder (also) in at least one horizontal spatial direction, preferably in two mutually perpendicular horizontal spatial directions, be changeable.
  • a change in the position of the counter-holder by means of the vertical adjusting device can take place.
  • the change in the position of the counter-holder in the vertical spatial direction by the vertical adjusting device in particular exclusively serve the clamping or unclamping of the workpiece.
  • Spacing can be e.g. be ensured by an adjusting device for adjusting the position of the holder and / or an adjusting device for adjusting the position of the counter-holder or by a resilient in the vertical direction of space storage of the holder and / or the counter-holder.
  • a predetermined clamping force is adjusted by changing the position of the holder and / or counter-holder in or against the vertical spatial direction.
  • Counter-holder in or against the vertical spatial direction adjusted such that sets a desired clamping force. This can be done for example by a
  • a predetermined clamping force When clamping can thus be adjusted by changing the position of the counter-holder or the holder in the vertical direction by the vertical adjusting device and / or the adjusting device proposed according to the invention, a predetermined clamping force. It is e.g. possible to measure a clamped workpiece, in particular a spatial course of a portion of a surface of the workpiece, for different clamping forces. Depending on these measurement results and the corresponding clamping force, a compliance of the workpiece can then be determined.
  • the position and / or orientation of the / the Einspannachse (s) in at least one spatial direction which is oriented perpendicular to the vertical direction.
  • Spaces are each oriented perpendicular to the vertical direction.
  • the vertical direction denotes e.g. a direction orthogonal to the surface of the turntable.
  • Adjustment be actively effected.
  • the adjusting devices can also be operated passively and an external change, e.g. a manual change, e.g. allowed by a user to allow.
  • both a clamping axis of the workpiece and the clamping axes of the holder and the counter-holder can be superimposed or arranged collinearly.
  • changes a position and / or orientation of the clamping axis of the holder or the counter-holder for example by below explained in more detail leadership or
  • the proposed holding device advantageously allows the anvil or the holder in its position and / or orientation to change such that the previously explained change the clamping axes is compensated.
  • only one position and / or orientation of the clamping axis of the holder can be adjusted by means of the adjusting device.
  • a position and / or an orientation of the holder can be changed by means of the adjusting device.
  • the holder is mechanically fixedly arranged on the turntable, a position and / or orientation of the turntable can also be changed by means of the adjusting device.
  • the turntable may be attached to or on the adjusting device. If the holder is mounted on the turntable by means of a fastening device or fastened thereto, a position and / or orientation of the fastening device, in particular a clamping axis of the fastening device, can be changed by means of the adjusting device.
  • the holding device can of course comprise a further adjusting device by means of which only the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder can be adjusted.
  • only one position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder can be adjusted by means of the adjusting device. If the anvil is rotatably and / or displaceably mounted in a bearing device, which is arranged, for example, on a support structure of the counter-holder, the position and / or orientation of a clamping axis can be adjusted by means of the adjusting device for changing the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder
  • Rotatable means that an orientation of the counter-holder is changeable.
  • Displaceable means that a position of the counter-holder is changeable.
  • the adjusting device can change a position and / or orientation of the entire support structure.
  • the support structure may be mounted on or on the adjusting device.
  • the support structure is formed by the adjusting device. This will be explained in more detail below.
  • the adjusting device can in this case be designed such that only the position of the clamping axis of the counter-holder can be changed, wherein the orientation remains the same. In particular, only the position in at least one direction different from the vertical direction can be changed by means of the adjusting device.
  • the bearing device can be translationally fixed, but rotatable soft. This means that the bearing device is designed such that twists or tilts of the clamping axis of the counter-holder are permitted by the bearing device, but no change in position of the counter-holder in the
  • the adjusting device can be made simpler and less expensive.
  • the adjusting device is arranged on a clamping section of a supporting structure, wherein the counter-holder is fastened or mounted on the clamping section of the supporting structure and / or on the adjusting device.
  • Clamping section here refers to a portion of the support structure in which clamping forces, in particular acting in the vertical direction clamping forces are introduced into the support structure.
  • the support structure may be formed gallows-shaped, wherein the clamping portion is arranged at a free end of a cantilever of the support structure.
  • the anvil can indirectly via the adjusting device to the
  • Clamping be attached or stored.
  • the adjusting device By arranging the adjusting device on the clamping section can be achieved in an advantageous manner that only one position and / or orientation of a bearing device of the counter-holder or a position and / or orientation of the counter-holder can be adjusted without the entire support structure must be moved.
  • the adjusting device can be designed to be lighter and smaller in terms of space, because the maximum adjustment forces to be generated can be smaller than in the case in which a part or even the entire supporting structure has to be moved.
  • the adjusting device is designed as a hexapod.
  • a hexapod here refers to a spatial adjustment device with up to six drive elements, an adjustment of a mounting surface or a
  • the hexapod can be attached, for example, to the previously explained clamping section.
  • the adjusting device may be designed as a solid-body joint.
  • Solid-state joint here denotes a portion of a support structure, wherein the solid-body joint is formed such that by means of the solid-body joint, the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder or a bearing device of the counter-holder is variable.
  • the adjusting device may be formed as a coordinate measuring machine.
  • the coordinate measuring machine on the measuring table of which the previously explained turntable is arranged, serve as an adjusting device.
  • the Coordinate measuring device can in this case allow a change in the position of the counter-holder or a bearing device of the counter-holder in up to three translational degrees of freedom.
  • the coordinate measuring machine can comprise or have a quill, wherein a pivoting pivot can be attached to the quill of the coordinate measuring machine.
  • the adjusting device can in this case by the coordinate measuring machine and the
  • the coordinate measuring machine may allow a change in the position of the adjusting device with at least one translational, preferably three translational, degree of freedom (s), in particular along the previously explained axes of the reference coordinate system.
  • the rotary swivel joint may allow for a change of orientation with at least one rotational degree of freedom or with two rotational degrees of freedom or with three rotational degrees of freedom.
  • a first rotational degree of freedom and optionally a second rotational degree of freedom can allow a rotation of the adjusting device about spatial directions perpendicular to the clamping axis.
  • a third rotational degree of freedom may allow rotation about the chuck axis.
  • a coordinate measuring machine may comprise a further sensor, e.g. For
  • Formprüf tasks include, as well as another holding or carrying device for mounting this sensor.
  • the further holding or carrying device can be fastened, for example, on the measuring table.
  • a coordinate measuring machine with two mobile portals, wherein a portal serves as adjusting device for adjusting the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder and the further portal for positioning the sensor or probe.
  • a coordinate measuring machine with a stationary arranged portal and a measuring table, wherein a position of the measuring table in a first and a further horizontal spatial direction is changeable.
  • Such a measuring table can also be referred to as an XY table.
  • the measuring table can serve as an adjusting device for adjusting the position of the clamping axis of the holder.
  • the anvil can be fixed in place on the first portal.
  • a coordinate measuring machine with a stationary arranged first portal, a movable second portal and a measuring table can be used, wherein both a position of the measuring table and the second portal in a first and a further horizontal spatial direction is changeable.
  • the counter-holder can be fixed in place on the first portal.
  • the measuring table can serve as an adjusting device for adjusting the position of the clamping axis of the holder.
  • the second portal can be used to position the sensor or probe.
  • the counter-holder is fastened or mounted on a support structure, wherein the support structure has at least one vertical section, that is to say a section extending in the vertical spatial direction, which also acts as a pillar or
  • Column section can be designated, and at least one horizontal, so extending in a horizontal spatial direction, section, which also as
  • Boom section or boom can be called comprises.
  • the support structure is in this case decoupled from a rotational movement of the holder and in particular also of the turntable.
  • the cantilever portion may in this case be e.g. by means of the previously described vertical adjusting device in the vertical direction movable on the
  • the support structure may be mounted decoupled from a rotational movement of the holder, but the support structure may still be rotatable or even freely movable relative to the holder or the turntable.
  • the support structure can be rotatably mounted relative to the turntable about an axis which coincides with an axis of rotation of the turntable.
  • Supporting body eg on the measuring table to store. Due to the relative to the holder a rotational movement or free movement permitting storage results in an advantageous manner that a position of the support structure, in particular during a measuring operation, regardless of a movement of the holder can be changed.
  • the support structure can be mounted rotatably or freely movable by means of an air bearing. This results in an advantageously low-friction storage.
  • the support structure is mounted on the turntable, wherein the support structure is formed such that at least one tilting moment exerted on the turntable by the support structure is smaller than a predetermined tilting moment, preferably zero. If the support structure, in particular a Fu ßabêt the
  • Supporting structure mounted on the turntable, so there may be a tilting moment, which acts on the turntable about an axis which is perpendicular to the central axis of rotation of the turntable. This may result in a change in the position and / or orientation of the central axis of rotation of the turntable.
  • the support structure may be designed such that a tilting moment compensating or - neutralizing load of the turntable results.
  • the support structure comprises a counterweight.
  • a foot portion of the support structure which is mounted on the turntable, have or form a counterweight.
  • the above-mentioned pillar portion may be attached to the foot portion.
  • the support structure may be arranged on the turntable so that the counterweight and the pillar portion are inclined with respect to a center of the
  • Turntables are located opposite sides of the foot section. A weight and a distance of the counterweight from this center point in this case, depending on a weight and distance of the column portion (and the at the column portion attached further sections) are chosen such that the resulting
  • Tipping moment on the turntable is smaller than a predetermined low tilting moment, preferably zero.
  • the support structure comprises a predetermined number of
  • Column sections wherein the column sections are arranged relative to each other, that the resultant tilting moment generated by the support structure is smaller than the predetermined tilting moment.
  • column sections of the support structure along a circular line with a uniform angular offset, for example with an angular offset of 120 °.
  • the column sections can in this case be mounted directly on the turntable via corresponding foot sections of the support structure.
  • the proposed arrangement results in a uniform, in particular tilting moment compensating or -neutral ensue, loading of the turntable by the mounted on the turntable support structure.
  • the support structure has at least one
  • An attachment portion wherein at least a part of a weight of the support structure via the attachment portion in one of the rotatable part of the turntable
  • the support structure is in this case decoupled from a rotational movement of the rotatable part of the turntable.
  • the support body may be, for example, the measuring table or a stator of the turntable.
  • the holding device comprises at least one
  • Detection arrangement for detecting or determining a position and / or orientation of the clamping axis of the holder.
  • a detection denotes an immediately sensory detection of the position and / or orientation of the clamping axis. Of course this includes one
  • Output signals of the corresponding sensors directly the location and / or Determine orientation.
  • a determination refers to an indirect determination of the situation and / or
  • Orientation e.g. at least partially computationally performed. If the position and / or orientation can not be calculated directly from the output signals of the sensors, further, e.g. Model-based, calculations or measurements may be necessary. For example, in this case a position and / or orientation of a part of the support structure can be sensed, wherein the counter support is attached / mounted on another part of the support structure. In this case, a conversion of
  • Output signals of the corresponding sensor necessary, e.g. can be dependent on a geometry of the support structure.
  • Orientation of the clamping axis of the holder for example, arrangements for detecting a movement error of a rotational movement of the holder or a
  • Motion error of a rotary motion of the central axis of rotation of the turntable Such arrangements are described in PCT / EP201 1/061681.
  • the proposed holding device can be used particularly advantageously with a turntable whose movement errors can be detected or determined according to one of the arrangements described in PCT / EP201 / 061681.
  • a movement error of an actual rotation axis of the turntable can be detected or determined, the movement error being a difference between a position and / or orientation of the actual rotation axis of the turntable and an ideal turntable axis.
  • Such movement errors can occur, for example, by displacement and / or tilting of a rotor of the turntable, e.g. caused by loading and / or a room temperature. If the holder is arranged concentrically on the turntable, that is, the clamping axis of the holder is arranged on the actual axis of rotation of the turntable, then corresponds to a
  • Movement error of the rotor or the actual axis of rotation of the turntable movement error of the clamping axis of the holder may be necessary to determine the eccentricity, for example to calibrate, and depending on the Motion error of the actual axis of rotation of the turntable and the eccentricity to determine the corresponding movement error of the clamping axis of the holder.
  • the holding device comprises at least one
  • the detection arrangement for detecting or determining a position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder.
  • the detection arrangement can in this case be an arrangement for detecting or determining a motion error of a
  • a detection arrangement may include a layer and / or
  • Grasp or determine orientation of at least a portion or a portion of the support structure may be previously known.
  • the spatial relationship e.g. be measured by means of a coordinate measuring machine.
  • the holding device may comprise at least one detection arrangement for detecting a movement error of a rotational movement of the support structure. This is particularly advantageous when the support structure, as previously explained, is rotatably mounted about an axis which corresponds to the central axis of rotation of the turntable.
  • the proposed detection arrangements can in this case comprise sensors which are arranged on a stationary sensor holding device.
  • a movement error of the clamping axis of the counter-holder can be determined by means of a detection arrangement, wherein the detection arrangement comprises, for example five sensors, each detecting a distance of the sensors to a ball of a Doppelkugelnormals, the Doppelkugelnormal concentric to Clamping axis of the counter-holder is attached to the counter-holder.
  • a sensor may be a distance in the previously explained vertical
  • Two further sensors may each have a distance, e.g. along the previously discussed X-axis and Y-axis from the upper sphere. The two remaining sensors can then detect corresponding to the distances along the X-axis and the Y-axis of the lower ball of the Doppelkugelnormals. From the distances thus detected, a movement error of the clamping axis of the counter-holder can be determined during a movement of the counter-holder. Corresponding detection arrangements can be used to detect the movement errors of the support structure and / or the
  • the sensors for detecting the movement error of the clamping axis of the counter-holder can be attached to the support structure. In this case, however, a bending of the support structure can not be detected by the sensors. Such a bending, for example, only with other detection arrangements, for example
  • Strain gauges include, to be determined.
  • the sensors may also be attached to a sensor holder structurally separate from the support structure, e.g. can be arranged on the abovementioned supporting body, in particular the measuring table, or can be mechanically connected thereto.
  • a sensor holder structurally separate from the support structure, e.g. can be arranged on the abovementioned supporting body, in particular the measuring table, or can be mechanically connected thereto.
  • Support structure based change in the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder can be determined.
  • the holding device may comprise a detection arrangement for detecting a
  • Deformation for example, a bending or twisting, at least a portion or portion of the support structure include. If the counter-holder is fastened to the support structure, then deformations, for example due to introduced forces, due to temperature-induced deformations or due to guide errors of the guide means of the previously described vertical adjustment device, also affect the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder. The capture of explained deformations thus advantageously allows, these too
  • the holding device comprises at least one detecting device for detecting or determining a position and / or orientation of the adjusting device.
  • a control device determines a desired position and / or desired orientation of the adjusting device as a function of a positional difference and / or orientation difference between the clamping axes of the holder and the counter-holder.
  • Detection device can then be determined an actual position and / or orientation of the adjusting device, wherein a control signal is generated when the control difference is greater than zero.
  • Holding device which is formed according to one of the embodiments described above. According to the invention, a position and / or orientation of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the counter-holder is changed by means of the described adjusting device in a clamping state such that the
  • Clamping axes are aligned. Aligning here means that the Einspannachsen overlap or are arranged collinear or have only a predetermined small deviation in position and / or orientation.
  • the position and / or orientation can be determined in a common reference coordinate system.
  • the location may correspond to the location of a foot point of the chuck axis in the common reference coordinate system.
  • a foot point of the chuck axis in the common reference coordinate system is a holder-fixed coordinate system and a
  • holder-fixed coordinate system is present and forms the chucking axis an axis, in particular the z-axis, of the respective coordinate system, so these chucking axes can be arranged collinear. It is possible that the clamping axis of the holder and / or the counter-holder is mounted freely movable by the adjusting device in predetermined degrees of freedom. Then, the counter-holder by means of an adjusting device, such as a
  • Coordinate measuring device to be aligned in the context of free storage. Thereafter, the storage can be set, so that the previously described mobility of the counter-holder is avoided.
  • This advantageously makes it possible that the adjusting device or actuators of the adjusting device does not have to permanently adjust the position and / or orientation of the counter-holder or the bearing device for the counter-holder and z. B. can be switched powerless.
  • Turntable be compensated. Also, motion errors, e.g. are due to a storage of the holder and / or the counter-holder and / or the turntable, compensate. Also can be compensated by leadership errors of a guide means of a vertical adjusting device conditional changes in the position and / or orientation of the counter-holder.
  • the position of the holder and / or the counter-holder may be, for example, the position of a point of intersection of the clamping axis with a surface or a surface portion of the holder or the counter-holder, through which the clamping axis extends.
  • the orientation of the holder and / or the counter-holder can correspond to the orientation of the clamping axis.
  • Orientation difference is minimized, preferably set to zero.
  • the position and / or orientation difference can be determined in the common reference coordinate system.
  • the position and / or orientation of the counter-holder can be adjusted for example by means of an adjustment of a position and / or orientation of a bearing device for the counter-holder.
  • adjusting forces are exerted on the bearing device and not directly on the anvil.
  • the position and / or orientation of the holder can be adjusted for example by means of an adjustment of the position and / or orientation of the turntable.
  • Orientation difference determined as a function of a movement error of a rotational movement of the holder and / or in response to a movement error of a rotational movement of the counter-holder.
  • the orientation difference here denotes a difference in orientation.
  • a movement error may occur during rotation of a rotatable part of a rotating device about an axis of rotation.
  • the motion error results from a deviation from an ideal, pure rotational movement of the rotatable part. Such deviations are e.g. caused by a mounting of the rotatable member, a movement guide of the rotatable member, due to manufacturing tolerances and / or by acting in or on the axis of rotation forces or moments. Such forces and moments may be static or dynamic forces or moments.
  • the term motion error here comprises translational and rotational
  • Dependence of a movement error of the turntable can take place during a measurement of a clamped workpiece.
  • the movement errors of the rotational movement of the holder and / or the counter-holder can in this case e.g. be determined by a calibration.
  • a calibration For example, describes the
  • PCT / EP 2013/050328 discloses a method for determining one or more errors of a rotational position detection system.
  • a test body or test element in particular a rotationally symmetric test element, and a
  • the document describes a sensor holder with three mutually perpendicular walls. On the walls distance sensors are mounted, which detect a distance between the distance sensors and the aforementioned test element. Depending on the output signals of this
  • a holding device can be adjusted so that movement errors of the holder and / or the counter-holder can be compensated.
  • the holding device or parts thereof can also be tracked during a measuring operation such that the previously explained
  • Movement errors are compensated.
  • the clamping axes of the holder and / or the counter-holder can be changed such that no forces or moments resulting from movement errors act on the clamped workpiece.
  • the position difference and / or orientation difference may be a vertical one depending on a guide error of a guide means
  • Adjustment be determined. For example, indicates the anvil assembly, such as previously explained, a vertical adjusting device for moving the counter-holder or a portion of the supporting structure of the counter-holder in a vertical direction, so guide means, such as storage facilities, for this movement guide errors that cause a deformation and / or a change in position and / or
  • Deformation can also be effected by a moment which is e.g. is exerted by a weight of the counter-holder and a boom of the support structure on the support structure.
  • the guide error and the resulting deformation and / or change may, for example, be dependent on a vertical position of the counter-holder set by the vertical adjusting device.
  • a position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder can be (also) determined depending on a vertical position of the counter-holder, which was adjusted by the (vertical) adjusting device.
  • This dependence can be determined and stored for example by preliminary tests.
  • the determination may be e.g. using laser interferometers or others
  • the determination can also be carried out by means of a coordinate measuring machine.
  • a probe element for example a probe ball
  • a calibration feature can be arranged at this predetermined location, for example a disk, a cylinder
  • the counter-holder can have at least one calibration feature or at least one
  • the Holder have at least one calibration feature or at least one calibration feature to be attached to the holder.
  • the calibration feature is formed by at least one, preferably at least two, conical recesses or depressions, in particular in the counter-holder, which can be touched in a self-centered manner. Also, the previously discussed tip can form the calibration feature.
  • the calibration feature is preferably arranged with a known offset to the tip.
  • the clamping axis of the counter-holder can be brought into a neutral position.
  • the counter-holder can be positioned in different positions in the vertical direction. In each of these positions, the coordinate measuring machine can then again position the probe at the predetermined location or at the calibration feature. Depending on the change in position of the probe then the previously explained layers and / or orientations or the differences can be determined.
  • the probe For the determination of orientations of the clamping axis of the counter-holder in different vertical positions of the counter-holder, it may be necessary for the probe to be positioned at at least one further predetermined location by means of the coordinate measuring machine. This includes several probes or a scanning data acquisition. At the further predetermined location, a further calibration feature can be arranged. By determining the probe position at two different predetermined locations, the orientation of the counter-holder can be determined in an advantageous manner.
  • the further predetermined point can also be approached by means of a probe element of another coordinate measuring machine. In this case, another coordinate measuring machine is used.
  • the probing can take place, for example, by means of an adapted probe in which a feeler element, in particular a feeler ball, is located above a probe head in the vertical direction.
  • a feeler element in particular a feeler ball
  • an area of the counter-holder which is located above the working volume, can then be approached with a button formed in this way, while the area in the working volume can be detected with a normal push-button.
  • a probe can not be located above the probe.
  • an area can be both with adapted as previously described as well as the normal button. Deviation between a position measurement by the
  • buttons and a position measurement by the normal button can then be used to correct all measurements with the modified button.
  • a position and / or orientation of a clamping axis of the counter-holder can be adjusted depending on a vertical position of the vertical adjusting device. In a clamped state is a vertical position of the vertical adjusting device.
  • Adjustment device no longer changeable, whereby a conditional by the vertical position portion of the position and / or orientation of the clamping axis is constant.
  • the position and / or orientation of a clamping axis of the holder and / or the counter-holder may change due to clamping forces.
  • Determination of the motion error can be considered, for example, added to the results of the previously explained measurements.
  • Measuring table surface to be determined again. This can be done according to one
  • Determining a workpiece position on the measuring table which can be carried out before a measurement. For this purpose, it may be necessary to determine the position and / or orientation at least at a vertical position. This location and / or orientation then forms a reference position or reference orientation, which as an offset to the
  • Calibration for different vertical positions of the counter-holder can in this case for different values from a setting range of an actuator a position and / or
  • Orientation of the clamping axis (s) can be determined.
  • the previously explained calibration features can be used.
  • These layers and / or orientations or differences to an ideal position and / or orientation can be stored and subsequently used to correct the position and / or orientation of the clamping axis.
  • a correction table, a two-dimensional correction map or a multi-dimensional correction field e.g. be determined by preliminary tests.
  • a correction model can be determined, wherein the correction can be done in dependence of the correction model.
  • the correction model may, for example, be given in the form of a function, e.g. describes the differences to the ideal situation and / or orientation depending on the actual situation and / or orientation.
  • the function may be given in the form of a polynomial which is adapted to recorded measured values.
  • Adjustment device has been set, can be detected by sensors.
  • sensor signals of the adjusting device e.g. a tacho signal, a step number one
  • Stepper motor or an output signal of a position sensor for example, an incremental displacement sensor, to be evaluated.
  • the vertical position as previously described, by probing with the probe through the
  • a temperature-dependent calibration of the adjusting device For example, it is possible that different temperatures have different effects on the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder.
  • a position and / or orientation can be determined for different temperatures, which are detected, for example, by means of a temperature sensor Clamping axis (s) are determined.
  • the previously explained calibration features can be used.
  • Differences to an ideal position and / or orientation can be stored and subsequently used to correct the position and / or orientation of the clamping axis.
  • a temperature-dependent position and / or orientation as a function of previously known thermal properties, e.g.
  • the temperature is detected by means of a single temperature sensor, which may be arranged centrally on the above-explained boom section.
  • Coordinate measuring device to be determined in a coordinate system of the turntable or in a coordinate system of the anvil assembly. Theoretically, the number of possible reference systems is unlimited.
  • Counter holder or a storage device of the holder and / or the counter-holder is a storage device of the holder and / or the counter-holder.
  • the movement error of the rotational movement of the holder is detected or determined by means of a first detection arrangement and / or the movement error of the rotational movement of the counter-holder by means of a further detection arrangement.
  • PCT / EP201 / 061681 discloses an arrangement for measuring coordinates of a workpiece and / or machining the workpiece, the assembly comprising a first part and a second part movable relative to the first part, the relative mobility of the parts being in addition to a possible mobility of a optionally additionally attached to the array button is given in a mechanical scanning of the workpiece for the purpose of measuring the coordinates by a deflection of the probe from a neutral position.
  • This is on the arranged on the first or second part of a measuring body and arranged at the other part, ie at the second or first part, at least one sensor.
  • the sensor is configured to generate a measurement signal corresponding to a position of the measurement body and thus corresponding to the relative position of the first and second part.
  • the first part and the second part may be parts of a rotating device which has a rotational mobility about at least one axis of rotation.
  • the first part and the second part due to the rotational mobility of the rotating device relative to each other to be rotatable.
  • the part on which the measuring body is arranged for example, the holder or the counter-holder or a rotatably connected thereto component.
  • a measuring body attached to a rotatable part of the counter-holder or be mechanically connected thereto, wherein corresponding sensors are fixed to a relative to this rotatable part of the measuring body stationary body. If the entire counter holder rotates, then the at least one measuring body and the at least one sensor can be arranged correspondingly.
  • the measuring body can be configured as an additional material area of the first or second part that is not required for the rotational function of the rotating device.
  • the sensor can be arranged on an additional material area of the second or first part which is not required for the rotational function of the rotary device.
  • the additional material region may be an elongated material region which extends in the direction of the axis of rotation whose motion errors are to be detected, and in particular be shaped and arranged rotationally symmetrically with respect to the axis of rotation.
  • such a detection arrangement can comprise a plurality of sensors
  • distance sensors which distribute around the axis of rotation around are arranged and designed in such a way, depending on measurement signals of the sensors respectively to detect the position of the first and second part relative to each other and to generate a corresponding measurement signal.
  • the sensors can be arranged in the axial direction of the axis of rotation on the same side of the measuring body or with respect to an axial end side of the measuring body.
  • Have evaluation which is connected to the sensors for receiving measurement signals of the sensors and is configured to evaluate the sensors detected positions of the first and second part relative to each other such that in response to the evaluation control signals can be generated, wherein the adjustment by the control signals (S) of the holder and / or the counter-holder can be controlled such that movement errors of the first and the second part relative to each other by changing the position and / or orientation of the clamping axis (s) of the holder and / or counter-holder are corrected.
  • At least one sensor can be provided, which is configured to have a distance of the measuring body arranged on the first part, ie, for example, a measuring body attached to a rotatable part of the holder or the counter-holder, from the other part in the axial direction of the axis of rotation or an axial relative Detect position of the first part and the second part.
  • the measuring body may be a first measuring body, which is arranged at a first axial position, wherein at the first or second part at a second, spaced from the first axial position axial position, a second measuring body is arranged, wherein the sensor or the sensors configured is / are to produce a measurement signal corresponding to a position of the first measuring body and a position of the second measuring body and thus the relative position of the first and second parts.
  • detection arrangement (s) can during a rotation of the holder and / or counter-holder about the respective axis of rotation of the
  • the detected motion errors e.g. can be detected as deviations from an ideal position and / or orientation of the respective clamping axis (s) can then be used to determine the previously described position and / or
  • Orientation difference can be used. It is also possible that the position and / or orientation of the clamping axis (s) of the holder and / or the counter-holder are aligned in the clamping state by means of the at least one adjusting device, wherein after alignment, the position and / or orientation is determined, for example by clamping of the
  • Adjusting device This can e.g. take place via suitable brake or clamping devices, for example via an electromagnetically movable and spring-mounted clamping disc, which clamps the adjusting device.
  • suitable brake or clamping devices for example via an electromagnetically movable and spring-mounted clamping disc, which clamps the adjusting device.
  • a one-time alignment in particular immediately after clamping of the workpiece, take place, after which the determination takes place.
  • the adjusting device can be operated only in predetermined Verstell instruments with a predetermined period of time, between which, for example
  • Break times with a predetermined period of time are. Thus, a cooling can take place during the break times.
  • the proposed device advantageously allows a direct, temporally immediate control of the position and / or orientation of the clamping axes of the holder and / or the counter-holder as a function of occurring
  • This regulation can be done with a clamped workpiece and also with a moving, in particular rotating, workpiece.
  • movement errors of the counter-holder can be determined, wherein the calibration, in particular, is carried out in time prior to a measurement of a workpiece.
  • the calibration allows in Advantageously, that movement errors during an actual measurement in dependence of the determined during the calibration movement error z. B. can be computationally compensated.
  • actuators of the adjusting device are "powerless" connected.
  • the adjusting device is "powerless" connected.
  • Adjustment device operated passively. This can advantageously a
  • unadulterated motion errors are detected, i. a motion error that is not affected by forces exerted by the adjusting device.
  • a movement error can also be detected as a function of a measuring body or measuring object mechanically connected to the holder and / or counterholder.
  • the motion error determined for the measuring body must be converted into the movement error of the counter-holder.
  • geometrical relationships between the corresponding movement errors can be previously known, for example measured, in particular by means of measurement by a coordinate measuring machine.
  • a detection arrangement for detecting a deformation and / or for detecting a change in the position and / or orientation of at least a portion of the support structure of the counter-holder may be provided.
  • Detection arrangement a change in the position and / or orientation of the counter-holder, in particular due to a deformation of the support structure can be determined.
  • a change in the position and / or orientation of the counter-holder, in particular due to a deformation of the support structure can be determined.
  • motion error of the holder and / or the counter-holder are to be determined in the previously described common reference coordinate system.
  • a vertical distance of the counter-holder, in particular a tip of the counter-holder can be determined by the holder, in particular a tip of the holder, wherein the position and / or orientation of the counter-holder additionally in
  • Counters are calculated in a plane of movement of the counter-holder, for example in a plane of movement of the anvil tip.
  • the plane of motion here denotes a plane which is oriented perpendicular to the clamping axis of the counter-holder.
  • the position difference and / or orientation difference is determined as a function of forces and / or moments introduced into the holder and / or counterholder.
  • Forces and / or moments can be introduced in various ways in the holder and / or counter-holder.
  • a fixed restraint refers to a restraint that does not allow relative rotation between the workpiece and the holder.
  • Such a fixed clamping can be given for example by a three-jaw chuck.
  • Soft e.g. During a rotation of the holder or the turntable on which the holder is arranged, the clamping axis of the holder from the clamping axis of the counter-holder, so by the deviation, in particular by the
  • Deviation caused eccentricity of the workpiece generates forces that cause a moment, which depends on the workpiece on the holder and / or the anvil is exercised. These moments can cause a movement error of the clamping axis of the holder, and in particular the actual axis of rotation of the turntable.
  • moments or forces acting on the holder and / or counter-holder can result from probing forces.
  • a probing force can be detected, for example, by a so-called active measuring head. In this case, a probing force can be determined, for example, by evaluating a current intensity of a current through a measuring coil of the active measuring head.
  • tilting moments caused by this eccentricity can be exerted on the holder and / or counter holder. During a rotation of the workpiece, these tilting moments may be circumferential.
  • Counter-holder initiated moments are determined. For example, a
  • Tilting moment can be determined by a bearing monitoring device of the turntable. This is e.g. in WO 2010/054767 A1.
  • a force and / or a moment acts on the counter-holder, it may also be possible for this force / moment to cause a deformation of the supporting structure of the counter-holder.
  • the moment acting on the counter-holder determines a deformation of the support structure and thus also a change in the position and / or orientation of the clamping axis of the counter-holder can be determined.
  • structural properties of the support structure for example by preliminary tests, can be determined for this purpose, wherein the deformation can be determined as a function of these structural properties.
  • the forces / moments here denote clamping forces / moments which are exerted on the counterholder and / or holder during clamping and / or in the clamped state, in particular also during movement and / or measurement of the workpiece.
  • Einspannachsen resulting from a due to a change in the axially acting forces change in the bending of the support structure reduces, which reduces a control effort.
  • the setting of a constant clamping force can be done for example by means of a spring element or by pneumatic, electrical, electromechanical, hydraulic or other actuators.
  • the holder and / or counter-holder can be pressed by means of magnets against the workpiece, wherein the magnets are controlled by means of a, for example, generated by a coil, magnetic field.
  • Einspann the position and / or orientation of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the counter-holder additionally set such that a torque-related proportion of / the movement error (s) of the holder and / or the
  • the torque-related components of the movement error can be caused by one or more of the previously described forces / moments acting on the holder and / or counter holder.
  • Motion error here denotes a motion error caused by the previously explained forces and moments.
  • Einspann the position and / or orientation of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the counter-holder depending on a deflection of the workpiece set.
  • the deflection can be determined depending on a difference between an ideal, straight workpiece longitudinal axis and the actual course of the workpiece longitudinal axis. For example, the location and / or
  • Counter-holder can be adjusted so that at a predetermined portion to be measured of the workpiece, a measurement result is not affected by the deflection. For example, for this purpose, a predetermined offset between the position of the holder and the counter-holder can be adjusted. This clearly indicates that the workpiece is skewed. This is particularly advantageous for a measurement of a workpiece diameter, wherein the workpiece is arranged on a turntable. Also, by means of the adjusting device in a clamping state, the position and / or orientation of the clamping axis of the holder and / or the clamping axis of the
  • Counter-holder can be adjusted so that a deflection of a clamped workpiece is reduced. In particular, a maximum deflection of the clamped workpiece can be reduced.
  • Material properties of the workpiece are known, depending on these properties, a compliance of the workpiece can be determined. Also, the compliance or the aforementioned properties can be calculated or determined empirically, e.g. by probing and measuring the deformation caused thereby, e.g. with a dial gauge opposite a probe element.
  • a clamped and rotating workpiece is approached by means of a probe element.
  • the probe element can now be moved counter to the probe direction by a predetermined distance in order to reduce the probing force.
  • the probe element can be moved so often against the Antastraum until no contact with the workpiece exists. In this case, it can be assumed that no deflection of the clamped workpiece longer exists.
  • a counter-holder arrangement of a holding device for a workpiece which can be arranged on a turntable, in particular a coordinate measuring machine.
  • the holding device has a holder and a counter holder for clamping the workpiece.
  • the counter-holder assembly comprises at least the counter-holder, wherein the counter-holder has a clamping axis.
  • the counterholder assembly comprises at least one
  • the counter-holder assembly may in this case also comprise a support structure to which the counter-holder can be attached.
  • the counter-holder assembly according to a counter-holder in one of the previously described
  • Embodiments of the holding device may be formed.
  • the counter-holder arrangement has at least one part of an air bearing.
  • the anvil assembly can be mounted on a stationary support body, e.g. on the measuring table, be storable.
  • the counter-holder assembly can be stored by means of the air bearing freely movable relative to the turntable.
  • the counter-holder arrangement has an optical alignment means.
  • the optical alignment means may, for example, comprise one or more light sources having an optical marking, e.g. a crosshair, in an illumination region of the light source (s) produce, wherein the light source (s) is / are arranged such that the clamping axis of the counter-holder or a
  • Bearing means for the anvil extends through the optical marking, in particular a center of the optical marking.
  • a holder or a dial table or a measuring table, on which the turntable is arranged have corresponding markings, wherein a desired position and / or orientation of the counter-holder is given when the optical marking is arranged on the corresponding marking.
  • the clamping axis it is not absolutely necessary that the clamping axis extends through the optical marking, but an orientation of the clamping axis should be fixed to the optical marking. This results in a simplified (coarse) alignment in particular of a freely movable counter-holder relative to a holder, since the counter-holder assembly can be positioned such that the optical marking on the holder, in particular on the holder tip, is arranged. After alignment, then the
  • the counter-holder arrangement comprises at least one means for collision detection.
  • the means for collision detection is in this case designed such that a, in particular temporally imminent, collision of a movable part, e.g. a coordinate measuring machine, with the counter-holder assembly is detected.
  • an optical, acoustic, haptic or further warning signal can advantageously be generated.
  • the movement of the moving part can be interrupted.
  • a power supply to an adjusting device for moving the movable part are interrupted
  • At least one optical, inductive, capacitive, electrical, mechanical, electromechanical or further sensor can be arranged on the counter-holder arrangement, which detects an, in particular imminent, collision.
  • at least one, e.g. spring-mounted, cantilevered element is arranged, which opens or closes an electrical contact with mechanical contact. Depending on a state of the electrical contact, a collision can then be detected.
  • Fig. 2 is a schematic view of an inventive
  • Fig. 3 is a perspective view of a holding device in a first
  • Fig. 4 is a perspective view of a holding device in a second
  • Fig. 5 is a perspective view of a holding device in a third
  • Fig. 6 is a perspective view of a holding device in a fourth
  • Fig. 7 is a perspective view of a holding device in a fifth
  • Fig. 8 is a perspective view of a holding device in a sixth
  • FIG. 9 is a perspective view of a holding device in a seventh
  • FIG. 10 is a perspective view of a holding device in an eighth
  • a perspective view of a holding device in a ninth embodiment, 12 is a perspective view of a coordinate measuring machine with a holding device
  • 13 is a schematic representation of guide errors of a support structure
  • Fig. 14b is a plan view of the shown in Fig. 14a solid state joint.
  • Fig. 1 is a schematic side view of a holding device 1 is shown.
  • the holder 1 comprises a holder 2 and a counter holder 3.
  • the holder 2 is arranged on a turntable 4, wherein the turntable 4 is rotatably mounted on a measuring table 5 of a coordinate measuring machine (not shown).
  • a central axis of rotation 6 of the turntable 4 is marked with a dashed line.
  • the holder 2 has a tip S2. Through the tip S2 extends a clamping axis 7 of the holder 2.
  • the counter-holder 3 has a tip S3. Through the tip S3 of the counter-holder 3 runs a clamping axis 8 of the counter-holder 3. Between the tips S2, S3 is a
  • the counter-holder 3 is attached to a support structure 10.
  • the support structure 10 has a bearing device 1 1 for the anvil 3.
  • the counter-holder 3 is rotatably mounted.
  • the storage device 1 1 is in this case at a
  • the support structure 10 further comprises a pillar portion S.
  • the boom portion A extends orthogonal to the column section S in a first horizontal direction X.
  • the column section S is mounted on the measuring table 5. Also shown is the first horizontal direction X.
  • Another horizontal direction Y points away from the viewer into the plane of the drawing.
  • the Cartesian coordinate system formed by the horizontal axes X, Y and the vertical axis Z represents a common one
  • Fig. 2 is a perspective view of an inventive
  • the hexapod 12 serves here as an adjusting device for adjusting a position and orientation of a counter-holder 3.
  • the hexapod 12 has a bottom portion 13 which on
  • Attachment section 14 is connected to the bottom section 13 via arm elements 15, which are adjustable in their length via corresponding actuators.
  • a bearing device 1 1 is arranged for the counter-holder 3.
  • the attachment portion 14 can be moved in this case by driving the hexapod 12 in both the horizontal directions X, Y and in the vertical direction Z. Also, a tilting about these three spatial axes X, Y, Z is possible.
  • a measuring body 16 is attached on the counter-holder 3.
  • the measuring body 16 comprises a first ball K1 and a second ball K2, which are arranged in the vertical direction Z spaced apart from each other on a cylindrical rod 17.
  • a holding device 18 for distance sensors 19 is arranged on the boom section A such that the distance sensors 19 detect a distance along the first horizontal direction X between the balls K1, K2 and the distance sensors 19.
  • the distance sensors 19 detect a distance along the first horizontal direction X between the balls K1, K2 and the distance sensors 19.
  • Not shown are other sensors that detect distances of the balls K1, K2 from the sensors in the second horizontal direction Y and in the vertical direction Z.
  • Clamping axis 8 of the counter-holder 3 can be determined.
  • a central axis of symmetry of the cylindrical rod 17 and the balls K1, K2 ideally corresponds to the clamping axis 8 of the counter-holder 3.
  • an eccentric arrangement of clamping axis 8 to the central axis of symmetry of the cylindrical rod 17 is possible, the effects of the eccentric arrangement computationally compensated can be.
  • the hexapod 12 can be controlled such that the position and orientation of the counter-holder 3 is changed in such a way that the movement errors are compensated. This can e.g. mean that the hexapod 12 adjusts the position and orientation of the counter-holder 3 such that the clamping axis 8 is always oriented parallel to the vertical direction Z.
  • the hexapod 12 is preferably controlled in such a way that the position and orientation of the clamping axis 8 of the counter-holder 3 is adjusted such that the
  • FIG. 2 shows a detection arrangement for detecting a position and orientation of the fastening section 14.
  • two sensors 21 are arranged, which detect a distance of the fastening portion 14 of the hexapod 12 of the sensors 21 in each case in the first horizontal direction X and in the vertical direction Z.
  • a further sensor may be provided, which detects a distance of the fastening portion 14 from the sensor in the further horizontal direction Y.
  • Another sensor may also detect a distance of the mounting portion 14 from the sensor in the vertical direction Z.
  • a position and orientation of the fastening portion 14 can then be determined.
  • a regulation of the position and orientation of the mounting portion 14 can be made such that the clamping axis 8 is aligned as previously described.
  • a holding device 1 is shown in perspective in a first embodiment.
  • a holder 2 is mounted on a turntable 4, which is arranged on a measuring table 5 of a coordinate measuring machine (not shown).
  • a support structure 10 for a counter-holder 3 is mounted on the measuring table 5, wherein the support structure 10 is formed as explained in Fig. 1.
  • Boom section A of the support structure 10 of the hexapod 12 described in Fig. 2 is attached.
  • the counter-holder 3 is rotatable on a
  • the hexapod 12 is used to set a position and orientation of a bearing device 1 1, in particular a clamping axis of the bearing device 1 1, said clamping axis with the
  • Clamping axis 8 of the counter-holder 3 is aligned (see Fig. 2).
  • a holding device 1 is shown in perspective in a second embodiment.
  • the holding device 1 comprises a holder 2 which is mounted on a turntable 4.
  • a measuring table 5 is not shown.
  • a support structure 10 for an anvil 3 includes a pillar portion S and a boom portion A (see, for example, also Fig. 1). Further, the support structure 10 comprises a foot or
  • the bearing portion L is mounted on the turntable 4, wherein the support structure 10 is rotatably mounted relative to the turntable 4 about an axis which coincides with a central axis of rotation 6 of the turntable 4. This means that during a rotary movement of the turntable 4, the support structure 10 does not rotate. However, the support structure 10 can be rotated relative to the turntable 4 about the central axis 6.
  • the detection arrangement comprises a holding device 23 and sensors 24, wherein the sensors 24 a distance of the sensors 24 of a cylindrical part body 25 of the turntable, which connects the turntable 4 with the holder 2, capture.
  • the sensors 24 each detect a distance in the first horizontal direction X.
  • This detection arrangement may, of course, also comprise further sensors (not shown) which respectively detect distances between the sensors and the partial body in the further horizontal direction Y and / or in the vertical direction Z.
  • Movement errors are caused, which are caused by the storage device 22.
  • the holding device 1 comprises a further detection arrangement.
  • the further detection arrangement comprises a further holding device 26, wherein sensors 27 are attached to the further holding device 26.
  • sensors 27 are attached to the further holding device 26.
  • a distance of the sensors 27 can be detected by balls K3, K4.
  • the balls K3, K4 in the vertical direction Z spaced from each other on a cylindrical rod 28 are attached.
  • An axis of symmetry of the cylindrical rod 28 corresponds to a central axis of rotation 6 of the turntable 4.
  • the cylindrical rod 28 and the balls K3, K4 form a measuring body for detecting a movement error of the central axis of rotation 6 of the turntable 4, wherein the measuring body can also be referred to as Doppelkugelnormal
  • the detection arrangement may, of course, comprise further sensors by means of which a distance of the further sensors from the balls K3, K4 in the further horizontal direction Y and / or in the vertical direction Z can be detected.
  • Detection arrangement 26 a movement error of the central axis of rotation 6 of the turntable 4 can be determined.
  • Corresponds to the Einspannachse 7 (see Fig. 1) of the holder 2 of the central axis of rotation 6 of the turntable 4 or a position difference and orientation difference of Einspannachse 7 of the holder 2 from the central axis of rotation 6 of the turntable 4 is already known, so depending on this motion error of the central Rotary axis 6 a movement error of the clamping axis 7 of the holder 2 can be determined.
  • Detection arrangement certain movement errors can then adjust the hexapod 12, the position and orientation of the bearing device 1 1 such that the clamping axis 8 (see FIG. 1) of the counter-holder 3 is aligned with the clamping axis 7 of the holder 2. It is shown that the holding device 23 of the detection arrangement is mounted on the bearing portion L of the support structure 10. The holding device 26 of the further detection arrangement is arranged on a relative to the rotational movement of the turntable 4 stationary support body 29, which may for example be part of the measuring table 5 (see, for example, Fig. 3).
  • a stop bar 30 of the support structure 10 which is arranged at a free end of the bearing portion L.
  • the stop bar 30 can be introduced, for example, into corresponding openings or bores of the measuring table 5 in order to prevent a rotational movement of the support structure 10 about the central axis of rotation 6.
  • the stopper rod 30 serves a rotational attachment of the support structure 10 or a limitation of the rotational movement of the support structure 10th
  • FIG. 5 is a perspective view of a holding device 1 in a third
  • a holder 2 is mounted on a turntable 4, wherein the turntable 4 is arranged on a measuring table 5 of a coordinate measuring machine.
  • the measuring table 5, in particular a surface of the measuring table 5, forms a bottom section 13 of a hexapod 12.
  • a fixing portion 14 of the hexapod 12 is arranged in a vertical direction Z above the bottom portion 13.
  • An anvil 3 is as e.g. shown in Fig. 2, rotatably on the
  • the adjusting device formed as hexapod 12 simultaneously forms a support structure 10 (see, for example, Fig. 1) of the counter-holder 3.
  • FIG. 6 is a perspective view of a holding device 1 in a fourth
  • a holder 2 is arranged on a turntable 4, wherein the turntable 4 is arranged on a measuring table 5 of a coordinate measuring machine 31 in portal construction.
  • An anvil 3 is attached to the coordinate measuring machine 31.
  • the coordinate measuring machine 31 comprises a stand 32, which is displaceably mounted in and against the further horizontal direction Y on the measuring table 5.
  • an X-beam 33 extending in the first horizontal direction X is fixed.
  • an unillustrated X-carriage is movably guided in and against the first horizontal direction X.
  • a measuring arm 34 in and guided movably against the vertical direction Z, for example displaceably mounted.
  • On the measuring arm 34 is fixed to a lower end in the vertical direction Z of the counter-holder 3.
  • the counter-holder 3 can be moved in three translatory spatial directions which are perpendicular to one another.
  • a sensor 35 for scanning a workpiece 9 which is clamped between the holder 2 and the counter-holder 3.
  • the sensor 35 is attached to a holding device 36, wherein the holding device 36 is in turn mounted on the measuring table 5.
  • a holding device 1 is shown in perspective in a fifth embodiment.
  • a holder 2 is mounted on a turntable 4.
  • the turntable 4 is attached to a mounting portion 14 of a hexapod 12.
  • the hexapod 12 is fastened with its bottom section 13 on the measuring table 5.
  • a support structure 10 mounted on the measuring table 5 is a support structure 10, wherein the support structure 10 according to the support structure 10 shown in Fig. 1 comprises a column section S and a boom section A. At a free end of the boom section A, a counter-holder 3 is attached.
  • a position and orientation of the turntable 4 and thus also a position and orientation of a chucking axis 7 of the holder 2 (see, for example, Fig. 1), can be adjusted by means of the adjusting device formed as hexapod 12.
  • FIG. 8 shows a perspective view of a holding device 1 in a sixth embodiment.
  • the holding device 1 as already explained with reference to FIG. 4. Therefore, reference is made to the comments on Fig. 4.
  • the support structure 10 comprises a counterweight 37.
  • the counterweight 37 is in this case the bearing portion L of
  • Support structure 10 is arranged.
  • the counterweight 37 is arranged at one end of the bearing section L, wherein the column section S and the bearing bar 30 are arranged at an end opposite this end.
  • the counterweight 37 is arranged with respect to the central rotation axis 6 of the turntable 4 on an opposite side of the pillar portion S.
  • the bearing section L is mounted on the turntable 4.
  • FIG. 9 is a perspective view of a holding device 1 in a seventh
  • the holding device 1 is formed according to the holding device 1 described in Fig. 4, reference being made here to the explanations to Fig. 4.
  • a support structure 10 is supported on a support section 38
  • Support structure 10 exerted on the measuring table 5 and not on the turntable 4. This results in an advantageous manner that no tilting moment about the further horizontal direction Y is exerted on the measuring table by the support structure 10.
  • FIG. 10 is a perspective view of a holding device 1 in a eighth
  • a holder 2 is mounted on a turntable 4.
  • a support structure 10 is also mounted, wherein the support structure 10 has an annular bearing portion L, an annular boom portion A and three
  • the bearing portion L and the annular cantilever portion A wherein the column sections S are arranged uniformly along the circumference of the annular bearing portion L, ie with an angular offset of 120 °.
  • the bearing section L is further connected via a stop bar 30 with the measuring table 5.
  • the anvil 3 is at one
  • Boom section A extends. Also, this construction of the support structure 10 allows a uniform, i. torque-compensating or neutralizing, forming the support structure 10.
  • FIG. 1 1 is a perspective view of a holding device 1 is shown in a ninth embodiment.
  • a support structure 10 here comprises a bearing portion L, wherein the bearing portion L is fixed to a stator 39 of a turntable 4.
  • the holder 2 On the turntable 4, the holder 2 is arranged.
  • the support structure 10 can in this case rotatable about the Stator 39 may be arranged.
  • the support structure 10 comprises two column sections S which extend on opposite sides of a central axis of rotation 6 of the turntable 4 in the vertical direction Z. On a boom section A, the two
  • FIG. 12 shows a perspective view of a coordinate measuring machine 33 with a holding device 1.
  • a stylus 40 is attached to the measuring arm 34, which comprises two Tastkugeln 41.
  • the stylus 40 may be attached via a sensor to the measuring arm 34, wherein the sensor can detect a deflection of the stylus 40.
  • a turntable 4 is arranged on a measuring table 5.
  • a support structure 10 for a counter-holder 3 is arranged.
  • the support structure 10 has a bearing portion 42, wherein between the bearing portion 42 and the measuring table 5, an air bearing 43 can be formed.
  • a supply line 44 via which compressed air can be supplied to the air bearing 43.
  • the support structure 10 is mounted freely movable relative to the turntable 4.
  • the compressed air supply can be interrupted.
  • further fastening measures can be taken, for example, a clamping of the bearing section 42 on the measuring table 5.
  • two light sources 45 which are arranged on the boom section A of the support structure 10.
  • a light source 45 is attached directly to the boom section A.
  • the remaining light source 45 is attached via a cantilever 46 on the boom section A, wherein the cantilever 46 from the
  • the light sources 45 generate a cross-shaped marking 47, wherein a clamping axis 8 of the counter-holder 3 extends through a center of the cross-shaped marking 47.
  • a clamping axis 8 of the counter-holder 3 extends through a center of the cross-shaped marking 47.
  • Fig. 12 it is shown that the center of the cross-shaped marking 47 is arranged on a center of the turntable 4, through which the clamping axis 7 of a holder 2 (not shown) and also the central axis of rotation 6 of the turntable 4 extends.
  • Fig. 13 is a schematic representation of one of leadership errors
  • Supporting structure 10 is mounted in the vertical direction Z via guide means not shown movable on a column section S of the support structure 10.
  • the position and orientation of the chucking axis 8 changes due to the following effects.
  • Boom section A acting forces e.g. a clamping force and / or a
  • Weight force a moment which acts on the column section S from the boom section A and bends or upsets the column section S.
  • the position and orientation of the chucking axis 8 changes due to guide error of the guide means on the pillar portion S.
  • the position and orientation of the chucking axis 8 also changes due to a guide error of the guide means due to a change in torque from the cantilever portion A to the pillar portion S. acts.
  • an undeformed support structure 10 is shown with faultless guidance by dashed lines and a deformed support structure 10 in faulty guidance by solid lines.
  • a position and orientation difference of the counter-holder 3 and the clamping axis 8 of the counter-holder 3 is represented by a vector 48.
  • the position and orientation of the clamping axis 8 deviates from an ideal position and orientation. This deviation can be corrected by the adjusting device not shown in FIG. 13.
  • Fig. 14a shows a cross section through a solid-state joint 49, which in a
  • the solid-body joint 49 serves as an adjusting device for changing a position of a bearing device 1 1 for a counter-holder 3. Instead of the bearing device 1 1, the solid-state joint can also serve for the immediate change of a position of the counter-holder 3.
  • the solid-state joint 49 comprises a plurality of clamping tongues 50 (see also FIG. 14 b), which a housing of the storage device 1 1 clamp. For this lie the attachment tongues
  • Fig. 14a are two actuators
  • the actuators 51 which exert a force in the first horizontal direction x on a free end 52 of these clamping tongues 50 and thus can change the position of the bearing device 1 1 in the first horizontal direction x.
  • the actuators 51 are in this case arranged between the free ends 52 and the boom section A.
  • the actuators 51 are arranged for this purpose with respect to a clamping axis 8 of the counter-holder 3 in the first horizontal direction X opposite sides of the bearing device 1 1.
  • actuators 51 for example, induction coils, piezo elements, pneumatic bearings or other actuators can be used. Instead of two actuators 51 for the
  • Counter element e.g. a spring element can be used, by which a force in or against the spatial direction on the bearing device 1 1 is exercisable.
  • the clamping tongues 50 form a spring element, by which, when deflected in the first or the further horizontal spatial direction X, Y, a force against the first or the other horizontal spatial direction X, Y on the
  • Bearing device 1 1 is exercisable. Also, in deflection against the first or the further horizontal spatial direction X, Y, a force in the first or the further horizontal spatial direction X, Y can be exercised on the bearing device 1 1.
  • Solid-state hinge 49 sensors not shown include. These can be on
  • the sensors can be used as distance or
  • Magnetic resonance or Hall sensors as well as strain gauges can also be used.
  • Fig. 14a is further shown that the counter-holder at a, the tip S3 in the vertical direction Z opposite side, a conical recess 54 has. A central axis of symmetry of this recess 54 is aligned with the
  • the conical recess can be a Engage adjusting device to change the position and / or orientation of the counter-holder 3.
  • the probe ball 41 shown in FIG. 12 can be introduced into the recess 54 in order to change the position and / or orientation of the counter-holder 3 or the bearing device 11.
  • the actuators 51 of the solid-state joint can be switched powerless, whereby the bearing device 1 1 in the solid-state joint 49 is freely movable. After setting the desired change, the actuators 51 can then be controlled such that the bearing device 1 1 is fixed with the set position and / or orientation.
  • FIG. 14b shows a plan view of the solid state joint 49 shown in FIG. 14a.
  • the solid-state joint comprises two further actuators 51, which permit a change in the position of the bearing device 11 in or against a further horizontal direction Y.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für ein Werkstück (9), welches auf einem Drehtisch (4) insbesondere eines Koordinatenmessgeräts (31) anordenbar ist, wobei die Haltevorrichtung (1) einen Halter (2) und einen Gegenhalter (3) zum Einspannen des Werkstücks (9) aufweist, wobei der Halter (2) und der Gegenhalter (3) jeweils eine Einspannachse (7, 8) aufweisen, wobei die Haltevorrichtung (1) mindestens eine Verstelleinrichtung umfasst, wobei mittels der Verstelleinrichtung in einem Einspannzustand eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse (7) des Halters (2) und/oder der Einspannachse (8) des Gegenhalters (3) veränderbar ist, sowie eine Gegenhalteranordnung und ein Verfahren zur Einstellung einer Haltevorrichtung.

Description

Haltevorrichtung, Gegenhalteranordnung und Verfahren zur Einstellung einer
Haltevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für ein Werkstück, wobei die Haltevorrichtung z.B. auf einem Drehtisch insbesondere eines Koordinatenmessgeräts anordenbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung einer solchen Haltevorrichtung und eine Gegenhalteranordnung.
Die PCT/EP201 1 /061681 offenbart eine Anordnung zur Messung von Koordinaten eines Werkstückes und/oder zum Bearbeiten des Werkstückes, wobei die Anordnung einen ersten Teil und einen relativ zu dem ersten Teil beweglichen zweiten Teil aufweist.
PCT/EP 2013/050328 (noch nicht veröffentlicht) offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines oder mehrerer Fehler eines Drehpositionsermittlungssystems. Hierin wird ein Prüfkörper oder Prüfelement, insbesondere ein rotationssymmetrisches Prüfelement, und eine Sensoranordnung zur Ermittlung des vorhergehend erläuterten Bewegungsfehlers einer Drehvorrichtung beschrieben.
Aus der DE 10 2010 037 352 A1 ist eine Haltevorrichtung für ein Werkstück bekannt, welche auf einem Drehtisch eines Koordinatenmessgeräts anordenbar ist. Die
Haltevorrichtung weist einen Halter und einen Gegenhalter zum Einspannen des
Werkstücks auf. Weiter ist der Halter drehfest mit dem Drehtisch verbunden und der Gegenhalter an einer relativ zum Drehtisch um eine Achse, die mit einer Drehtischachse zusammenfällt, drehbaren Halterung angeordnet.
Die DE 844 392 B offenbart einen Gegenhalter für Werkzeugmaschinen, wobei der Gegenhalter zum Abstützen des Werkstückes während der Bearbeitung mehrere um 180° oder in einem anderen Winkel versetzte Gegenhalterarme besitzt, die miteinander fest verbunden und um den Gegenhalterständer schwenkbar, in den jeweiligen Arbeitslagen jedoch feststellbar, angeordnet sind.
Die DE 100 50 795 A1 offenbart ein Verfahren zum Scannen auf einem Messgerät, insbesondere einem Koordinatenmessgerät. In der Druckschrift wird ein Gegenhalter beschrieben, der an einem Ständer befestigt ist. Ein Messtisch trägt einen Drehtisch. Zwischen einer an dem Gegenhalter drehbar gelagerten Spitze und einer Spitze des Drehtisches kann ein Werkstück aufgenommen werden.
Die DE 1 912 930 A offenbart eine Einrichtung zum Zubringen und Abführen von
Werkstücken, insbesondere wellenförmigen Werkstücken, aus einem schrittweise bewegten Magazin mittels eines schwenkenden Greifers in die und aus der
Arbeitsposition einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise einer Walzfräsmaschine mit Gegenhalteständer.
Die offenbarten Gegenhalter dienen zur Fixierung insbesondere langer Werkstücke bei Messanwendungen mit einem Drehtisch. Wie in der DE 10 2010 037 352 A1 beschrieben können Gegenhalter an einer Tragstruktur befestigt sein, wobei die Tragstruktur eine vertikale Säule und einen Ausleger umfasst, wobei zumindest der Ausleger in einer Höhe verstellbar ist. Am freien Ende des Auslegers kann dann ein Gegenhalter ortsfest oder drehbar gelagert, z.B. kugelgelagert, befestigt werden. Der Gegenhalter kann hierbei beispielsweise eine Spitze aufweisen, wobei die Spitze dann in eine Zentrierbohrung im Werkstück eingreift und somit ein Ende des Werkstückes fixiert.
Bei den offenbarten Gegenhaltern kann es vorkommen, dass der Gegenhalter nicht optimal zur Drehtischachse oder zum auf dem Drehtisch befestigten Halter ausgerichtet ist. Hierdurch können, insbesondere bei Rotation des Werkstücks, Kräfte und Momente in das Werkstück eingeleitet werden, die zu unerwünschten Bewegungen des Werkstücks und damit auch zu Messfehlern bei einer Vermessung eines solchen rotierenden
Werkstückes führen können.
Üblicherweise wird daher der Gegenhalter und auch die vorhergehend erläuterte
Tragstruktur des Gegenhalters hochgenau bearbeitet und eine einzige, festgelegte Befestigungsmöglichkeit, z.B. auf einem Messtisch, vorgesehen, wobei ein befestigter Gegenhalter eine möglichst optimale Ausrichtung aufweist.
Hierdurch ergeben sich jedoch folgende Nachteile. Durch die Festlegung der Position des Gegenhalters bzw. seiner Tragstruktur ist die Verwendbarkeit von portablen Drehtischen, die ein Nutzer frei in einem Messvolumen eines Koordinatenmessgerätes positionieren kann, eingeschränkt. So kann es in bestimmten Positionen des Drehtisches vorkommen, dass kein Gegenhalter verwendet werden kann oder die Anordnung des Gegenhalters bzw. seiner Tragstruktur aufwendig ist. Ein weiteres Problem ergibt sich durch
unerwünscht langen Rüstzeiten zum Ausrichten des Gegenhalters.
Ein weiteres Problem ergibt sich durch die feste Einschränkung eines Messvolumens oder Arbeitsbereiches des Koordinatenmessgeräts bei einem solchen feststehenden
Gegenhalter. So können beispielsweise bestimmte Positionen bei der Vermessung des Werkstückes nicht durch das Koordinatenmessgerät angefahren werden, da sich sonst eine Kollision mit dem Gegenhalter bzw. einer Tragstruktur des Gegenhalters ergibt. Dies ist insbesondere bei Anwendungen nachteilig, bei der variable Antastrichtungen zur Vermessung notwendig oder zumindest vorteilhaft sind.
Die hohen Genauigkeitsanforderungen an einen solchen Gegenhalter, beispielsweise Genauigkeitsanforderungen an eine vertikale Bewegungsführung des Gegenhalters und/oder an eine Lagerung des Gegenhalters, sowie eine erforderliche
Temperaturstabilität und Steifigkeit bedingen eine technisch aufwendige Fertigung des Gegenhalters bzw. seiner Tragstruktur und somit hohe Kosten.
Ist der Gegenhalter z.B. auf einem Messtisch befestigt, so können starke Beladungen des Drehtisches dazu führen, dass sich dieser gegenüber dem Messtisch verbiegt. Somit kann auch hierdurch die optimale Ausrichtung des Gegenhalters bezüglich der
Drehtischachse oder dem auf der Drehtischachse angeordneten Halter beeinträchtigt werden. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, dass sich der Messtisch selbst verbiegt. Auch dies beeinträchtigt die Ausrichtung.
Die in der DE 10 2010 037 352 A1 beschriebene Haltevorrichtung weist den Nachteil auf, dass durch die dort beschriebene Galgenstruktur ein starkes Kippmoment auf den Drehtisch einwirkt. Auch hierdurch kann sich die vorhergehend erläuterte optimale Ausrichtung zwischen Gegenhalter und Halter verstellen. Ebenfalls kann sich ein
Abrollfehler des Drehlagers, welches zwischen Gegenhalter und Drehtischachse angeordnet ist, auf die optimale Ausrichtung nachteilig auswirken. Zudem ergibt sich der Nachteil, dass durch die Lagerung des Gegenhalters auf dem Drehtisch eine maximale Belastbarkeit des Drehtisches sinkt. Es stellt sich daher das technische Problem, eine Haltevorrichtung für ein Werkstück, eine Gegenhalteranordnung sowie ein Verfahren zur Einstellung einer Haltevorrichtung insbesondere während einer Vermessung des Werkstückes zu schaffen, welche eine verbesserte Einspannung eines Werkstückes ermöglichen, insbesondere eine
Einspannung, bei der eine gewünschte, insbesondere eine zu Einspannachsen des Halters und des Gegenhalters, kollineare Einspannung des Werkstücks zwischen Gegenhalter und Halter erreicht wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 , 13 und 20. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es ist eine Grundidee der Erfindung, eine Haltevorrichtung für ein Werkstück derart auszubilden, dass Einspannachsen eines Halters und/oder eines Gegenhalters in ihrer Lage und/oder Orientierung auch im eingespannten Zustand des Werkstückes veränderbar sind.
Vorgeschlagen wird eine Haltevorrichtung für ein Werkstück. Das Werkstück kann hierbei auf einem Drehtisch insbesondere eines Koordinatenmessgeräts anordenbar sein. Die Haltevorrichtung weist einen Halter und einen Gegenhalter zum Einspannen des
Werkstücks auf. Im Sinne dieser Erfindung bezeichnet ein Halter und ein Gegenhalter jeweils ein Element, welches zum mechanischen Befestigen des Werkstücks dient. Der Halter und/oder der Gegenhalter kann z.B. als ortsfest angeordnete Spitze, als drehbar gelagerte Spitze oder als Drehbackenfutter ausgeführt sein.
Der Halter kann hierbei insbesondere auf dem Drehtisch angeordnet sein. Insbesondere kann der Halter drehfest auf dem Drehtisch angeordnet sein, wodurch sich der Halter mit dem Drehtisch mitdreht.
Der Gegenhalter kann an einer Tragstruktur befestigt sein, wobei der Gegenhalter mittels der Tragstruktur in einer vertikalen Richtung über dem Drehtisch anordenbar ist.
Weiter kann die Tragstruktur eine vertikale Versteileinrichtung zur Einstellung eines vertikalen Abstandes des Gegenhalters vom Drehtisch oder vom Halter aufweisen. Diese vertikale Versteileinrichtung kann z.B. Führungsmittel zur Führung einer Bewegung des Gegenhalters oder eines Abschnitts der Tragstruktur, an welchem der Gegenhalter befestigt/gelagert ist, umfassen. Diese Führungsmittel können z.B. als Linearführungen ausgebildet sein.
Der Halter und der Gegenhalter können hierbei jeweils eine Einspannspitze aufweisen. So ist es vorstellbar, dass der Halter und der Gegenhalter jeweils einen Einspanndorn aufweisen. Beispielsweise können der Halter und der Gegenhalter einen kegelförmigen Abschnitt aufweisen.
Der Halter und der Gegenhalter weisen jeweils eine Einspannachse auf. Die
Einspannachse kann insbesondere eine zentrale Symmetrieachse oder eine zentrale Längsachse des Halters bzw. des Gegenhalters sein. Weist der Halter und/oder der Gegenhalter eine Spitze auf, so kann die Einspannachse sich durch die Spitze erstrecken. Die Einspannachsen bezeichnen hierbei ein relativ zum Halter bzw. Gegenhalter ortsfest angeordnete Achse, wobei sich beim idealen Einspannen eines ideal konzentrischen Werkstücks eine zentrale Symmetrieachse des Werkstücks derart ausrichtet, dass sich die Einspannachse und die zentrale Symmetrieachse überlagern, falls kein weiterer Abschnitt des Werkstücks gelagert oder eingespannt wird und keine weiteren Kräfte auf das Werkstück wirken. In diesem Fall sind also die Einspannachsen und die zentrale Symmetrieachse kollinear ausgerichtet. Selbstverständlich können auch nicht
konzentrische Werkstücke eingespannt werden. Hierbei wird das Werkstück derart ausgerichtet, dass es sich zumindest teilweise entlang der Einspannachse erstreckt.
Weiter umfasst die Haltevorrichtung mindestens eine Versteileinrichtung.
Erfindungsgemäß ist mittels der Versteileinrichtung in einem Einspannzustand eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des Gegenhalters veränderbar. Der Einspannzustand bezeichnet einen Zustand, in welchem ein Werkstück zwischen dem Halter und dem Gegenhalter eingespannt ist. Dies kann bedeuten, dass das Werkstück durch den Halter und den Gegenhalter zwischen diesen mechanisch befestigt ist. Die Veränderung der Lage und/oder Orientierung bezeichnet hierbei eine gesteuerte oder geregelte, insbesondere eine kraft- und/oder positions- und/oder orientierungsgestützte, weiter insbesondere eine aktorgestützte, Veränderung und keine ungewollte Veränderung, beispielsweise aufgrund von einem nicht ideal rotationssymmetrischen Werkstück. Auch können sich in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wie nachfolgend noch näher erläutert, bei einem passiven, insbesondere kraftlosen Betrieb, der Versteileinrichtung des Halters und/oder Gegenhalters die Lage und/oder Orientierung des Halters und/oder Gegenhalters ungesteuert bzw. ungeregelt durch Wechselwirkung mit dem Werkstück verändern.
Nachfolgend beziehen sich Lage und/oder Orientierung auf ein
Referenzkoordinatensystem, welches z.B. als kartesisches Koordinatensystem
ausgebildet sein kann. In diesem Koordinatensystem kann eine Z-Achse insbesondere in der vorhergehend erläuterten vertikalen Richtung orientiert sein. Eine X-Achse und Y- Achse können senkrecht zueinander und senkrecht zu der Z-Achse orientiert sein. Eine Veränderung der Lage kann sich somit auf eine Veränderung mindestens einer
Koordinate, insbesondere einer X-Koordinate und/oder Y-Koordinate, beziehen. Eine Veränderung der Lage entlang der X-Achse oder Y-Achse kann somit auch als
Veränderung in einer horizontalen Raumrichtung bezeichnet werden. Eine Veränderung der Lage entlang der Z-Achse kann somit auch als Veränderung in einer vertikalen Raumrichtung bezeichnet werden.
Eine Lageänderung einer Einspannachse kann insbesondere in Abhängigkeit einer Lageänderung eines Fußpunktes der jeweiligen Einspannachse beschrieben werden. Der Fu ßpunkt kann beispielsweise der Punkt sein, an welchem die Einspannachse einen Oberflächenabschnitt des Halters bzw. Gegenhalters, beispielsweise die vorhergehend erläuterte Spitze des Halters oder Gegenhalters oder eine Befestigungsfläche des Halters oder Gegenhalters, schneidet.
Eine Orientierung kann beispielsweise durch einen Winkel einer Verdrehung um die vorhergehend erläuterten Achsen des Referenzkoordinatensystems beschrieben werden.
Insbesondere ist/sind die Lage, die auch als Position bezeichnet werden kann/können, und/oder Orientierung der Einspannachse(n) derart mittels der Versteileinrichtung veränderbar oder einstellbar, dass die Einspannachsen fluchten. Hierbei bedeutet fluchten, dass die Einspannachsen aufeinander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die Einspannachsen kollinear angeordnet sind. Hierbei kann vorausgesetzt werden, dass die Einspannachsen jeweils durch unendliche Geraden beschrieben werden können.
Die vorgeschlagene Versteileinrichtung kann hierbei insbesondere von der vorhergehend erläuterten vertikalen Versteileinrichtung verschieden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die vorgeschlagene Versteileinrichtung die vertikale Versteileinrichtung umfasst oder ausbildet.
Insbesondere kann mittels der Versteileinrichtung in einem Einspannzustand die Lage der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des Gegenhalters (auch) in mindestens einer Raumrichtung veränderbar sein, die verschieden von der vertikalen Raumrichtung ist. Beispielsweise kann mittels der Versteileinrichtung in einem
Einspannzustand die Lage der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des Gegenhalters (auch) in mindestens einer horizontalen Raumrichtung, vorzugsweise in zwei senkrecht zueinander orientierten horizontalen Raumrichtungen, veränderbar sein.
In der vertikalen Raumrichtung kann eine Veränderung der Lage des Gegenhalters mittels der vertikalen Versteileinrichtung erfolgen. Hierbei kann die Veränderung der Lage des Gegenhalters in der vertikalen Raumrichtung durch die vertikale Versteileinrichtung, insbesondere ausschließlich, dem Ein- bzw. Ausspannen des Werkstückes dienen. Somit kann sich z.B. der Einspannzustand des Werkstücks bei Veränderung der Lage in der vertikalen Raumrichtung ändern.
Ist eine Veränderung der Lage auch in vertikaler Raumrichtung möglich, so kann auch ein Achsialschlag der Drehachse ausgeregelt werden. Die Veränderung in vertikaler
Raumrichtung kann z.B. durch eine Versteileinrichtung zur Verstellung der Lage des Halters und/oder eine Versteileinrichtung zur Verstellung der Lage des Gegenhalters oder durch eine in vertikaler Raumrichtung nachgiebige Lagerung des Halters und/oder des Gegenhalters gewährleistet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine vorbestimmte Einspannkraft durch eine Veränderung der Lage des Halters und/oder Gegenhalters in oder entgegen der vertikalen Raumrichtung eingestellt. Insbesondere wird eine Lage des Halters und/oder
Gegenhalters in oder entgegen der vertikalen Raumrichtung derart eingestellt, dass sich eine gewünschte Einspannkraft einstellt. Dies kann beispielsweise durch eine
einspannkraftabhängige Lageregelung erfolgen.
Beim Einspannen kann somit durch die Veränderung der Lage des Gegenhalters bzw. des Halters in vertikaler Raumrichtung durch die vertikale Versteileinrichtung und/oder die erfindungsgemäß vorgeschlagene Versteileinrichtung eine vorbestimmte Einspannkraft eingestellt werden. Es ist z.B. möglich, ein eingespanntes Werkstück, insbesondere einen räumlichen Verlauf eines Abschnitts einer Oberfläche des Werkstücks, für verschiedene Einspannkräfte zu vermessen. In Abhängigkeit dieser Messergebnisse und der dazu korrespondierenden Einspannkraft kann dann eine Nachgiebigkeit des Werkstücks ermittelt werden.
Weiter kann z.B. mittels der Versteileinrichtung die Lage und/oder Orientierung des/der Einspannachse(n) in mindestens einer Raumrichtung veränderbar sein, die senkrecht zur vertikalen Richtung orientiert ist. Vorzugsweise kann/können mittels der
Versteileinrichtung die Lage(n) und/oder Orientierung(en) der Einspannachse(n) in zwei senkrecht zueinander stehenden Raumrichtungen verändert werden, wobei die
Raumrichtungen jeweils senkrecht zur vertikalen Richtung orientiert sind. Die vertikale Richtung bezeichnet hierbei z.B. eine zur Oberfläche des Drehtisches orthogonale Richtung.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Haltevorrichtung, die eine Veränderung von Einspannachsen des Halters und/oder des Gegenhalters in ihrer Lage und/oder Orientierung erlaubt. Hierbei kann einerseits eine Veränderung durch die
Verstelleinrichtungen aktiv bewirkt werden. Andererseits können die Verstelleinrichtungen auch passiv betrieben werden und eine externe Veränderung, z.B. eine manuelle Veränderung, die z.B. von einem Benutzer bewirkt wird, zulassen.
Dies ermöglicht, die Einspannachsen derart anzuordnen und/oder auszurichten, dass ein Werkstück zu jedem Zeitpunkt konzentrisch zwischen dem Halter und dem Gegenhalter eingespannt ist. Somit können sich also sowohl eine Einspannachse des Werkstückes und die Einspannachsen des Halters und des Gegenhalters überlagern bzw. kollinear angeordnet sein. Verändert sich z.B. eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters oder des Gegenhalters, z.B. durch nachfolgend näher erläuterte Führungs- oder
Bewegungsfehler, so ermöglicht die vorgeschlagene Haltevorrichtung in vorteilhafter Weise den Gegenhalter bzw. den Halter in seiner Lage und/oder Orientierung derart zu ändern, dass die vorhergehend erläuterte Veränderung der Einspannachsen kompensiert wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist mittels der Versteileinrichtung ausschließlich eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters einstellbar. Insbesondere kann eine Position und/oder eine Orientierung des Halters mittels der Versteileinrichtung verändert werden. Ist der Halter mechanisch fest auf dem Drehtisch angeordnet, so kann mittels der Versteileinrichtung auch eine Lage und/oder Orientierung des Drehtisches verändert werden. Beispielsweise kann der Drehtisch an oder auf der Versteileinrichtung befestigt sein. Ist der Halter mittels einer Befestigungseinrichtung auf dem Drehtisch gelagert oder an diesem befestigt, so kann mittels der Versteileinrichtung eine Lage und/oder Orientierung der Befestigungseinrichtung, insbesondere einer Einspannachse der Befestigungseinrichtung, verändert werden.
Ist mittels der Versteileinrichtung ausschließlich die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters einstellbar, so kann die Haltevorrichtung selbstverständlich eine weitere Versteileinrichtung umfassen, mittels derer ausschließlich die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters einstellbar ist.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters derart verändert werden kann, dass die Einspannachsen des Halters und des Gegenhalters fluchten, insbesondere in jeder möglichen Drehposition des Drehtisches, auf welchem der Halter befestigt ist. Hierdurch können Bewegungsfehler des Drehtisches, die auch Bewegungsfehler der Einspannachse des Halters bedingen, und/oder Bewegungsfehler der Einspannachse, die durch eine exzentrische Anordnung des Halters auf dem Drehtisch bedingt sind, kompensiert werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist mittels der Versteileinrichtung ausschließlich eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters einstellbar. Ist der Gegenhalter drehbar und/oder verschiebbar in einer Lagereinrichtung gelagert, die beispielsweise an einer Tragstruktur des Gegenhalters angeordnet ist, so kann mittels der Versteileinrichtung zur Veränderung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters eine Lage und/oder Orientierung einer Einspannachse der
Lagereinrichtung eingestellt werden. Drehbar bedeutet hierbei, dass eine Orientierung des Gegenhalters veränderbar ist. Verschiebbar bedeutet, dass eine Lage des Gegenhalters veränderbar ist.
Hierbei kann mittels der Versteileinrichtung ausschließlich eine Lage und/oder
Orientierung des Gegenhalters, ausschließlich eine Lage und/oder Orientierung der Lagereinrichtung oder eine Lage und/oder Orientierung einer Tragstruktur des
Gegenhalters veränderbar sein. So ist es möglich, dass die Versteileinrichtung eine Lage und/oder Orientierung der gesamten Tragstruktur verändern kann. Im letzten Fall kann die Tragstruktur auf oder an der Versteileinrichtung befestigt sein.
Auch ist es vorstellbar, dass die Tragstruktur durch die Versteileinrichtung ausgebildet wird. Dies wird nachfolgend näher erläutert.
Die Versteileinrichtung kann hierbei derart ausgebildet sein, dass ausschließlich die Lage der Einspannachse des Gegenhalters verändert werden kann, wobei die Orientierung gleich bleibt. Insbesondere kann mittels der Versteileinrichtung ausschließlich die Lage in mindestens einer von der vertikalen Richtung verschiedenen Richtung verändert werden.
Auch kann mittels der Versteileinrichtung ausschließlich eine Lage der vorhergehend erläuterten Lagereinrichtung für den Gegenhalter verändert werden. In einer solchen Ausführungsform kann die Lagereinrichtung translationsfest, aber drehweich ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die Lagereinrichtung derart ausgebildet ist, dass Verdrehungen oder Verkippungen der Einspannachse des Gegenhalters durch die Lagereinrichtung zugelassen werden, jedoch keine Lageveränderung des Gegenhalters in der
Lagereinrichtung.
Durch die freie Verkippbarkeit kann sich die Einspannachse des Gegenhalters im
Einspannzustand immer koaxial zu der Einspannachse des Halters ausrichten. Die durch die Lagereinrichtung zugelassenen Verkippungen der Einspannachse des Gegenhalters können beispielsweise durch sogenannte Taumelfehler des Drehtisches, die Taumelfehler der Einspannachse des Halters bedingen, während einer Drehung verursacht werden. In diesem Falle ist zur Korrektur des entstehenden Translationsfehlers lediglich eine
Veränderung der Lage der Einspannachse des Gegenhalters erforderlich. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise die Versteileinrichtung einfacher und kostengünstiger ausgebildet werden.
Ist mittels der Versteileinrichtung ausschließlich eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters einstellbar, so kann die Haltevorrichtung
selbstverständlich eine weitere Versteileinrichtung umfassen, mittels derer in einem Einspannzustand die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters veränderbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Versteileinrichtung an einem Einspannabschnitt einer Tragstruktur angeordnet ist, wobei der Gegenhalter an dem Einspannabschnitt der Tragstruktur und/oder an der Versteileinrichtung befestigt oder gelagert ist. Der
Einspannabschnitt bezeichnet hierbei einen Abschnitt der Tragstruktur, in welchen Einspannkräfte, insbesondere in vertikaler Richtung wirkende Einspannkräfte, in die Tragstruktur eingeleitet werden. Beispielsweise kann die Tragstruktur galgenförmig ausgebildet sein, wobei der Einspannabschnitt an einem freien Ende eines Auslegers der Tragstruktur angeordnet ist.
Somit ist es möglich, den Gegenhalter direkt, also mechanisch unmittelbar, an dem Einspannabschnitt und somit direkt an der Tragstruktur zu befestigen oder zu lagern. Alternativ kann der Gegenhalter über die Versteileinrichtung indirekt an dem
Einspannabschnitt befestigt oder gelagert werden.
Durch die Anordnung der Versteileinrichtung an dem Einspannabschnitt kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass ausschließlich eine Lage und/oder Orientierung einer Lagereinrichtung des Gegenhalters oder eine Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters verstellt werden kann, ohne dass die gesamte Tragstruktur bewegt werden muss. Hierdurch kann die Versteileinrichtung leichter und von einem Bauraum her kleiner ausgelegt werden, da maximal zu erzeugende Verstellkräfte kleiner als in dem Fall sein können, in dem noch ein Teil oder sogar die gesamte Tragstruktur bewegt werden muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Versteileinrichtung als Hexapod ausgebildet. Ein Hexapod bezeichnet hierbei eine räumliche Versteileinrichtung mit bis zu sechs Antriebselementen, die eine Verstellung einer Befestigungsfläche oder eines
Befestigungsabschnitts des Hexapods mit bis zu sechs Freiheitsgraden, nämlich mit bis zu drei translatorischen und bis zu drei rotatorischen Freiheitsgraden, ermöglicht.
So ist es beispielsweise vorstellbar, den Drehtisch auf der Befestigungsfläche eines Hexapods anzuordnen.
Alternativ ist es möglich, die Lagereinrichtung des Gegenhalters auf dem
Befestigungsabschnitt des Hexapods anzuordnen oder mechanisch starr mit dieser zu verbinden. In diesem Fall kann der Hexapod beispielsweise an dem vorhergehend erläuterten Einspannabschnitt befestigt sein.
Auch ist es vorstellbar, die Tragstruktur auf dem Befestigungsabschnitt des Hexapods zu befestigen oder mechanisch starr mit diesem zu verbinden.
Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Versteileinrichtung, die eine zeitlich schnelle (dynamische) Veränderung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n) ermöglicht.
Alternativ kann die Versteileinrichtung als Festkörpergelenk ausgebildet sein. Ein
Festkörpergelenk bezeichnet hierbei einen Abschnitt einer Tragstruktur, wobei das Festkörpergelenk derart ausgebildet ist, dass mittels des Festkörpergelenks die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters oder einer Lagereinrichtung des Gegenhalters veränderbar ist.
Alternativ kann die Versteileinrichtung als Koordinatenmessgerät ausgebildet sein.
Insbesondere kann das Koordinatenmessgerät, auf dessen Messtisch der vorhergehend erläuterte Drehtisch angeordnet ist, als Versteileinrichtung dienen. Das Koordinatenmessgerät kann hierbei eine Veränderung der Lage des Gegenhalters oder einer Lagereinrichtung des Gegenhalters in bis zu drei translatorischen Freiheitsgraden ermöglichen.
Z.B. kann das Koordinatenmessgerät eine Pinole umfassen oder aufweisen, wobei ein Drehschwenkgelenk an der Pinole des Koordinatenmessgeräts befestigt sein kann. Die Versteileinrichtung kann in diesem Fall vom Koordinatenmessgerät und dem
Drehschwenkgelenk ausgebildet werden. Das Koordinatenmessgerät kann eine Änderung der Lage der Versteileinrichtung mit mindestens einem translatorischen, vorzugsweise drei translatorischen, Freiheitsgrad(en) ermöglichen, insbesondere entlang der vorhergehend erläuterten Achsen des Referenzkoordinatensystems. Zusätzlich kann das Drehschwenkgelenk eine Änderung der Orientierung mit mindestens einem rotatorischen Freiheitsgrad oder mit zwei rotatorischen Freiheitsgraden oder mit drei rotatorischen Freiheitsgraden ermöglichen. Ein erster rotatorischer Freiheitsgrad und gegebenenfalls ein zweiter rotatorischer Freiheitsgrad können eine Rotation der Versteileinrichtung um zur Einspannachse senkrechten Raumrichtungen ermöglichen. Ein dritter rotatorischer Freiheitsgrad kann eine Rotation um die Einspannachse ermöglichen.
Ist das Koordinatenmessgerät als Versteileinrichtung insbesondere des Gegenhalters ausgebildet, so kann ein Koordinatenmessgerät einen weiteren Sensor, z.B. für
Formprüf aufgaben, umfassen sowie eine weitere Halte- oder Tragvorrichtung zur Befestigung dieses Sensors. Die weitere Halte- oder Tragvorrichtung kann beispielsweise auf dem Messtisch befestigt werden. Auch ist es vorstellbar, ein Koordinatenmessgerät mit zwei beweglichen Portalen zu nutzen, wobei ein Portal als Versteileinrichtung zur Verstellung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters und das weitere Portal zur Positionierung des Sensors oder Tastkopfes dient. Auch ist es vorstellbar, ein Koordinatenmessgerät mit einem ortsfest angeordneten Portal und einem Messtisch zu verwenden, wobei eine Lage des Messtisches in einer ersten und eine weiteren horizontalen Raumrichtung veränderbar ist. Ein solcher Messtisch kann auch als X- Y-Tisch bezeichnet werden. Hierbei kann der Messtisch als Versteileinrichtung zur Verstellung der Lage der Einspannachse des Halters dienen. Der Gegenhalter kann ortsfest am ersten Portal befestigt sein. Bevorzugt kann ein Koordinatenmessgerät mit einem ortsfest angeordneten ersten Portal, einem beweglichen zweiten Portal und einem Messtisch verwendet werden, wobei sowohl eine Lage des Messtisches als auch des zweiten Portals in einer ersten und einer weiteren horizontalen Raumrichtung veränderbar ist. Hierbei kann der Gegenhalter ortsfest am ersten Portal befestigt sein. Der Messtisch kann als Versteileinrichtung zur Verstellung der Lage der Einspannachse des Halters dienen. Das zweite Portal kann zur Positionierung des Sensors oder Tastkopfes dienen.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vereinfachung bei der Verwendung eines Drehtisches mit einem Gegenhalter, da ein Koordinatenmessgerät als erfindungsgemäße Versteileinrichtung für den Gegenhalter dienen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Gegenhalter an einer Tragstruktur befestigt oder gelagert, wobei die Tragstruktur mindestens einen vertikalen, also einen sich in vertikaler Raumrichtung erstreckenden, Abschnitt, der auch als Säule oder
Säulenabschnitt bezeichnet werden kann, und mindestens einen horizontalen, also einen sich in einer horizontalen Raumrichtung erstreckenden, Abschnitt, der auch als
Auslegerabschnitt oder Ausleger bezeichnet werden kann, umfasst. Die Tragstruktur ist hierbei von einer Drehbewegung des Halters und insbesondere auch des Drehtisches entkoppelt gelagert. Der Auslegerabschnitt kann hierbei z.B. mittels der vorhergehend erläuterten vertikalen Versteileinrichtung in vertikaler Richtung bewegbar an dem
Säulenabschnitt gelagert sein.
Insbesondere kann die Tragstruktur von einer Drehbewegung des Halters entkoppelt gelagert sein, wobei die Tragstruktur jedoch noch drehbar oder sogar frei bewegbar gegenüber dem Halter oder dem Drehtisch gelagert sein kann. Insbesondere kann die Tragstruktur relativ zum Drehtisch um eine Achse drehbar gelagert sein, die mit einer Drehachse des Drehtisches zusammenfällt.
Hierbei ist es möglich, die Tragstruktur von der Drehbewegung des Halters entkoppelt auf dem Drehtisch oder auf einem, von dem Drehtisch verschiedenen, ortsfesten
Abstützkörper, z.B. auf dem Messtisch, zu lagern. Durch die gegenüber dem Halter eine Drehbewegung oder freie Bewegung erlaubende Lagerung ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Position der Tragstruktur, insbesondere auch während eines Messvorganges, unabhängig von einer Bewegung des Halters verändert werden kann.
Beispielsweise kann die Tragstruktur mittels eines Luftlagers drehbar oder frei bewegbar gelagert sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst reibungsarme Lagerung.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Tragstruktur auf dem Drehtisch gelagert, wobei die Tragstruktur derart ausgebildet ist, dass zumindest ein durch die Tragstruktur auf den Drehtisch ausgeübtes Kippmoment kleiner als ein vorbestimmtes Kippmoment, vorzugsweise Null, ist. Wird die Tragstruktur, insbesondere ein Fu ßabschnitt der
Tragstruktur, auf dem Drehtisch gelagert, so kann sich ein Kippmoment ergeben, welches um eine Achse, die senkrecht zur zentralen Drehachse des Drehtisches ist, auf den Drehtisch wirkt. Hierdurch kann sich eine Veränderung der Lage und/oder Orientierung der zentralen Drehachse des Drehtisches ergeben. Um dies zu vermeiden, kann die Tragstruktur derart ausgebildet sein, dass sich eine kippmomentkompensierende oder - neutralisierende Belastung des Drehtisches ergibt.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine unsymmetrische Belastung des Drehtisches und eine daraus resultierende Veränderung der Lage und/oder Orientierung der zentralen Drehachse des Drehtisches vermieden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Tragstruktur ein Gegengewicht.
Beispielsweise kann ein Fußabschnitt der Tragstruktur, welcher auf dem Drehtisch gelagert ist, ein Gegengewicht aufweisen oder ausbilden.
Weiter kann an dem Fußabschnitt der vorhergehend erläuterte Säulenabschnitt befestigt sein. Hierbei kann die Tragstruktur derart auf dem Drehtisch angeordnet sein, dass sich das Gegengewicht und der Säulenabschnitt auf bezüglich eines Mittelpunkts des
Drehtisches gegenüberliegenden Seiten des Fußabschnittes befinden. Ein Gewicht und ein Abstand des Gegengewichtes von diesem Mittelpunkt kann hierbei in Abhängigkeit eines Gewichtes und Abstandes des Säulenabschnittes (und der an dem Säulenabschnitt befestigten weiteren Abschnitte) derart gewählt werden, dass das resultierende
Kippmoment auf den Drehtisch kleiner als ein vorbestimmtes geringes Kippmoment, vorzugsweise Null, ist.
Alternativ oder kumulativ umfasst die Tragstruktur eine vorbestimmte Anzahl von
Säulenabschnitten, wobei die Säulenabschnitte derart relativ zueinander angeordnet sind, dass das durch die Tragstruktur erzeugte resultierende Kippmoment kleiner als das vorbestimmte Kippmoment ist. Beispielsweise ist vorstellbar, Säulenabschnitte der Tragstruktur entlang einer Kreislinie mit gleichmäßigem Winkelversatz, beispielsweise mit einem Winkelversatz von 120°, anzuordnen. Die Säulenabschnitte können hierbei über entsprechende Fußabschnitte der Tragstruktur direkt auf dem Drehtisch gelagert sein. Durch die vorgeschlagene Anordnung ergibt sich eine gleichmäßige, insbesondere kippmomentkompensierende oder -neutralisierende, Belastung des Drehtisches durch die auf dem Drehtisch gelagerte Tragstruktur.
In einer alternativen Ausführungsform weist die Tragstruktur mindestens einen
Befestigungsabschnitt auf, wobei zumindest ein Teil einer Gewichtskraft der Tragstruktur über den Befestigungsabschnitt in einem vom drehbaren Teil des Drehtischs
verschiedenen Abstützkörper übertragen wird. Die Tragstruktur ist hierbei von einer Drehbewegung des drehbaren Teils des Drehtisches entkoppelt. Der Abstützkörper kann beispielsweise der Messtisch oder ein Stator des Drehtisches sein. Hierdurch wird die Gewichtskraft nicht auf den drehbaren Teil des Drehtischs, sondern auf den Abstützkörper übertragen, wodurch sich eine unsymmetrische Belastung des Drehtisches vermieden wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Haltevorrichtung mindestens eine
Erfassungsanordnung zur Erfassung oder Bestimmung einer Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters.
Hierbei bezeichnet eine Erfassung eine unmittelbar sensorische Erfassung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse. Dies schließt selbstverständlich eine
Umrechnung von Ausgangssignalen von entsprechenden Sensoren in entsprechende Lage- und/oder Orientierungsparameter mit ein. Somit lässt sich also aus den
Ausgangssignalen der entsprechenden Sensoren unmittelbar die Lage und/oder Orientierung bestimmen.
Eine Bestimmung bezeichnet eine mittelbare Bestimmung der Lage und/oder
Orientierung, die z.B. zumindest teilweise rechnerisch durchgeführt wird. Kann die Lage und/oder Orientierung nicht unmittelbar aus Ausgangssignalen der Sensoren berechnet werden, so können weitere, z.B. modellbasierte, Berechnungen oder Messungen notwendig sein. Beispielsweise kann hierbei eine Lage und/oder Orientierung eines Teils der Tragstruktur sensorisch erfasst werden, wobei der Gegenhalter an einem anderen Teil der Tragstruktur befestigt/gelagert ist. In diesem Fall ist eine Umrechnung von
Ausgangssignalen des entsprechenden Sensors notwendig, die z.B. abhängig von einer Geometrie der Tragstruktur sein kann.
Erfassungsanordnungen zur Erfassung oder Bestimmung einer Lage und/oder
Orientierung der Einspannachse des Halters können beispielsweise Anordnungen zur Erfassung eines Bewegungsfehlers einer Drehbewegung des Halters bzw. eines
Bewegungsfehlers einer Drehbewegung der zentralen Drehachse des Drehtisches sein. Solche Anordnungen sind in der PCT/EP201 1/061681 beschrieben. Die vorgeschlagene Haltevorrichtung kann insbesondere vorteilhaft mit einem Drehtisch verwendet werden, dessen Bewegungsfehler gemäß einer der in der PCT/EP201 1 /061681 beschriebenen Anordnungen erfassbar oder bestimmbar sind.
Hierdurch kann ein Bewegungsfehler einer tatsächlichen Drehachse des Drehtisches erfasst oder bestimmt werden, wobei der Bewegungsfehler eine Differenz zwischen einer Lage und/oder Orientierung der tatsächlichen Drehachse des Drehtisches und einer idealen Drehtischachse bezeichnet. Solche Bewegungsfehler können beispielsweise durch Verschiebung und/oder Verkippung eines Rotors des Drehtisches auftreten, die z.B. durch Beladung und/oder eine Raumtemperatur verursacht werden. Ist der Halter konzentrisch auf dem Drehtisch angeordnet, ist also die Einspannachse des Halters auf der tatsächlichen Drehachse des Drehtisches angeordnet, so entspricht ein
Bewegungsfehler des Rotors oder der tatsächlichen Drehachse des Drehtisches einem Bewegungsfehler der Einspannachse des Halters. Ist der Halter jedoch exzentrisch zur tatsächlichen Drehachse des Drehtisches angeordnet, so kann es erforderlich sein, die Exzentrizität zu bestimmen, beispielsweise zu kalibrieren, und in Abhängigkeit des Bewegungsfehlers der tatsächlichen Drehachse des Drehtisches und der Exzentrizität den entsprechenden Bewegungsfehler der Einspannachse des Halters zu bestimmen.
Alternativ oder kumulativ umfasst die Haltevorrichtung mindestens eine
Erfassungsanordnung zur Erfassung oder Bestimmung einer Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters. Die Erfassungsanordnung kann hierbei eine Anordnung zur Erfassung oder Bestimmung eines Bewegungsfehlers einer
Drehbewegung des Gegenhalters sein. Hierdurch können insbesondere Abrollfehler, die beispielsweise durch die Lagerung des Gegenhalters bedingt sind, erfasst oder bestimmt werden.
Alternativ oder kumulativ kann eine Erfassungsanordnung eine Lage und/oder
Orientierung zumindest eines Teils oder eines Abschnitts der Tragstruktur erfassen oder bestimmen. In diesem Fall kann eine räumliche Beziehung zwischen der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters bzw. einer Einspann- oder Lagerachse einer Lagereinrichtung des Gegenhalters zu der Lage und/oder Orientierung eines Abschnitts der Tragstruktur vorbekannt sein. Insbesondere kann die räumliche Beziehung, z.B. mittels eines Koordinatenmessgerätes, ausgemessen werden.
Weiter kann die Haltevorrichtung mindestens eine Erfassungsanordnung zur Erfassung eines Bewegungsfehlers einer Drehbewegung der Tragstruktur umfassen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Tragstruktur, wie vorhergehend erläutert, drehbar um eine Achse gelagert ist, die der zentralen Drehachse des Drehtisches entspricht.
Die vorgeschlagenen Erfassungsanordnungen können hierbei Sensoren umfassen, die an einer ortsfesten Sensorhaltevorrichtung angeordnet sind. Weiter können die
Erfassungsanordnungen Messobjekte, z.B. Kugel- oder Doppelkugelnormale, umfassen, die an dem entsprechend drehbaren Teil befestigt sind. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung denkbar.
So kann beispielsweise ein Bewegungsfehler der Einspannachse des Gegenhalters mittels einer Erfassungsanordnung bestimmt werden, wobei die Erfassungsanordnung z.B. fünf Sensoren umfasst, die jeweils einen Abstand der Sensoren zu einer Kugel eines Doppelkugelnormals erfassen, wobei das Doppelkugelnormal konzentrisch zur Einspannachse des Gegenhalters an dem Gegenhalter befestigt ist.
Hierbei kann ein Sensor einen Abstand in der vorhergehend erläuterten vertikalen
Richtung von einer in vertikaler Richtung oberen Kugel des Doppelkugelnormals erfassen. Zwei weitere Sensoren können jeweils einen Abstand z.B. entlang der vorhergehend erläuterten X-Achse und Y-Achse von der oberen Kugel erfassen. Die zwei verbleibenden Sensoren können dann entsprechend der Abstände entlang der X-Achse und der Y- Achse von der unteren Kugel des Doppelkugelnormals erfassen. Aus den derart erfassten Abständen kann ein Bewegungsfehler der Einspannachse des Gegenhalters bei einer Bewegung des Gegenhalters bestimmt werden. Entsprechende Erfassungsanordnungen können genutzt werden, um die Bewegungsfehler der Tragstruktur und/oder des
Drehtisches zu erfassen.
Die Sensoren zur Erfassung des Bewegungsfehlers der Einspannachse des Gegenhalters können hierbei an der Tragstruktur befestigt sein. Hierbei kann jedoch eine Verbiegung der Tragstruktur nicht durch die Sensoren erfasst werden. Eine solche Verbiegung kann beispielsweise nur mit weiteren Erfassungsanordnungen, die beispielsweise
Dehnmessstreifen umfassen, bestimmt werden.
Daher können die Sensoren auch an einer von der Tragstruktur baulich separat ausgebildeten Sensorhaltevorrichtung befestigt werden, die z.B. auf dem vorhergehend erläuterten Abstützkörper, insbesondere dem Messtisch, angeordnet oder mit diesem mechanisch verbunden sein kann. In diesem Fall kann zusätzlich zum Bewegungsfehler der Einspannachse des Gegenhalters auch ein aufgrund einer Verbiegung der
Tragstruktur beruhende Änderung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters bestimmt werden.
Weiter kann die Haltevorrichtung eine Erfassungsanordnung zur Erfassung einer
Verformung, beispielsweise einer Verbiegung oder Verdrehung, zumindest eines Teils oder Abschnitts der Tragstruktur umfassen. Ist der Gegenhalter an der Tragstruktur befestigt, so wirken sich auch Verformungen, z.B. aufgrund von eingeleiteten Kräften, aufgrund von temperaturbedingten Verformungen oder aufgrund von Führungsfehlern der Führungsmittel der vorhergehend erläuterten vertikalen Versteileinrichtung, auf die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters aus. Die Erfassung der erläuterten Verformungen ermöglicht somit in vorteilhafter Weise, auch diese
Veränderungen zu sensorisch zu erfassen, zu bestimmen und zu kompensieren.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Haltevorrichtung mindestens eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung oder Bestimmung einer Lage und/oder Orientierung der Versteileinrichtung.
Hierdurch kann insbesondere eine Lage- und/oder Orientierungsregelung der
Versteileinrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise ist vorstellbar, dass eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit einer Lagedifferenz und/oder Orientierungsdifferenz zwischen den Einspannachsen des Halters und des Gegenhalters eine Soll-Lage und/oder Soll-Orientierung der Versteileinrichtung bestimmt. Durch die
Erfassungseinrichtung kann dann eine tatsächliche Lage und/oder Orientierung der Versteileinrichtung bestimmt werden, wobei ein Stellsignal erzeugt wird, wenn die Regeldifferenz größer als Null ist.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Einstellung, insbesondere zur Einstellung einer Lage und/oder Orientierung eines Halters und/oder Gegenhalters, einer
Haltevorrichtung, die gemäß einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Erfindungsgemäß wird mittels der beschriebenen Versteileinrichtung in einem Einspannzustand eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des Gegenhalters derart verändert, dass die
Einspannachsen fluchten. Fluchten bedeutet hierbei, dass sich die Einspannachsen überlagern bzw. kollinear angeordnet sind oder nur eine vorbestimmte kleine Abweichung in Lage und/oder Orientierung aufweisen.
Hierbei kann, wie vorhergehend beschrieben, die Lage und/oder Orientierung in einem gemeinsamen Referenzkoordinatensystem bestimmt werden. Die Lage kann der Lage eines Fußpunktes der Einspannachse in dem gemeinsamen Referenzkoordinatensystem entsprechen. Ist beispielsweise ein halterfestes Koordinatensystem und ein
gegenhalterfestes Koordinatensystem vorhanden und bildet die Einspannachse eine Achse, insbesondere die z-Achse, des jeweiligen Koordinatensystems, so können diese Einspannachsen kollinear angeordnet sein. Es ist möglich, dass die Einspannachse des Halters und/oder des Gegenhalters durch die Versteileinrichtung in vorbestimmten Freiheitsgraden frei beweglich gelagert ist. Dann kann der Gegenhalter mittels einer Versteileinrichtung, beispielsweise eines
Koordinatenmessgeräts im Rahmen der freien Lagerung ausgerichtet werden. Hiernach kann die Lagerung festgelegt werden, so dass die vorhergehend erläuterte Beweglichkeit des Gegenhalters vermieden wird. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass die Versteileinrichtung bzw. Aktoren der Versteileinrichtung nicht dauerhaft die Lage und/oder Orientierung des Gegenhalter oder der Lagereinrichtung für den Gegenhalter einstellen müssen und z. B. kraftlos geschaltet werden können. So ist es beispielsweise möglich, mittels eines an einem Koordinatenmessgerät angeordneten Tastkopfes die Lage und/oder Orientierung eines Gegenhalters und somit auch seiner Einspannachse wunschgemäß zu verändern.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein Verfahren, welches Kräfte reduziert, die auf ein eingespanntes Werkstück z.B. während einer Rotation des Werkstückes wirken.
Durch das beschriebene Verfahren kann z.B. eine Exzentrizität des Werkstückes und/oder eine Exzentrizität des Halters bezüglich der zentralen Drehachse des
Drehtisches kompensiert werden. Auch lassen sich Bewegungsfehler, die z.B. durch eine Lagerung des Halters und/oder des Gegenhalters und/oder des Drehtisches bedingt sind, kompensieren. Auch lassen sich von Führungsfehlern eines Führungsmittels einer vertikalen Versteileinrichtung bedingte Veränderungen der Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters kompensieren.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lage und/oder Orientierung der
Einspannachsen des Halters und des Gegenhalters erfasst oder bestimmt. Weiter stellt die Versteileinrichtung die Lage und/oder Orientierung des Halter und/oder des
Gegenhalters in Abhängigkeit einer Lagedifferenz und/oder Orientierungsdifferenz ein. Die Lage des Halters und/oder des Gegenhalters kann beispielsweise die Lage eines Schnittspunkts der Einspannachse mit einer Oberfläche oder einem Oberflächenabschnitt des Halters bzw. des Gegenhalters sein, durch welchen sich die Einspannachse erstreckt. Die Orientierung des Halters und/oder des Gegenhalters kann der Orientierung der Einspannachse entsprechen. Vorzugsweise wird die Lage und/oder Orientierung des Halters und/oder des
Gegenhalters derart eingestellt, dass die Lagedifferenz und/oder die
Orientierungsdifferenz minimiert wird, vorzugsweise zu Null eingestellt wird. Die Lage- und/oder Orientierungsdifferenz kann in dem gemeinsamen Referenzkoordinatensystem bestimmt werden.
Die Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters kann beispielsweise mittels einer Einstellung einer Lage und/oder Orientierung einer Lagereinrichtung für den Gegenhalter eingestellt werden. Hierbei werden Einstellkräfte auf die Lagereinrichtung und nicht unmittelbar auf den Gegenhalter ausgeübt. Die Lage und/oder Orientierung des Halters kann beispielsweise mittels einer Einstellung der Lage und/oder Orientierung des Drehtisches eingestellt werden.
Die Einstellung der Lage und/oder Orientierung des Halters und/oder des Gegenhalters, insbesondere in Abhängigkeit der Lagedifferenz und/oder der Orientierungsdifferenz, kann während einer Vermessung, also z. B. während einer Rotation, eines eingespannten Werkstücks erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lagedifferenz und/oder die
Orientierungsdifferenz in Abhängigkeit eines Bewegungsfehlers einer Drehbewegung des Halters und/oder in Abhängigkeit eines Bewegungsfehlers einer Drehbewegung des Gegenhalters bestimmt. Die Orientierungsdifferenz bezeichnet hierbei einen Unterschied in der Orientierung. Ein Bewegungsfehler kann während einer Drehung eines drehbaren Teils einer Drehvorrichtung um eine Drehachse auftreten. Der Bewegungsfehler resultiert aus einer Abweichung von einer idealen, reinen Drehbewegung des drehbaren Teils. Derartige Abweichungen werden z.B. durch eine Lagerung des drehbaren Teils, eine Bewegungsführung des drehbaren Teils, aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder durch in oder auf die Drehachse wirkende Kräfte oder Momente verursacht. Solche Kräfte und Momente können hierbei statische oder dynamische Kräfte oder Momente sein. Der Begriff Bewegungsfehler umfasst hierbei translatorische und rotatorische
Bewegungsfehler. Somit können bei einer Drehung um die Drehachse Abweichungen von der idealen Drehbewegung in sechs voneinander unabhängigen Freiheitsgraden auftreten. Bei mehrstufigen Drehvorrichtungen, die also mehrere Drehachsen aufweisen, sind Bewegungsfehler einer Drehachse gegebenenfalls zusätzlich abhängig von einer Winkelposition der verbleibenden Drehachse(n).
Die Einstellung der Lage und/oder Orientierung des Halters und/oder des Gegenhalters, insbesondere in Abhängigkeit des Bewegungsfehlers, weiter insbesondere in
Abhängigkeit eines Bewegungsfehlers des Drehtisches, kann während einer Vermessung eines eingespannten Werkstücks erfolgen.
Die Bewegungsfehler der Drehbewegung des Halters und/oder des Gegenhalters kann hierbei z.B. durch eine Kalibration bestimmt werden. Z.B. beschreibt die
PCT/EP 2013/050328 (noch nicht veröffentlicht) ein Verfahren zur Ermittlung eines oder mehrerer Fehler eines Drehpositionsermittlungssystems. Hierbei wird ein Prüfkörper oder Prüfelement, insbesondere ein rotationssymmetrisches Prüfelement, und eine
Sensoranordnung zur Ermittlung des vorhergehend erläuterten Bewegungsfehlers einer Drehvorrichtung beschrieben. In der Druckschrift wird ein Sensorhalter mit drei senkrecht zueinander stehenden Wänden beschrieben. An den Wänden sind Abstandssensoren angebracht, die einen Abstand zwischen den Abstandssensoren und dem vorhergehend erwähnten Prüfelement erfassen. In Abhängigkeit der Ausgangssignale dieser
Abstandssensoren können Translationsfehler in drei voneinander unabhängigen
Raumrichtungen sowie Rotationsfehler um zwei voneinander unabhängige
Raumrichtungen ermittelt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Haltevorrichtung derart eingestellt werden kann, dass Bewegungsfehler des Halters und/oder des Gegenhalters kompensiert werden. Insbesondere kann die Haltevorrichtung oder Teile davon auch während eines Messbetriebs derart nachgeführt werden, dass die vorhergehend erläuterten
Bewegungsfehler kompensiert werden. Insbesondere können während einer Rotation des Halters und/oder Gegenhalters (und somit auch des eingespannten Werkstückes) die Einspannachsen des Halters und/oder des Gegenhalters derart verändert werden, dass keine aus Bewegungsfehlern resultierenden Kräfte bzw. Momente auf das eingespannte Werkstück wirken.
Alternativ oder kumulativ kann die Lagedifferenz und/oder Orientierungsdifferenz in Abhängigkeit eines Führungsfehlers eines Führungsmittels einer vertikalen
Versteileinrichtung bestimmt werden. Weist z.B. die Gegenhalteranordnung, wie vorhergehend erläutert, eine vertikale Versteileinrichtung zur Bewegung des Gegenhalters oder eines Abschnitts der Tragstruktur des Gegenhalters in einer vertikalen Richtung auf, so können Führungsmittel, z.B. Lagereinrichtungen, für diese Bewegung Führungsfehler bedingen, die eine Verformung und/oder eine Veränderung der Lage und/oder
Orientierung von zumindest einem Abschnitt der Tragstruktur und somit auch eine
Veränderung der Lage und/oder Orientierung Einspannachse des Gegenhalters bedingen. Eine Verformung kann auch durch ein Moment bewirkt werden, welches z.B. durch eine Gewichtskraft des Gegenhalters und über einen Ausleger der Tragstruktur auf die Tragstruktur ausgeübt wird.
Der Führungsfehler und die daraus resultierende Verformung und/oder Veränderung kann beispielsweise abhängig von einer vertikalen Position des Gegenhalters sein, die durch die vertikale Versteileinrichtung eingestellt wurde. Somit kann (auch) in Abhängigkeit einer vertikalen Position des Gegenhalters, die durch die (vertikale) Versteileinrichtung eingestellt wurde, eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters bestimmt werden.
Diese Abhängigkeit kann beispielsweise durch Vorversuche ermittelt und abgespeichert werden. Hierbei kann eine Lage und/oder Orientierung bzw. eine Lagedifferenz und/oder Orientierungsdifferenz zu einer idealen Lage und/oder Orientierung der Einspannachse für verschiedene vertikale Positionen des Gegenhalters, die durch die vertikale
Versteileinrichtung eingestellt wurde, bestimmt und gespeichert werden.
Die Bestimmung kann hierbei z.B. mittels Laserinterferometern oder anderen
Abstandserfassungseinrichtungen durchgeführt werden.
Alternativ kann die Bestimmung auch mittels eines Koordinatenmessgeräts durchgeführt werden. Hierzu kann mittels des Koordinatenmessgeräts ein Tastelement, beispielsweise eine Tastkugel, an einer vorbestimmten Stelle oder an einem vorbestimmten Abschnitt des Gegenhalters positioniert werden. Hierzu kann an dieser vorbestimmten Stelle ein Kalibiermerkmal angeordnet sein, beispielsweise eine Scheibe, ein Zylinder, ein
Doppelkugelnormal, ein Kegelstumpf, ein Kugeltrippel oder ein Walzentrippel. Somit kann der Gegenhalter mindestens ein Kalibriermerkmal aufweisen oder mindestens ein
Kalibriermerkmal an dem Gegenhalter befestigt sein. Selbstverständlich kann auch der Halter mindestens ein Kalibriermerkmal aufweisen oder mindestens ein Kalibriermerkmal an dem Halter befestigt sein. Bevorzugt wird das Kalibriermerkmal durch mindestens einen, vorzugsweise mindestens zwei, kegelförmige Aussparungen oder Vertiefungen insbesondere im Gegenhalter ausgebildet, die selbstzentriert angetastet werden können. Auch kann die vorhergehend erläuterte Spitze das Kalibriermerkmal ausbilden.
Bevorzugt ist das Kalibriermerkmal mit einem bekannten Offset zur Spitze angeordnet. Mittels der Versteileinrichtung kann die Einspannachse des Gegenhalters in eine neutrale Stellung gebracht werden. Hiernach kann mittels der (vertikalen) Versteileinrichtung der Gegenhalter in der vertikalen Richtung in verschiedenen Lagen positioniert werden. In jeder dieser Lagen kann das Koordinatenmessgerät dann erneut den Tastkopf an der vorbestimmten Stelle bzw. an das Kalibriermerkmal positionieren. In Abhängigkeit der Positionsänderung des Tastkopfes können dann die vorhergehend erläuterten Lagen und/oder Orientierungen bzw. die Differenzen bestimmt werden.
Für die Bestimmung von Orientierungen der Einspannachse des Gegenhalters in verschiedenen vertikalen Positionen des Gegenhalters kann es erforderlich sein, dass mittels des Koordinatenmessgeräts der Tastkopf an mindestens einer weiteren vorbestimmten Stelle positioniert wird. Dies umfasst mehrere Antastungen bzw. eine scannende Datenaufnahme. An der weiteren vorbestimmten Stelle kann ein weiteres Kalibriermerkmal angeordnet sein. Durch die Bestimmung der Tastkopfposition an zwei verschiedenen vorbestimmten Stellen kann in vorteilhafter Weise die Orientierung des Gegenhalters bestimmt werden. Die weitere vorbestimmte Stelle kann auch mittels eines Tastelements eines weiteren Koordinatenmessgeräts angefahren werden. Hierbei kommt also ein weiteres Koordinatenmessgerät zum Einsatz.
Ragt ein Teil des Gegenhalters in vertikaler Richtung aus dem Arbeitsbereich des Koordinatenmessgeräts hinaus, so kann die Antastung z.B. mittels eines angepassten Tasters erfolgen, bei dem sich ein Tastelement, insbesondere eine Tastkugel, in vertikaler Richtung oberhalb eines Tastkopfes befindet. In diesem Fall kann dann ein Bereich des Gegenhalters, der sich oberhalb des Arbeitsvolumens befindet, mit einem derart ausgebildeten Taster angefahren werden, während der Bereich im Arbeitsvolumen mit einem normalen Taster erfasst werden kann. Beim normalen Tasten kann sich ein Tastelement nicht oberhalb des Tastkopfes befinden. Auch kann ein Bereich sowohl mit dem wie vorhergehend beschrieben angepassten als auch dem normalen Taster angetastet werden. Abweichung zwischen einer Positionsmessung durch den
angepassten Taster und einer Positionsmessung durch den normalen Taster können dann zur Korrektur aller Messungen mit dem modifizierten Taster verwendet werden.
Ist die vertikale Versteileinrichtung, insbesondere ein Schlitten der vertikalen
Versteileinrichtung, klemmbar und/oder sind Verformungen der Tragstruktur aufgrund von Einspannkräften nicht vernachlässigbar, so kann die vertikale Versteileinrichtung geklemmt und/oder ein Werkstück eingespannt werden. Wie nachfolgend näher beschrieben, kann sich eine Lage und/oder Orientierung einer Einspannachse des Gegenhalters in Abhängigkeit einer vertikalen Position der vertikalen Versteileinrichtung einstellen. In einem geklemmten Zustand ist eine vertikale Position des vertikalen
Versteileinrichtung nicht mehr veränderbar, wodurch ein durch die vertikale Position bedingter Anteil der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse konstant ist.
Auch kann sich Lage und/oder Orientierung einer Einspannachse des Halters und/oder des Gegenhalters aufgrund von Einspannkräften verändern.
Ist der Anteil der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n), der durch eine Klemmung der vertikalen Versteileinrichtung an einer vorbestimmten vertikalen Position bedingt ist, und/oder ein Anteil der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n), der durch eine Einspannung bedingt ist, vorbekannt, so können diese Anteile bei der
Bestimmung des Bewegungsfehlers berücksichtigt werden, beispielsweise zu den Ergebnissen der vorhergehend erläuterten Messungen addiert werden.
Wird ein derart kalibrierter Gegenhalter, insbesondere die Tragstruktur des Gegenhalters, nach der Kalibrierung z.B. auf dem Messtisch verschoben, so können die gespeicherten Werte weiterhin verwendet werden. Allerdings kann in diesem Fall die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse, beispielsweise aufgrund von Unebenheiten der
Messtischoberfläche, erneut bestimmt werden. Dies kann entsprechend einer
Bestimmung einer Werkstücklage auf dem Messtisch erfolgen, die vor einer Messung durchgeführt werden kann. Hierzu kann es erforderlich sein, zumindest an einer vertikalen Position die Lage und/oder Orientierung zu bestimmen. Diese Lage und/oder Orientierung bildet dann eine Referenzlage bzw. Referenzorientierung, die als Offset zu den
gespeicherten Lagen und/oder Orientierungen addiert werden können.
Auch kann es vorteilhaft sein, eine Kalibrierung von Aktoren der Versteileinrichtung durchzuführen. Beispielsweise ist es möglich, dass eine lineare Kraftänderung nicht zu einer linearen Lage- und/oder Orientierungsänderung führt. Entsprechend der
Kalibrierung für verschiedene vertikale Positionen des Gegenhalters kann in diesem Fall für verschiedene Werte aus einem Stellbereich eines Aktors eine Lage und/oder
Orientierung der Einspannachse(n) bestimmt werden. Hierzu können die vorhergehend erläuterten Kalibriermerkmale genutzt werden. Diese Lagen und/oder Orientierungen bzw. Differenzen zu einer idealen Lage und/oder Orientierung können gespeichert werden und nachfolgend zur Korrektur der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse verwendet werden. Hierbei kann eine Korrekturtabelle, ein zweidimensionales Korrekturkennfeld oder ein mehrdimensionales Korrekturfeld, z.B. durch Vorversuche, ermittelt werden. Auch kann ein Korrekturmodell bestimmt werden, wobei die Korrektur in Abhängigkeit des Korrekturmodells erfolgen kann. Das Korrekturmodell kann beispielsweise in Form einer Funktion gegeben sein, die z.B. die Differenzen zur idealen Lage und/oder Orientierung abhängig von der tatsächlichen Lage und/oder Orientierung beschreibt. Beispielsweise kann die Funktion in Form eines Polynoms gegeben sein, welches an aufgenommene Messwerte angepasst wird.
Die vertikale Position oder Lage des Gegenhalters, die durch die vertikale
Versteileinrichtung eingestellt wurde, kann sensorisch erfasst werden. Hierzu können Sensorsignale der Versteileinrichtung, z.B. ein Tachosignal, ein Schrittzahl eines
Schrittmotors oder ein Ausgangssignal eines Lagesensors, beispielsweise eines inkrementellen Wegsensors, ausgewertet werden. Alternativ kann die vertikale Position, wie vorhergehend beschrieben, durch Antastung mit dem Tastkopf durch das
Koordinatenmessgerät bestimmt werden.
Auch ist es möglich, eine temperaturabhängige Kalibrierung der Versteileinrichtung durchzuführen. Beispielsweise ist es möglich, dass verschiedene Temperaturen sich verschieden auf die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters auswirken. Entsprechend der Kalibrierung für verschiedene vertikale Positionen des Gegenhalters kann in diesem Fall für verschiedene Temperaturen, die z.B. mittels eines Temperatursensors erfasst werden, eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n) bestimmt werden. Hierzu können die vorhergehend erläuterten Kalibriermerkmale genutzt werden. Diese Lagen und/oder Orientierungen bzw.
Differenzen zu einer idealen Lage und/oder Orientierung können gespeichert werden und nachfolgend zur Korrektur der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine temperaturabhängige Lage und/oder Orientierung in Abhängigkeit von vorbekannten thermischen Eigenschaften, z.B.
Temperaturausdehungskoeffizienten, der verwendeten Bauteile, beispielsweise der Tragstruktur, zu bestimmen. Beispielsweise wird die Temperatur mittels eines einzigen Temperatursensors erfasst, der mittig am vorhergehend erläuterten Auslegerabschnitt angeordnet sein kann.
Diese Lagen und/oder Orientierungen bzw. Differenzen können in dem
Referenzkoordinatensystem oder in einem Koordinatensystem des
Koordinatenmessgeräts, in einem Koordinatensystem des Drehtisches oder in einem Koordinatensystem der Gegenhalteranordnung bestimmt werden. Theoretisch ist die Anzahl der möglichen Bezugssysteme unbegrenzt.
Nachfolgend kann dann in Abhängigkeit dieser gespeicherten Werte eine Veränderung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters und/oder des
Gegenhalters bzw. einer Lagereinrichtung des Halters und/oder des Gegenhalters erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Bewegungsfehler der Drehbewegung des Halters mittels einer ersten Erfassungsanordnung und/oder der Bewegungsfehler der Drehbewegung des Gegenhalters mittels einer weiteren Erfassungsanordnung erfasst oder bestimmt.
Die PCT/EP201 1 /061681 offenbart eine Anordnung zur Messung von Koordinaten eines Werkstückes und/oder zum Bearbeiten des Werkstückes, 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 mechanischen Abtasten des Werkstücks zum Zweck der Messung der Koordinaten durch eine Auslenkung des Tasters aus einer Neutralposition gegeben ist. Hierbei ist an dem ersten oder zweiten Teil ein Messkörper angeordnet und an dem anderen Teil, d.h. an dem zweiten oder ersten Teil, zumindest ein Sensor angeordnet.
Der Sensor ist ausgestaltet, ein Messsignal entsprechend einer Position des Messkörpers und damit entsprechend der relativen Position des ersten und zweiten Teils zu erzeugen. Hierbei können der erste Teil und der zweite Teil Teile einer Drehvorrichtung sein, die eine Drehbeweglichkeit um zumindest eine Drehachse aufweist. Hierbei kann der erste Teil und der zweite Teil aufgrund der Drehbeweglichkeit der Drehvorrichtung relativ zueinander drehbeweglich sein. Der Teil, an dem der Messkörper angeordnet ist, kann beispielsweise der Halter oder der Gegenhalter oder ein damit drehfest verbundenes Bauteil sein.
So kann z.B. zur Erfassung von Bewegungsfehlern des Halters ein Messkörper an dem Halter oder dem drehbaren Teil des Drehtischs befestigt sein, während mindestens ein Sensor ortsfest gegenüber dem sich drehenden Messkörper angeordnet ist. Zur
Erfassung eines Drehfehlers des Gegenhalters kann ein Messkörper an einem drehbaren Teil des Gegenhalters befestigt oder mit diesem mechanisch verbunden sein, wobei entsprechende Sensoren an einem gegenüber diesem drehbaren Teil des Messkörpers ortsfesten Körper befestigt sind. Dreht der gesamte Gegenhalter, so können der mindestens eine Messkörper und der mindestens eine Sensor entsprechend angeordnet sein.
Der Messkörper kann als zusätzlicher, nicht für die Drehfunktion der Drehvorrichtung erforderlicher Materialbereich des ersten oder zweiten Teils ausgestaltet sein. Alternativ oder kumulativ kann der Sensor an einem zusätzlichen, nicht für die Drehfunktion der Drehvorrichtung erforderlichen Materialbereich des zweiten oder ersten Teils angeordnet sein.
Weiter kann der zusätzliche Materialbereich ein langgestreckter Materialbereich sein, der sich in Richtung der Drehachse erstreckt, deren Bewegungsfehler zu erfassen sind, und insbesondere rotationssymmetrisch zu der Drehachse geformt und angeordnet sein.
Weiter kann eine solche Erfassungsanordnung eine Mehrzahl von Sensoren,
insbesondere Abstandssensoren, aufweisen, die um die Drehachse herum verteilt angeordnet und derart ausgebildet sind, in Abhängigkeit von Messsignalen der Sensoren jeweils die Position des ersten und zweiten Teils relativ zueinander zu erfassen und ein entsprechendes Messsignal zu erzeugen. Die Sensoren können in axialer Richtung der Drehachse an derselben Seite des Messkörpers oder gegenüber einer axialen Stirnseite des Messkörpers angeordnet sein. Weiter kann eine solche Anordnung eine
Auswerteeinrichtung aufweisen, die mit den Sensoren zum Empfang von Messsignalen der Sensoren verbunden ist und ausgestaltet ist, von den Sensoren erfasste Positionen des ersten und zweiten Teils relativ zueinander derart auszuwerten, dass in Abhängigkeit der Auswertung Steuersignale erzeugt werden können, wobei durch die Steuersignale die Verstelleinrichtung(en) des Halters und/oder des Gegenhalters derart angesteuert werden können, dass Bewegungsfehler des ersten und des zweiten Teils relativ zueinander durch Veränderung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n) des Halters und/oder Gegenhalters korrigiert werden.
Weiter kann außerdem zumindest ein Sensor vorgesehen sein, der ausgestaltet ist, einen Abstand des am ersten Teil angeordneten Messkörpers, also beispielsweise eines an einem drehbaren Teil des Halters oder des Gegenhalters befestigten Messkörpers, von dem anderen Teil in axialer Richtung der Drehachse oder eine axiale relative Position des ersten Teils und des zweiten Teils zu erfassen.
Weiter kann der Messkörper ein erster Messkörper sein, der an einer ersten axialen Position angeordnet ist, wobei an dem ersten oder zweiten Teil an einer zweiten, von der ersten axialen Position beabstandeten axialen Position ein zweiter Messkörper angeordnet ist, wobei der Sensor oder die Sensoren ausgestaltet ist/sind, ein Messsignal entsprechend einer Position des ersten Messkörpers und einer Position des zweiten Messkörpers und damit der relativen Position des ersten und zweiten Teils zu erzeugen.
Durch eine oder mehrere solche Erfassungsanordnung(en) können während einer Drehung des Halters und/oder Gegenhalters um die jeweilige Drehachse die
entsprechenden Bewegungsfehler der Einspannachse(n) zeitlich unmittelbar ("online") erfasst werden. Die erfassten Bewegungsfehler, die z.B. als Abweichungen von einer idealen Lage und/oder Orientierung der jeweiligen Einspannachse(n) erfasst werden, können dann zur Bestimmung der vorhergehend erläuterten Lage- und/oder
Orientierungsdifferenz verwendet werden. Es ist auch möglich, dass mittels der mindestens einen Versteileinrichtung die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n) des Halters und/oder des Gegenhalters im Einspannzustand ausgerichtet werden, wobei nach erfolgter Ausrichtung die Lage und/oder Orientierung festgelegt wird, beispielsweise durch Klemmung der
Versteileinrichtung. Dies kann z.B. über geeignete Brems- oder Klemmvorrichtungen erfolgen, beispielsweise über eine elektromagnetisch bewegbare und gefedert befestigte Klemmscheibe, die die Versteileinrichtung klemmt. Insbesondere kann ein einmaliges Ausrichten, insbesondere unmittelbar nach Einspannen des Werkstückes, erfolgen, wonach dann die Festlegung erfolgt.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise vermieden werden, dass sich eine unerwünschte Änderung in der Lage und/oder Orientierung, die z.B. durch Temperaturerhöhung, die sich bei Betrieb von Aktoren der Versteileinrichtung ergeben kann, bedingt wird, vermieden oder begrenzt wird. Auch kann die Versteileinrichtung nur in vorbestimmten Verstellzeiten mit vorbestimmter Zeitdauer betrieben werden, zwischen denen beispielsweise
Pausenzeiten mit vorbestimmter Zeitdauer liegen. Somit kann in den Pausenzeiten eine Abkühlung erfolgen.
Insgesamt ermöglicht die vorgeschlagene Vorrichtung in vorteilhafter Weise eine direkte, zeitlich unmittelbare Regelung der der Lage und/oder Orientierung der Einspannachsen des Halters und/oder des Gegenhalters in Abhängigkeit von auftretenden
Bewegungsfehlern. Diese Regelung kann bei eingespanntem Werkstück und auch bei einem sich bewegenden, insbesondere sich drehenden, Werkstück erfolgen. Bei der Regelung werden Ausgangssignale von entsprechenden Sensoren, zurückgeführt.
Selbstverständlich sind auch weitere Verfahren oder Anordnungen zur Erfassung von Bewegungsfehlern vorstellbar. Beispielsweise kann ein Bewegungsfehler des
Gegenhalters durch Positionsmessungen, die z.B. mittels eines Tastelements
durchgeführt werden, ermittelt werden.
Beispielsweise können während einer Kalibration des Gegenhalters Bewegungsfehler des Gegenhalters bestimmt werden, wobei die Kalibration, insbesondere zeitlich vor einer Vermessung eines Werkstücks durchgeführt wird. Die Kalibration ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass Bewegungsfehler während einer tatsächlichen Vermessung in Abhängigkeit der während der Kalibration bestimmten Bewegungsfehler z. B. rechnerisch kompensiert werden können.
Auch ist es vorstellbar, die Versteileinrichtung in einem Kalibrationsvorgang zur
Bestimmung des Bewegungsfehlers nicht anzusteuern, wobei in diesem Fall keine Kräfte von der Versteileinrichtung auf den Halter und/oder Gegenhalter oder eine
Lagereinrichtung des Halters und/oder Gegenhalters ausgeübt werden. Somit sind Aktuatoren der Versteileinrichtung "kraftlos" geschaltet. In diesem Fall wird die
Versteileinrichtung passiv betrieben. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein
unverfälschter Bewegungsfehler erfasst werden, d.h. ein Bewegungsfehler, der nicht von durch die Versteileinrichtung ausgeübte Kräfte beeinflusst ist.
Selbstverständlich kann, wie vorhergehend erläutert, ein Bewegungsfehler auch in Abhängigkeit eines mit dem Halter und/oder Gegenhalter mechanisch verbundenen Messkörpers oder Messobjekts erfasst werden. Hierbei muss selbstverständlich der für den Messkörper bestimmte Bewegungsfehler in den Bewegungsfehler des Gegenhalters umgerechnet werden. Hierzu können geometrische Beziehungen zwischen den entsprechenden Bewegungsfehlern vorbekannt, beispielsweise ausgemessen werden, insbesondere mittels Messung durch ein Koordinatenmessgerät.
Auch kann eine Erfassungsanordnung zur Erfassung einer Verformung und/oder zur Erfassung einer Änderung der Lage und/oder Orientierung zumindest eines Abschnitts der Tragstruktur des Gegenhalters vorgesehen sein. Mittels einer solchen
Erfassungsanordnung kann eine Veränderung der Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters, insbesondere auch aufgrund einer Verformung der Tragstruktur, bestimmt werden. Hierzu ist selbstverständlich eine geometrische Beziehung zwischen
Verformungen der Tragstruktur und der Lage und/oder Orientierung der Drehachse des Gegenhalters zu bestimmen.
Hierbei ist zu beachten, dass Bewegungsfehlers des Halters und/oder des Gegenhalters in dem vorhergehend erläuterten gemeinsamen Referenzkoordinatensystem zu bestimmen sind. Somit kann es notwendig sein, erfasste Bewegungsfehler in das gemeinsame Referenzkoordinatensystem umzurechnen. Beispielsweise kann ein vertikaler Abstand des Gegenhalters, insbesondere einer Spitze des Gegenhalters, von dem Halter, insbesondere einer Spitze des Halters, bestimmt werden, wobei die Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters zusätzlich in
Abhängigkeit des vertikalen Abstandes zwischen Halter und Gegenhalter bestimmt wird. Hierdurch kann nämlich ein Bewegungsfehler des Halters in ein gegenhalterfestes Koordinatensystem umgerechnet werden. Weist der Halter einen Bewegungsfehler auf, so kann dieser Bewegungsfehler, der in einem gegenhalterfesten Koordinatensystem bestimmt wird, abhängig von dem vertikalen Abstand sein. Ist die Einspannachse des Halters beispielsweise gegenüber der idealen Drehachse verkippt, so ergibt sich, bezogen auf das gegenhalterfeste Koordinatensystem, mit zunehmendem vertikalen Abstand auch ein zunehmender Translationsfehler. Somit kann also in Abhängigkeit des vertikalen Abstandes ein Versatz der Einspannachse des Halters zur Einspannachse des
Gegenhalters in einer Bewegungsebene des Gegenhalters, beispielsweise in einer Bewegungsebene der Gegenhalterspitze, berechnet werden. Die Bewegungsebene bezeichnet hierbei eine Ebene, die senkrecht zu Einspannachse des Gegenhalters orientiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lagedifferenz und/oder Orientierungsdifferenz in Abhängigkeit von in den Halter und/oder Gegenhalter eingeleiteten Kräften und/oder Momenten bestimmt.
Kräfte und/oder Momente können auf verschiedene Weise in den Halter und/oder Gegenhalter eingeleitet werden.
Ist ein Werkstück halterseitig fest eingespannt, so können vom Werkstück Kräfte und Momente auf den Halter übertragen werden. Eine feste Einspannung bezeichnet hierbei eine Einspannung, die keine relative Drehung zwischen Werkstück und Halter zulässt. Eine solche feste Einspannung kann beispielsweise durch ein Dreibackenfutter gegeben sein. Weicht, z.B. während einer Drehung des Halters bzw. des Drehtisches, auf welchem der Halter angeordnet ist, die Einspannachse des Halters von der Einspannachse des Gegenhalters ab, so werden durch die Abweichung, insbesondere die durch die
Abweichung bedingte Exzentrizität des Werkstückes, Kräfte erzeugt, die ein Moment bedingen, welches von dem Werkstück auf den Halter und/oder den Gegenhalter ausgeübt wird. Diese Momente können einen Bewegungsfehler der Einspannachse des Halters, und insbesondere der tatsächlichen Drehachse des Drehtisches, bedingen.
Werden diese Kräfte erfasst oder bestimmt, so kann in Abhängigkeit dieser Momente die Einstellung der Einspannachsen erfolgen.
Auch können auf den Halter und/oder Gegenhalter wirkende Momente oder Kräfte aus Antastkräften resultieren. Beispielsweise kann bei einer Vermessung eines eingespannten Werkstückes, z.B. mittels eines Tasters, eine Antastkraft von dem Taster auf das
Werkstück ausgeübt werden. Insbesondere bei sehr langen Werkstücken kann dies zu einer Verformung des Werkstückes führen. Ist das Werkstück halterseitig und/oder gegenhalterseitig fest eingespannt, so können Momente und Kräfte in den Halter und/oder Gegenhalter eingeleitet werden. Wird eine solche Antastkraft, insbesondere eine Richtung und eine Größe dieser Antastkraft, bestimmt oder erfasst, so kann in Abhängigkeit der Antastkraft eine Ausrichtung der Einspannachsen derart erfolgen, das Auswirkungen, z.B. eine Biegung, aufgrund der von der Antastkraft erzeugten Momente und Kräfte reduziert werden. Eine Antastkraft kann beispielsweise durch einen so genannten aktiven Messkopf erfasst werden. Hierbei kann eine Antastkraft beispielsweise durch Auswertung einer Stromstärke eines Stromes durch eine Messspule des aktiven Messkopfes bestimmt werden.
Bei eingespannten Werkstücken mit einem exzentrischen Schwerpunkt (bezogen auf die Einspannachse) können durch diese Exzentrizität bedingte Kippmomente auf den Halter und/oder Gegenhalter ausgeübt werden. Während einer Rotation des Werkstückes können diese Kippmomente umlaufend sein.
Ist eine Größe, eine Richtung und eine Position eines solchen Kippmomentes erfassbar oder bestimmbar, so können auch die daraus resultierenden, in den Halter oder
Gegenhalter eingeleiteten Momente bestimmt werden. Beispielsweise kann ein
Kippmoment durch eine Lagerüberwachungseinrichtung des Drehtisches bestimmt werden. Dies ist z.B. in der WO 2010/054767 A1 beschrieben.
Wirkt eine Kraft und/oder ein Moment auf den Gegenhalter, so kann es auch möglich sein, dass diese Kraft/dieses Moment eine Verformung der Tragstruktur des Gegenhalters bedingt. Somit kann auch in Abhängigkeit der auf den Gegenhalter wirkende Kraft oder des auf den Gegenhalter wirkenden Moments eine Verformung der Tragstruktur bestimmt und somit auch eine Veränderung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters bestimmt werden. Beispielsweise können hierfür Struktureigenschaften der Tragstruktur, z.B. durch Vorversuche, bestimmt werden, wobei in Abhängigkeit dieser Struktureigenschaften die Verformung bestimmt werden kann.
Es ist möglich, eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n) des Halters und/oder des Gegenhalters unmittelbar in Abhängigkeit von erfassten oder bestimmten Kräften/Momenten einzustellen, insbesondere derart, dass die Kräfte/Momente reduziert werden. Die Kräfte/Momente bezeichnen hierbei Einspannkräfte/-momente, die beim Einspannen und/oder im eingespannten Zustand, insbesondere auch während einer Bewegung und/oder Vermessung des Werkstücks, auf den Gegenhalter und/oder Halter ausgeübt werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, in Abhängigkeit von erfassten oder bestimmten Momenten/Kräften eine Änderung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachse(n) des Halters und/oder Gegenhalters zu bestimmen, wobei in diesem Fall die Veränderung der Lage und/oder Orientierung dann wieder in Abhängigkeit der vorhergehend beschriebenen Lage- und/oder Orientierungsdifferenz erfolgen kann.
Bei einem eingespannten Werkstück können auch in axialer Richtung wirkende Kräfte auftreten, die z.B. abhängig von einer eingestellten Einspannkraft sein können. Diese in axialer Richtung wirkenden Kräfte können eine Verbiegung der vorhergehend erläuterten Tragstruktur bedingen, wobei die Verbiegung wiederum die Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters beeinflusst. Durch eine Einstellung einer konstanten Einspannkraft, also einer Kraft, mit der der Halter und/oder der Gegenhalter an das eingespannte Werkstück gepresst wird, kann eine möglichst konstante Verbiegung der Tragstruktur erreicht werden, wodurch auch der Einfluss der Verbiegung auf die Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters möglichst konstant gehalten wird. Somit wird in vorteilhafter Weise eine Veränderung der Lage und/oder Orientierung der
Einspannachsen, die sich aus einer aufgrund einer Veränderung der axial wirkenden Kräfte bedingten Veränderung der Verbiegung der Tragstruktur ergeben, reduziert, was einen Regelsaufwand reduziert. Die Einstellung einer konstanten Einspannkraft kann z.B. mittels eines Federelements oder durch pneumatische, elektrische, elektromechanische, hydraulische oder weitere Aktoren erfolgen. Beispielsweise kann der Halter und/oder Gegenhalter mittels Magneten gegen das Werkstück gepresst werden, wobei die Magnete mittels eines, z.B. von einer Spule erzeugten, Magnetfelds gesteuert werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird mittels der Versteileinrichtung in einem
Einspannzustand die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des Gegenhalters zusätzlich derart eingestellt, dass ein momentenbedingter Anteil des/der Bewegungsfehler(s) des Halters und/oder des
Gegenhalters reduziert wird.
Hierbei können die momentenbedingten Anteile des Bewegungsfehlers durch eine oder mehrere der vorhergehend beschriebenen Kräfte/Momente bedingt sein, die auf den Halter und/oder Gegenhalter wirken. Ein momentenbedingter Anteil des
Bewegungsfehlers bezeichnet hierbei einen durch die vorhergehend erläuterten Kräfte und Momente bedingten Bewegungsfehler. Somit erfolgt in vorteilhafter Weise zusätzlich zur Kompensation von Bewegungsfehlern, die beispielsweise durch die Lagerung des Gegenhalters und/oder des Halters bedingt sind, eine Kompensation von
momentenbedingten Bewegungsfehlern.
In einer weiteren Ausführungsform wird mittels der Versteileinrichtung in einem
Einspannzustand die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des Gegenhalters abhängig von einer Durchbiegung des Werkstücks eingestellt. Die Durchbiegung kann hierbei abhängig von einer Differenz zwischen einer idealen, geraden Werkstücklängsachse und dem tatsächlichen Verlauf der Werkstücklängsachse bestimmt werden. Beispielsweise kann die Lage und/oder
Orientierung der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des
Gegenhalters derart eingestellt werden, dass an einem vorbestimmten zu vermessenden Abschnitt des Werkstücks ein Messergebnis nicht durch die Durchbiegung beeinflusst wird. Beispielsweise kann hierfür ein vorbestimmter Versatz zwischen der Lage des Halters und des Gegenhalters eingestellt werden. Dies bedeutet anschaulich, dass das Werkstück schief gestellt wird. Dies ist besonders vorteilhaft für eine Messung eines Werkstückdurchmessers, wobei das Werkstück auf einem Drehtisch angeordnet ist. Auch kann mittels der Versteileinrichtung in einem Einspannzustand die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Halters und/oder der Einspannachse des
Gegenhalters derart eingestellt werden, dass eine Durchbiegung eines eingespannten Werkstücks reduziert wird. Insbesondere kann eine maximale Durchbiegung des eingespannten Werkstückes reduziert werden.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Verformung des Werkstückes kompensiert werden. Hierzu kann es erforderlich sein, dass Struktureigenschaften und/oder
Materialeigenschaften des Werkstückes bekannt sind, wobei in Abhängigkeit dieser Eigenschaften eine Nachgiebigkeit des Werkstückes bestimmt werden kann. Auch kann die Nachgiebigkeit oder die vorgenannten Eigenschaften berechnet oder empirisch bestimmt werden, z.B. durch Antastung und Messung der dadurch bewirkten Verformung, z.B. mit einer einem Tastelement gegenüberliegenden Messuhr.
Beispielsweise ist es vorstellbar, dass ein eingespanntes und sich drehendes Werkstück mittels eines Tastelements angefahren wird. Durch die Antastkraft kann es zu einer Durchbiegung des eingespannten Werkstückes kommen. Iterativ kann nunmehr das Tastelement entgegen der Antastrichtung um eine vorbestimmte Distanz verfahren werden, um die Antastkraft zu reduzieren. Hierbei kann das Tastelement derart oft entgegen der Antastrichtung verfahren werden, bis kein Kontakt zum Werkstück mehr besteht. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass keine Durchbiegung des eingespannten Werkstückes mehr existiert.
Weiter vorgeschlagen wird eine Gegenhalteranordnung einer Haltevorrichtung für ein Werkstück, welches auf einem Drehtisch insbesondere eines Koordinatenmessgeräts anordenbar ist. Die Haltevorrichtung weist einen Halter und einen Gegenhalter zum Einspannen des Werkstücks auf. Die Gegenhalteranordnung umfasst mindestens den Gegenhalter, wobei der Gegenhalter eine Einspannachse aufweist.
Erfindungsgemäß umfasst die Gegenhalteranordnung mindestens eine
Versteileinrichtung, wobei mittels der Versteileinrichtung in einem Einspannzustand eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse des Gegenhalters veränderbar ist. Die Gegenhalteranordnung kann hierbei auch eine Tragstruktur umfassen, an der der Gegenhalter befestigt werden kann. Insbesondere kann die Gegenhalteranordnung entsprechend einem Gegenhalter in einer der vorhergehend beschriebenen
Ausführungsformen der Haltevorrichtung ausgebildet sein.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Gegenhalteranordnung, die es ermöglicht Kräfte und/oder Momente, die auf ein eingespanntes Werkstück wirken, zu minimieren.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Gegenhalteranordnung zumindest einen Teil eines Luftlagers auf. Mittels des Luftlagers kann die Gegenhalteranordnung auf einem ortsfesten Abstützkörper, z.B. auf dem Messtisch, lagerbar sein. Insbesondere kann die Gegenhalteranordnung mittels des Luftlagers frei bewegbar gegenüber dem Drehtisch gelagert werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine freie Positionierbarkeit der
Gegenhalteranordnung.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Gegenhalteranordnung ein optisches Ausrichtmittel auf. Das optische Ausrichtmittel kann beispielsweise ein oder mehrere Lichtquellen umfassen, die eine optische Markierung, z.B. ein Fadenkreuz, in einem Beleuchtungsbereich der Lichtquelle(n) erzeugen, wobei die Lichtquelle(n) derart angeordnet ist/sind, dass die Einspannachse des Gegenhalters oder einer
Lagereinrichtung für den Gegenhalter sich durch die optische Markierung, insbesondere ein Zentrum der optischen Markierung erstreckt.
In diesem Fall kann ein Halter oder ein Dehtisch oder ein Messtisch, auf dem der Drehtisch angeordnet ist, korrespondierende Markierungen aufweisen, wobei eine gewünschte Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters gegeben ist, wenn die optische Markierung auf der korrespondierenden Markierung angeordnet ist. Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, dass sich die Einspannachse durch die optische Markierung erstreckt, jedoch sollte eine Ausrichtung der Einspannachse zur optische Markierung fest vorgegeben sein. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte (Grob-)Ausrichtung insbesondere eines frei bewegbaren Gegenhalters relativ zu einem Halter, da die Gegenhalteranordnung derart positioniert werden kann, dass die optische Markierung auf dem Halter, insbesondere auf der Halterspitze, angeordnet ist. Nach erfolgter Ausrichtung kann dann die
Gegenhalteranordnung festgelegt oder befestigt werden. In diesem Fall kann z. B. eine Luftzufuhr des Luftlagers unterbrochen werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Gegenhalteranordnung mindestens ein Mittel zur Kollisionsdetektion. Das Mittel zur Kollisionsdetektion ist hierbei derart ausgebildet, dass eine, insbesondere zeitlich bevorstehende, Kollision eines beweglichen Teils, z.B. eines Koordinatenmessgeräts, mit der Gegenhalteranordnung detektiert wird.
Wird eine, insbesondere bevorstehende, Kollision detektiert, so kann in vorteilhafter Weise ein optisches, akustisches, haptisches oder weiteres Warnsignal erzeugt werden. Auch kann die Bewegung des beweglichen Teils unterbrochen werden. So kann z.B. eine Energieversorgung einer Versteileinrichtung zur Bewegung des beweglichen Teils unterbrochen werden
Beispielsweise kann an der Gegenhalteranordnung mindestens ein optischer, induktiver, kapazitiver, elektrischer, mechanischer, elektromechanischer oder weiterer Sensor angeordnet sein, der eine, insbesondere bevorstehende, Kollision detektiert. So ist es möglich, dass an der Gegenhalteranordnung mindestens ein, z.B. gefedert gelagertes, auskragendes Element angeordnet ist, welches bei mechanischem Kontakt einen elektrischen Kontakt öffnet oder schließt. In Abhängigkeit eines Zustands des elektrischen Kontakts kann dann eine Kollision detektiert werden.
Auch beschrieben wird eine Anordnung aus einem Drehtisch, insbesondere einem auf einem Messtisch eines Koordinatenmessgerätes angeordneten Drehtischs, und der vorhergehend beschriebenen Haltevorrichtung.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Haltevorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Gegenhalteranordnung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer ersten
Ausführungsform,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer zweiten
Ausführungsform,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer dritten
Ausführungsform,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer vierten
Ausführungsform,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer fünften
Ausführungsform,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer sechsten
Ausführungsform,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer siebten
Ausführungsform,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer achten
Ausführungsform, eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung in einer neunten Ausführungsform, Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Koordinatenmessgeräts mit einer Haltevorrichtung,
Fig. 13 eine schematische Darstellung von Führungsfehlern einer Tragstruktur,
Fig. 14a ein Querschnitt durch ein Festkörpergelenk und
Fig. 14b eine Draufsicht auf das in Fig. 14a dargestellte Festkörpergelenk.
Nachfolgend bezeichnen Elemente mit gleichen Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
In Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Haltevorrichtung 1 dargestellt. Die Haltevorrichtung 1 umfasst einen Halter 2 und einen Gegenhalter 3. Der Halter 2 ist auf einem Drehtisch 4 angeordnet, wobei der Drehtisch 4 drehbar auf einem Messtisch 5 eines Koordinatenmessgeräts (nicht dargestellt) angeordnet ist. Eine zentrale Drehachse 6 des Drehtisches 4 ist mit einer Strichlinie gekennzeichnet. Der Halter 2 weist eine Spitze S2 auf. Durch die Spitze S2 verläuft eine Einspannachse 7 des Halters 2. Ebenso weist der Gegenhalter 3 eine Spitze S3 auf. Durch die Spitze S3 des Gegenhalters 3 verläuft eine Einspannachse 8 des Gegenhalters 3. Zwischen den Spitzen S2, S3 ist ein
Werkstück 9 eingespannt. Hierfür kann das Werkstück 9 nicht dargestellte kegelförmige Aussparungen (Kegelaufnahmen) aufweisen, in welchen die Spitzen S2, S3 angeordnet werden können, um das Werkstück 9 einzuspannen. In Fig. 1 ist dargestellt, dass die Einspannachsen 7, 8 des Halters 2 und des Gegenhalters 3 nicht miteinander fluchten, also nicht kollinear angeordnet sind. Dreht sich nun der Drehtisch 4 und somit der Halter 2, so wirken auf das Werkstück 9 Kräfte, die durch die nicht fluchtende Anordnung der Einspannachsen 7, 8 bedingt sind.
Der Gegenhalter 3 ist an einer Tragstruktur 10 befestigt. Die Tragstruktur 10 weist eine Lagereinrichtung 1 1 für den Gegenhalter 3 auf. In der Lagereinrichtung 1 1 ist der Gegenhalter 3 drehbar gelagert. Die Lagereinrichtung 1 1 ist hierbei an einem
Einspannabschnitt EA der Tragstruktur 10 befestigt. Der Einspannabschnitt EA ist an einem freien Ende eines Auslegerabschnitts A der Tragstruktur 10 angeordnet. Die Tragstruktur 10 umfasst weiter einen Säulenabschnitt S. Der Auslegerabschnitt A erstreckt sich orthogonal zum Säulenabschnitt S in einer ersten horizontalen Richtung X. Der Säulenabschnitt S ist auf dem Messtisch 5 gelagert. Weiter dargestellt ist eine vertikale Richtung Z. Ebenfalls dargestellt ist die erste horizontale Richtung X. Eine weitere horizontale Richtung Y (siehe z.B. Fig. 2) zeigt hierbei vom Betrachter weg in die Zeichenebene hinein. Das durch die horizontalen Achsen X, Y und die vertikale Achse Z gebildete kartesische Koordinatensystem stellt hierbei ein gemeinsames
Referenzkoordinatensystem dar. In Fig. 1 ist dargestellt, dass ein Ursprung O des Referenzkoordinatensystems in vertikaler Richtung oberhalb des Gegenhalters 3 liegt. Selbstverständlich ist jede andere Lage des Ursprungs O vorstellbar.
In Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Gegenhalteranordnung dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass an einem
Auslegerabschnitt A einer Tragstruktur 10 ein Hexapod 12 angeordnet ist. Der Hexapod 12 dient hierbei als Versteileinrichtung zur Verstellung einer Lage und Orientierung eines Gegenhalters 3. Der Hexapod 12 weist einen Bodenabschnitt 13 auf, der am
Auslegerabschnitt A befestigt ist. Weiter weist der Hexapod 12 einen
Befestigungsabschnitt 14 auf. Der Befestigungsabschnitt 14 ist über in ihrer Länge über entsprechende Aktoren verstellbare Armelemente 15 mit dem Bodenabschnitt 13 verbunden. An dem Befestigungsabschnitt 14 ist eine Lagereinrichtung 1 1 für den Gegenhalter 3 angeordnet. Somit ist der Gegenhalter 3 relativ zum Befestigungsabschnitt 14 drehbar gelagert. Der Befestigungsabschnitt 14 kann hierbei durch Ansteuerung des Hexapods 12 sowohl in den horizontalen Richtungen X, Y als auch in der vertikalen Richtung Z bewegt werden. Auch ist eine Verkippung um diese drei Raumachsen X, Y, Z möglich.
An dem Gegenhalter 3 ist ein Messkörper 16 befestigt. Der Messkörper 16 umfasst eine erste Kugel K1 und eine zweite Kugel K2, die in vertikaler Richtung Z beabstandet voneinander an einem zylindrischen Stab 17 angeordnet sind. An dem Auslegerabschnitt A ist eine Haltevorrichtung 18 für Abstandssensoren 19 angeordnet. Hierbei ist die Haltevorrichtung 18 derart ausgebildet und an dem Auslegerabschnitt A angeordnet, dass die Abstandssensoren 19 einen Abstand entlang der ersten horizontalen Richtung X zwischen den Kugeln K1 , K2 und den Abstandssensoren 19 erfassen. Nicht dargestellt sind weitere Sensoren, die Abstände der Kugeln K1 , K2 von den Sensoren in der zweiten horizontalen Richtung Y und in vertikaler Richtung Z erfassen. In Abhängigkeit der von den Sensoren 19 erfassten Abstände während der Drehung des Gegenhalters 3 und somit der Kugeln K1 , K2 kann ein Bewegungsfehler der
Einspannachse 8 des Gegenhalters 3 ermittelt werden. Hierbei entspricht eine zentrale Symmetrieachse des zylindrischen Stabes 17 und der Kugeln K1 , K2 idealerweise der Einspannachse 8 des Gegenhalters 3. Selbstverständlich ist aber auch eine exzentrische Anordnung von Einspannachse 8 zur zentralen Symmetrieachse des zylindrischen Stabes 17 möglich, wobei die Auswirkungen der exzentrischen Anordnung rechnerisch kompensiert werden können.
In Abhängigkeit der bestimmten Bewegungsfehler kann der Hexapod 12 derart angesteuert werden, dass die Lage und Orientierung des Gegenhalters 3 derart verändert wird, dass die Bewegungsfehler kompensiert werden. Dies kann z.B. bedeuten, dass der Hexapod 12 die Lage und Orientierung des Gegenhalters 3 derart einstellt, dass die Einspannachse 8 immer parallel zur vertikalen Richtung Z orientiert ist.
Ist eine Lage und Orientierung der Einspannachse 7 des Halters 2 (siehe Fig. 1 ) bekannt, so wird der Hexapod 12 vorzugsweise derart angesteuert, dass die Lage und Orientierung der Einspannachse 8 des Gegenhalters 3 derart eingestellt wird, dass die
Einspannachsen 7, 8 fluchten.
Weiter ist in Fig. 2 eine Erfassungsanordnung zur Erfassung einer Lage und Orientierung des Befestigungsabschnitts 14 dargestellt. An einer weiteren Haltevorrichtung 20 sind zwei Sensoren 21 angeordnet, die einen Abstand des Befestigungsabschnitts 14 des Hexapods 12 von den Sensoren 21 jeweils in der ersten horizontalen Richtung X und in der vertikalen Richtung Z erfassen. Selbstverständlich kann ein weiterer Sensor vorgesehen sein, der einen Abstand des Befestigungsabschnitts 14 von dem Sensor in der weiteren horizontalen Richtung Y erfasst. Ein weiterer Sensor kann ebenfalls einen Abstand des Befestigungsabschnitts 14 von dem Sensor in der vertikalen Richtung Z erfassen. In Abhängigkeit der Ausgangssignale dieser Abstandssensoren 21 kann dann eine Lage und Orientierung des Befestigungsabschnitts 14 ermittelt werden. In
Abhängigkeit dieser Ausgangssignale kann beispielsweise eine Regelung der Lage und Orientierung des Befestigungsabschnitts 14 derart erfolgen, dass die Einspannachse 8 wie vorhergehend beschrieben ausgerichtet wird. In Fig. 3 ist eine Haltevorrichtung 1 perspektivisch in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Ein Halter 2 ist auf einem Drehtisch 4, der auf einem Messtisch 5 eines Koordinatenmessgerätes (nicht dargestellt) angeordnet ist, befestigt. Weiter ist auf dem Messtisch 5 eine Tragstruktur 10 für einen Gegenhalter 3 gelagert, wobei die Tragstruktur 10 wie in Fig. 1 erläutert ausgebildet ist. An einem Einspannabschnitt EA eines
Auslegerabschnitts A der Tragstruktur 10 ist der in Fig. 2 beschriebene Hexapod 12 befestigt. Wie in Fig. 2 beschrieben ist der Gegenhalter 3 drehbar an einem
Befestigungsabschnitt 14 des Hexapods 12 gelagert. Somit dient der Hexapod 12 zur Einstellung einer Lage und Orientierung einer Lagereinrichtung 1 1 , insbesondere einer Einspannachse der Lagereinrichtung 1 1 , wobei diese Einspannachse mit der
Einspannachse 8 des Gegenhalters 3 fluchtet (siehe Fig. 2).
In Fig. 4 ist perspektivisch eine Haltevorrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Die Haltevorrichtung 1 umfasst einen Halter 2, der auf einem Drehtisch 4 befestigt ist. Nicht dargestellt ist ein Messtisch 5 (siehe z.B. Fig. 3). Eine Tragstruktur 10 für einen Gegenhalter 3 umfasst einen Säulenabschnitt S und einen Auslegerabschnitt A (siehe z.B. auch Fig. 1 ). Weiter umfasst die Tragstruktur 10 einen Fu ß- oder
Lagerabschnitt L, an dem der Säulenabschnitt S befestigt ist und zu dem sich der Säulenabschnitt S senkrecht erstreckt. Der Lagerabschnitt L ist hierbei auf dem Drehtisch 4 gelagert, wobei die Tragstruktur 10 relativ zu dem Drehtisch 4 um eine Achse, die mit einer zentralen Drehachse 6 des Drehtisches 4 zusammenfällt, drehbar gelagert ist. Dies bedeutet, dass sich bei einer Drehbewegung des Drehtisches 4 die Tragstruktur 10 nicht mitdreht. Jedoch kann die Tragstruktur 10 gegenüber dem Drehtisch 4 um die zentrale Achse 6 verdreht werden.
An einem Einspannabschnitt EA des Auslegerabschnitts A ist ein Hexapod 12
angeordnet, der eine Lage und Orientierung einer Lagereinrichtung 1 1 für den
Gegenhalter 3 verstellt.
Dargestellt ist weiter eine Erfassungsanordnung zur Erfassung von Bewegungsfehlern eines Drehlagers 22, mittels dessen die Tragstruktur 10 drehbar um die zentrale
Drehachse 6 gelagert ist. Die Erfassungsanordnung umfasst eine Haltevorrichtung 23 und Sensoren 24, wobei die Sensoren 24 einen Abstand der Sensoren 24 von einem zylindrischen Teilkörper 25 des Drehtisches, der den Drehtisch 4 mit dem Halter 2 verbindet, erfassen. Hierbei ist dargestellt, dass die Sensoren 24 jeweils einen Abstand in der ersten horizontalen Richtung X erfassen. Diese Erfassungsanordnung kann selbstverständlich noch weitere Sensoren (nicht dargestellt) umfassen, die jeweils Abstände zwischen den Sensoren und dem Teilkörper in der weiteren horizontalen Richtung Y und/oder in der vertikalen Richtung Z erfassen. In Abhängigkeit von
Ausgangssignalen der Sensoren 24 dieser Erfassungsanordnung können
Bewegungsfehler bestimmt werden, die durch die Lagereinrichtung 22 verursacht werden.
Weiter umfasst die Haltevorrichtung 1 eine weitere Erfassungsanordnung. Die weitere Erfassungsanordnung umfasst eine weitere Haltevorrichtung 26, wobei an der weiteren Haltevorrichtung 26 Sensoren 27 befestigt sind. Mittels der Sensoren 27 kann ein Abstand der Sensoren 27 von Kugeln K3, K4 erfasst werden. Hierbei sind die Kugeln K3, K4 in vertikaler Richtung Z beabstandet voneinander an einem zylindrischen Stab 28 befestigt. Eine Symmetrieachse des zylindrischen Stabes 28 entspricht einer zentralen Drehachse 6 des Drehtisches 4. Somit bilden der zylindrische Stab 28 und die Kugeln K3, K4 einen Messkörper zur Erfassung eines Bewegungsfehlers der zentralen Drehachse 6 des Drehtisches 4, wobei der Messkörper auch als Doppelkugelnormal bezeichnet werden kann Die Erfassungsanordnung kann selbstverständlich weitere Sensoren umfassen mittels derer ein Abstand der weiteren Sensoren von den Kugeln K3, K4 in der weiteren horizontalen Richtung Y und/oder in der vertikalen Richtung Z erfassbar ist. In
Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Sensoren 27 dieser weiteren
Erfassungsanordnung 26 kann ein Bewegungsfehler der zentralen Drehachse 6 des Drehtisches 4 bestimmt werden. Entspricht die Einspannachse 7 (siehe Fig. 1 ) des Halters 2 der zentralen Drehachse 6 des Drehtisches 4 oder ist eine Lagedifferenz und Orientierungsdifferenz der Einspannachse 7 des Halters 2 von der zentralen Drehachse 6 des Drehtisches 4 vorbekannt, so kann in Abhängigkeit dieses Bewegungsfehlers der zentralen Drehachse 6 ein Bewegungsfehler der Einspannachse 7 des Halters 2 bestimmt werden. In Abhängigkeit der von der Erfassungsanordnung und der weiteren
Erfassungsanordnung bestimmten Bewegungsfehler kann dann der Hexapod 12 die Lage und Orientierung der Lagereinrichtung 1 1 derart einstellen, dass die Einspannachse 8 (siehe Fig. 1 ) des Gegenhalters 3 mit der Einspannachse 7 des Halters 2 fluchtet. Hierbei ist dargestellt, dass die Haltevorrichtung 23 der Erfassungsanordnung auf dem Lagerabschnitt L der Tragstruktur 10 befestigt ist. Die Haltevorrichtung 26 der weiteren Erfassungsanordnung ist auf einem gegenüber der Drehbewegung des Drehtisches 4 ortsfesten Abstützkörper 29 angeordnet, der beispielsweise ein Teil des Messtisches 5 (siehe z.B. Fig. 3) sein kann.
Weiter dargestellt ist ein Anschlagstab 30 der Tragstruktur 10, der an einem freien Ende des Lagerabschnittes L angeordnet ist. Der Anschlagstab 30 kann beispielsweise in entsprechende Öffnungen oder Bohrungen des Messtisches 5 eingebracht werden, um eine Drehbewegung der Tragstruktur 10 um die zentrale Drehachse 6 zu verhindern. Somit dient der Anschlagstab 30 einer Drehbefestigung der Tragstruktur 10 oder einer Begrenzung der Drehbewegung der Tragstruktur 10.
In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung 1 in einer dritten
Ausführungsform dargestellt. Wiederum ist ein Halter 2 auf einem Drehtisch 4 befestigt, wobei der Drehtisch 4 auf einem Messtisch 5 eines Koordinatenmessgerätes angeordnet ist. Der Messtisch 5, insbesondere eine Oberfläche des Messtisches 5, bildet einen Bodenabschnitt 13 eines Hexapods 12 aus. In diesem Fall ist ein Befestigungsabschnitt 14 des Hexapods 12 in einer vertikalen Richtung Z über dem Bodenabschnitt 13 angeordnet. Ein Gegenhalter 3 ist, wie z.B. in Fig. 2 dargestellt, drehbar an dem
Befestigungsabschnitt 14 gelagert. In diesem Fall bildet die als Hexapod 12 ausgebildet Versteileinrichtung gleichzeitig eine Tragstruktur 10 (siehe z.B. Fig. 1 ) des Gegenhalters 3.
In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung 1 in einer vierten
Ausführungsform dargestellt. Wiederum ist ein Halter 2 auf einem Drehtisch 4 angeordnet, wobei der Drehtisch 4 auf einem Messtisch 5 eines Koordinatenmessgerätes 31 in Portalbauweise angeordnet ist. Ein Gegenhalter 3 ist an dem Koordinatenmessgerät 31 befestigt. Das Koordinatenmessgerät 31 umfasst einen Ständer 32, der in und entgegen der weiteren horizontalen Richtung Y verschiebbar auf dem Messtisch 5 gelagert ist. An dem Ständer 32 ist ein sich in der ersten horizontalen Richtung X erstreckender X-Balken 33 befestigt. Entlang dieses X-Balkens 33, der auch als Traverse bezeichnet werden kann, ist ein nicht dargestellter X-Schlitten in und entgegen der ersten horizontalen Richtung X beweglich geführt. An diesem X-Schlitten wiederum ist ein Messarm 34 in und entgegen der vertikalen Richtung Z beweglich geführt, z.B. verschieblich gelagert. An dem Messarm 34 ist an einem in vertikaler Richtung Z unteren Ende der Gegenhalter 3 befestigt. Somit kann mittels des Koordinatenmessgeräts 33 der Gegenhalter 3 in drei translatorischen Raumrichtungen, die senkrecht aufeinander stehen, bewegt werden. Weiter dargestellt ist ein Sensor 35 zur Abtastung eines Werkstückes 9, welches zwischen dem Halter 2 und dem Gegenhalter 3 eingespannt ist. Der Sensor 35 ist an einer Haltevorrichtung 36 befestigt, wobei die Haltevorrichtung 36 wiederum auf dem Messtisch 5 befestigt ist.
In Fig. 7 ist eine Haltevorrichtung 1 in einer fünften Ausführungsform perspektivisch dargestellt. Hierbei ist wiederum ein Halter 2 auf einem Drehtisch 4 befestigt. Der Drehtisch 4 ist hierbei an einem Befestigungsabschnitt 14 eines Hexapods 12 befestigt. Der Hexapod 12 ist mit seinem Bodenabschnitt 13 auf dem Messtisch 5 befestigt.
Ebenfalls auf dem Messtisch 5 ist eine Tragstruktur 10 gelagert, wobei die Tragstruktur 10 entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Tragstruktur 10 einen Säulenabschnitt S und einen Auslegerabschnitt A umfasst. An einem freien Ende des Auslegerabschnitts A ist ein Gegenhalter 3 befestigt. In dieser Ausführungsform kann mittels der als Hexapod 12 ausgebildeten Versteileinrichtung eine Lage und Orientierung des Drehtisches 4 und somit auch eine Lage und Orientierung einer Einspannachse 7 des Halters 2 (siehe z.B. Fig. 1 ) eingestellt werden.
In Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung einer Haltevorrichtung 1 in einer sechsten Ausführungsform dargestellt. Hierbei ist die Haltevorrichtung 1 wie in Bezug auf Fig. 4 bereits erläutert ausgebildet. Daher wird auf die Ausführungen zu Fig. 4 verwiesen. Im Unterschied zu der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform umfasst die Tragstruktur 10 ein Gegengewicht 37. Das Gegengewicht 37 ist hierbei am Lagerabschnitt L der
Tragstruktur 10 angeordnet. Insbesondere ist das Gegengewicht 37 an einem Ende des Lagerabschnitts L angeordnet, wobei an einem diesem Ende gegenüberliegenden Ende der Säulenabschnitt S und der Lagerstab 30 angeordnet ist. Insbesondere ist das Gegengewicht 37 in Bezug auf die zentrale Drehachse 6 des Drehtisches 4 an einer gegenüberliegenden Seite des Säulenabschnittes S angeordnet. Der Lagerabschnitt L ist auf dem Drehtisch 4 gelagert. Durch das Gegengewicht 37 ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die von dem Gegenhalter 3, dem Auslegerabschnitt A und dem
Säulenabschnitt S auf den Lagerabschnitt L ausgeübte Gewichtskraft durch eine Gewichtskraft 37 des Gegengewichts kompensiert wird. Insbesondere wird somit ein Moment, welches um die weitere horizontale Richtung Y wirkt und auf den Drehtisch ausgeübt wird, reduziert, insbesondere auf Null reduziert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine momentenneutralisierende oder -kompensierende Ausbildung der Tragstruktur 10.
In Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung 1 in einer siebten
Ausführungsform dargestellt. Wiederum ist die Haltevorrichtung 1 entsprechend der in Fig. 4 beschriebenen Haltevorrichtung 1 ausgebildet, wobei hiermit auf die Erläuterungen zu Fig. 4 verwiesen wird. Im Unterschied zu der in Fig. 4 dargestellten Ausbildung der Haltevorrichtung 1 ist eine Tragstruktur 10 über ein Abstützabschnitt 38 auf einer
Oberfläche des Messtisches 5 gelagert. Hierdurch wird eine Gewichtskraft der
Tragstruktur 10 auf den Messtisch 5 und nicht auf den Drehtisch 4 ausgeübt. Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass durch die Tragstruktur 10 kein Kippmoment um die weitere horizontale Richtung Y auf den Messtisch ausgeübt wird.
In Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung 1 in einer achten
Ausführungsform dargestellt. Ein Halter 2 ist auf einem Drehtisch 4 befestigt. Auf dem Drehtisch 4 ist ebenfalls eine Tragstruktur 10 gelagert, wobei die Tragstruktur 10 einen ringförmigen Lagerabschnitt L, einen ringförmigen Auslegerabschnitt A und drei
Säulenabschnitte S aufweist. Die Säulenabschnitte S verbinden den ringförmigen
Lagerabschnitt L und den ringförmigen Auslegerabschnitt A, wobei die Säulenabschnitte S gleichmäßig entlang des Umfangs des ringförmigen Lagerabschnitts L, also mit einem Winkelversatz von 120 °, angeordnet sind. Der Lagerabschnitt L ist weiter über einen Anschlagstab 30 mit dem Messtisch 5 verbunden. Der Gegenhalter 3 ist an einem
Verbindungssteg V drehbar gelagert, der sich entlang einer Radiallinie des
Auslegerabschnitts A erstreckt. Auch diese Ausbildung der Tragstruktur 10 ermöglicht eine gleichmäßige, d.h. momentenkompensierende oder -neutralisierende, Ausbildung der Tragstruktur 10.
In Fig. 1 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Haltevorrichtung 1 in einer neunten Ausführungsform dargestellt. Eine Tragstruktur 10 umfasst hierbei einen Lagerabschnitt L, wobei der Lagerabschnitt L an einem Stator 39 eines Drehtisches 4 befestigt ist. Auf dem Drehtisch 4 ist der Halter 2 angeordnet. Die Tragstruktur 10 kann hierbei drehbar um den Stator 39 angeordnet sein. Weiter umfasst die Tragstruktur 10 zwei Säulenabschnitte S, die sich auf gegenüberliegenden Seiten einer zentralen Drehachse 6 des Drehtisches 4 in vertikaler Richtung Z erstrecken. An einem Auslegerabschnitt A, der die beiden
Säulenabschnitte S in vertikaler Richtung Z über dem Drehtisch 4 verbindet, ist mittig der Gegenhalter 3 drehbar gelagert.
In Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Koordinatenmessgeräts 33 mit einer Haltevorrichtung 1 dargestellt. Bezüglich des Aufbaus des Koordinatenmessgeräts 33 wird auf die Erläuterungen zu Fig. 6 verwiesen. Anstelle eines Gegenhalters 3 ist am Messarm 34 jedoch ein Taststift 40 befestigt, der zwei Tastkugeln 41 umfasst. Der Taststift 40 kann hierbei über einen Sensor an dem Messarm 34 befestigt sein, wobei der Sensor eine Auslenkung des Taststifts 40 erfassen kann. Auf einem Messtisch 5 ist ein Drehtisch 4 angeordnet. Ebenfalls auf dem Messtisch 5 ist eine Tragstruktur 10 für einen Gegenhalter 3 angeordnet. Die Tragstruktur 10 weist einen Lagerabschnitt 42 auf, wobei zwischen dem Lagerabschnitt 42 und dem Messtisch 5 ein Luftlager 43 ausgebildet werden kann. Dargestellt ist weiter eine Zufuhrleitung 44, über die Druckluft dem Luftlager 43 zugeführt werden kann. Somit ist die Tragstruktur 10 relativ zum Drehtisch 4 frei beweglich gelagert. Zum Befestigen oder Festlegen der Tragstruktur 10 an einer gewünschten Position kann die Druckluftzufuhr unterbrochen werden. Zusätzlich können weitere Befestigungsmaßnahmen ergriffen werden, beispielsweise eine Klemmung des Lagerabschnitts 42 auf dem Messtisch 5. Weiter dargestellt sind zwei Lichtquellen 45, die am Auslegerabschnitt A der Tragstruktur 10 angeordnet sind. Hierbei ist eine Lichtquelle 45 direkt am Auslegerabschnitt A befestigt. Die verbleibende Lichtquelle 45 ist über ein Kragarm 46 am Auslegerabschnitt A befestigt, wobei der Kragarm 46 sich vom
Auslegerabschnitt A weg erstreckt. Die Lichtquellen 45 erzeugen eine kreuzförmige Markierung 47, wobei sich eine Einspannachse 8 des Gegenhalters 3 durch einen Mittelpunkt der kreuzförmigen Markierung 47 erstreckt. In Fig. 12 ist dargestellt, dass der Mittelpunkt der kreuzförmigen Markierung 47 auf einem Zentrum des Drehtisches 4 angeordnet ist, durch das auch die Einspannachse 7 eines Halters 2 (nicht dargestellt) und auch die zentrale Drehachse 6 des Drehtisches 4 verläuft. Somit dienen die
Lichtquellen 45 einer visuell unterstützten Ausrichtung der frei beweglichen Tragstruktur 10. Da die visuell unterstützte Ausrichtung jedoch gewünschte Genauigkeiten bei der Einstellung der Lage und/oder Orientierung der Einspannachsen 7, 8 des Halters 2 und des Gegenhalters 3 nicht erreicht, ist es auch trotz der visuellen Unterstützung wünschenswert, die Lage und/oder Orientierung Einspannachsen 7, 8 im eingespannten Zustand zu verändern.
In Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer von Führungsfehlern bedingten
Veränderung einer Lage und Orientierung einer Tragstruktur 10 und somit auch der Einspannachse 8 eines Gegenhalters 3 dargestellt. Ein Auslegerabschnitt A der
Tragstruktur 10 ist in vertikaler Richtung Z über nicht näher dargestellte Führungsmittel beweglich an einem Säulenabschnitt S der Tragstruktur 10 gelagert. Die Lage und Orientierung der Einspannachse 8 ändert sich aufgrund der folgenden Effekte. Je nach vertikaler Position des Auslegerabschnitts A ändert sich aufgrund der am
Auslegerabschnitt A wirkenden Kräfte, z.B. einer Einspannkraft und/oder einer
Gewichtskraft, ein Moment, welches vom Auslegerabschnitt A auf den Säulenabschnitt S wirkt und den Säulenabschnitt S verbiegt oder staucht. Weiter ändert sich die Lage und Orientierung der Einspannachse 8 durch Führungsfehler des Führungsmittels an dem Säulenabschnitt S. Weiter ändert sich die Lage und Orientierung der Einspannachse 8 auch aufgrund einer durch den Führungsfehler des Führungsmittels bedingten Änderung des Moments, welches vom Auslegerabschnitt A auf den Säulenabschnitt S wirkt.
Hierbei ist eine unverformte Tragstruktur 10 bei fehlerfreier Führung durch Strichlinien und eine verformte Tragstruktur 10 bei fehlerbehafteter Führung durch durchgezogene Linien dargestellt. Eine Positions- und Orientierungsdifferenz des Gegenhalters 3 und der Einspannachse 8 des Gegenhalters 3 ist durch einen Vektor 48 dargestellt. Somit weicht die Lage und Orientierung der Einspannachse 8 von einer idealen Lage und Orientierung ab. Diese Abweichung kann durch die in Fig. 13 nicht dargestellte Versteileinrichtung korrigiert werden.
Fig. 14a zeigt einen Querschnitt durch ein Festkörpergelenk 49, welches in einem
Einspannabschnitt EA eines Auslegerabschnitts A einer Tragstruktur 10 angeordnet ist. Das Festkörpergelenk 49 dient hierbei als Versteileinrichtung zur Änderung einer Lage einer Lagereinrichtung 1 1 für einen Gegenhalter 3. Statt der Lagereinrichtung 1 1 kann das Festkörpergelenk auch zur unmittelbaren Änderung einer Lage des Gegenhalters 3 dienen.
Das Festkörpergelenk 49 umfasst mehrere Einspannzungen 50 (siehe auch Fig. 14b), die ein Gehäuse der Lagereinrichtung 1 1 einspannen. Hierzu liegen die Befestigungszungen
50 an einer äu ßeren Oberfläche der Lagereinrichtung 1 1 an. In Fig. 14a sind zwei Aktoren
51 dargestellt, die eine Kraft in der ersten horizontalen Richtung x auf ein freies Ende 52 dieser Einspannzungen 50 ausüben und somit die Lage der Lagereinrichtung 1 1 in der ersten horizontalen Richtung x verändern können. Die Aktoren 51 sind hierbei zwischen den freien Enden 52 und dem Auslegerabschnitt A angeordnet. Die Aktoren 51 sind hierfür an bezüglich einer Einspannachse 8 des Gegenhalters 3 in der ersten horizontalen Richtung X gegenüberliegenden Seiten der Lagereinrichtung 1 1 angeordnet.
Als Aktoren 51 können beispielsweise Induktionsspulen, Piezoelemente, pneumatische Lager oder weitere Aktoren verwendet werden. Statt zweier Aktoren 51 für die
Veränderung der Lage in einer Raumrichtung kann auch nur ein Aktor 51 und ein
Gegenelement, z.B. ein Federelement, verwendet werden, durch welches eine Kraft in oder entgegen der Raumrichtung auf die Lagereinrichtung 1 1 ausübbar ist. So ist es vorstellbar, dass die Einspannzungen 50 ein Federelement ausbilden, durch welches bei Auslenkung in ersten bzw. der weiteren horizontalen Raumrichtung X, Y eine Kraft entgegen der ersten bzw. der weiteren horizontalen Raumrichtung X, Y auf die
Lagereinrichtung 1 1 ausübbar ist. Auch kann bei Auslenkung entgegen ersten bzw. der weiteren horizontalen Raumrichtung X, Y eine Kraft in der ersten bzw. der weiteren horizontalen Raumrichtung X, Y auf die Lagereinrichtung 1 1 ausübbar sein.
Zur Erfassung der Veränderung der Lage der Lagereinrichtung 1 1 kann das
Festkörpergelenk 49 nicht dargestellte Sensoren umfassen. Diese können am
Festkörpergelenk 49 selbst oder zwischen dem Auslegerabschnitt A und der
Lagereinrichtung 1 1 angeordnet sein. Die Sensoren können als Abstands- oder
Wegsensoren ausgebildet sein. Diese können einen Weg direkt oder indirekt messen. Denkbar ist die Verwendung von resistiven, induktiven, kapazitiven oder
wirbelstrombasierten Sensoren. Auch verwendbar sind Magnetresonanz- oder Hall- Sensoren sowie Dehnungsmesstreifen.
In Fig. 14a ist weiter dargestellt, dass der Gegenhalter an einer, der Spitze S3 in der vertikalen Richtung Z gegenüberliegender, Seite eine kegelförmige Aussparung 54 aufweist. Eine zentrale Symmetrieachse dieser Aussparung 54 fluchtet mit der
Einspannachse 8 des Gegenhalters 8. In die kegelförmige Aussparung kann eine Versteileinrichtung eingreifen, um die Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters 3 zu verändern. Beispielsweise kann die in Fig. 12 dargestellte Tastkugel 41 in die Aussparung 54 eingebracht werden, um die Lage und/oder Orientierung des Gegenhalters 3 bzw. der Lagereinrichtung 1 1 zu verändern. Hierbei können die Aktoren 51 des Festkörpergelenks kraftlos geschaltet sein, wodurch die Lagereinrichtung 1 1 im Festkörpergelenk 49 frei bewegbar ist. Nach Einstellung der gewünschten Veränderung können dann die Aktoren 51 derart angesteuert werden, dass die Lagereinrichtung 1 1 mit der eingestellten Lage und/oder Orientierung fixiert wird.
In Fig. 14b ist eine Draufsicht auf das in Fig. 14a dargestellte Festkörpergelenk 49 dargestellt. In dieser Draufsicht ist ersichtlich, dass das Festkörpergelenk zwei weitere Aktoren 51 umfasst, die eine Veränderung der Lage der Lagereinrichtung 1 1 in oder entgegen einer weiteren horizontalen Richtung Y ermöglichen.

Claims

Patentansprüche
1 . Haltevorrichtung für ein Werkstück (9), welches auf einem Drehtisch (4)
insbesondere eines Koordinatenmessgeräts (31 ) anordenbar ist, wobei die
Haltevorrichtung (1 ) einen Halter (2) und einen Gegenhalter (3) zum Einspannen des Werkstücks (9) aufweist, wobei der Halter (2) und der Gegenhalter (3) jeweils eine Einspannachse (7, 8) aufweisen, wobei die Haltevorrichtung (1 ) mindestens eine Versteileinrichtung umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Versteileinrichtung in einem Einspannzustand eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse (7) des Halters (2) und/oder der Einspannachse (8) des Gegenhalters (3) veränderbar ist.
2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Einspannkraft durch eine Veränderung der Lage des Halters (2) und/oder
Gegenhalters (3) in oder entgegen einer vertikalen Raumrichtung (Z) eingestellt wird.
3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Versteileinrichtung ausschließlich eine Lage und/oder Orientierung der
Einspannachse (7) des Halters (2) einstellbar ist.
4. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Versteileinrichtung ausschließlich eine Lage und/oder Orientierung der
Einspannachse (8) des Gegenhalters (3) einstellbar ist.
5. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Versteileinrichtung an einem Einspannabschnitt (EA) einer Tragstruktur (10) angeordnet ist, wobei der Gegenhalter (3) an dem Einspannabschnitt (EA) der Tragstruktur (10) und/oder an der Versteileinrichtung befestigt oder gelagert ist.
6. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteileinrichtung als Hexapod (12) oder als Festkörpergelenk (49) oder als Koordinatenmessgerät (31 ) ausgebildet ist.
7. Haltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (3) an einer Tragstruktur (10) befestigt oder gelagert ist, wobei die Tragstruktur (10) mindestens einen vertikalen Abschnitt und mindestens einen horizontalen Abschnitt umfasst, wobei die Tragstruktur (10) von einer Drehbewegung des Halters (3) entkoppelt gelagert ist.
8. Haltervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (10) auf dem Drehtisch (4) gelagert ist, wobei die Tragstruktur (10) derart ausgebildet ist, dass zumindest ein durch die Tragstruktur (10) auf den Drehtisch (4) ausgeübtes Kippmoment kleiner als ein vorbestimmtes Kippmoment ist.
9. Haltevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (10) ein Gegengewicht (37) umfasst und/oder die Tragstruktur (10) eine
vorbestimmte Anzahl von vertikalen Abschnitten umfasst, wobei die vertikalen Abschnitte derart relativ zueinander angeordnet sind, dass das durch die
Tragstruktur (10) erzeugte resultierende Kippmoment kleiner als das vorbestimmte Kippmoment ist.
10. Haltevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (10) mindestens einen Befestigungsabschnitt (38) aufweist, wobei zumindest ein Teil einer Gewichtskraft der Tragstruktur (10) über den Befestigungsabschnitt (38) in einen vom Drehtisch (4) verschiedenen Abstützkörper übertragen wird.
1 1 . Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (1 ) mindestens eine Erfassungsanordnung zur Erfassung oder Bestimmung einer Lage und/oder Orientierung der Einspannachse (7) des Halters (2) und/oder mindestens eine Erfassungsanordnung zur Erfassung oder Bestimmung einer Lage und/oder Orientierung der Einspannachse (8) des Gegenhalters (3) umfasst.
12. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (1 ) mindestens eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung oder Bestimmung einer Lage und/oder Orientierung der Versteileinrichtung umfasst.
13. Verfahren zur Einstellung einer Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Versteileinrichtung in einem
Einspannzustand eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse (7) des Halters (2) und/oder der Einspannachse (8) des Gegenhalters (2) derart verändert wird, dass die Einspannachsen (7, 8) fluchten.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und/oder Orientierung der Einspannachsen (7, 8) des Halters (2) und/oder des Gegenhalters (3) erfasst oder bestimmt wird, wobei die Versteileinrichtung die Lage und/oder Orientierung des Halters (2) und/oder des Gegenhalters (3) in Abhängigkeit einer Lagedifferenz und/oder Orientierungsdifferenz einstellt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagedifferenz
und/oder die Orientierungsdifferenz in Abhängigkeit eines Bewegungsfehlers einer Drehbewegung des Halters (2) und/oder in Abhängigkeit eines Bewegungsfehlers einer Drehbewegung des Gegenhalters (3) und/ oder in Abhängigkeit eines
Führungsfehlers eines Führungsmittels einer vertikalen Versteileinrichtung bestimmt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsfehler der Drehbewegung des Halters (2) mittels einer ersten Erfassungsanordnung und/oder der Bewegungsfehler der Drehbewegung des Gegenhalters (3) mittels einer weiteren Erfassungsanordnung erfasst oder bestimmt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und/oder Orientierung der Einspannachse (7) des Halters (2) und/oder der Einspannachse (8) des Gegenhalters (3) in Abhängigkeit von in den Halter (2) und/oder Gegenhalter (3) eingeleiteten Kräften und/oder Momenten eingestellt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der
Versteileinrichtung in einem Einspannzustand eine Lage und/oder Orientierung der Einspannachse (7) des Halters (2) und/oder der Einspannachse (8) des
Gegenhalters (3) zusätzlich derart eingestellt wird, dass ein momentenbedingter Anteil des/der Bewegungsfehler(s) des Halters (2) und/oder des Gegenhalters (3) reduziert wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Versteileinrichtung in einem Einspannzustand die Lage und/oder
Orientierung der Einspannachse (7) des Halters (2) und/oder der Einspannachse (8) des Gegenhalters (3) abhängig von einer Durchbiegung des Werkstücks eingestellt wird.
20. Gegenhalteranordnung einer Haltevorrichtung (1 ) für ein Werkstück (4), welches auf einem Drehtisch (4) insbesondere eines Koordinatenmessgeräts (31 ) anordenbar ist, wobei die Haltevorrichtung (1 ) einen Halter (2) und einen Gegenhalter (3) zum Einspannen des Werkstücks (9) aufweist, wobei die Gegenhalteranordnung mindestens den Gegenhalter (3) umfasst, wobei der Gegenhalter (3) eine
Einspannachse (8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gegenhalteranordnung mindestens eine Versteileinrichtung umfasst,
wobei mittels der Versteileinrichtung in einem Einspannzustand eine Lage und/oder
Orientierung der Einspannachse (8) des Gegenhalters (3) veränderbar ist.
21 . Gegenhalteranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gegenhalterung zumindest einen Teil eines Luftlagers (43) aufweist.
22. Gegenhalteranordnung nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Gegenhalteranordnung eine optisches Ausrichtmittel aufweist.
23. Gegenhalteranordnung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, dass die Gegenhalteranordnung mindestens ein Mittel zur
Kollisionsdetektion umfasst.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9656329B2 (en) 2014-03-19 2017-05-23 Fanuc Corporation Machining jig for rotatably supporting workpiece with respect to tool of machine tool and machining system
DE102019205145A1 (de) * 2019-04-10 2020-10-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Ausrichten von Komponenten relativ zu einem Koordinatenmessgerät
DE102020204474A1 (de) 2020-04-07 2021-10-07 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung zur Halterung eines Werkstücks in einer Koordinatenmesseinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
CN114290038A (zh) * 2021-12-27 2022-04-08 武汉航空仪表有限责任公司 一种应用于压力传感器敏感组件压力芯体装配的工艺装备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE844392C (de) 1944-07-18 1952-07-21 Hermann Pfauter K G Gegenhalter an Werkzeugmaschinen
US3177742A (en) * 1960-06-22 1965-04-13 Laval Turbine Method for positioning a work piece in a machine tool
DE1912930A1 (de) 1969-03-14 1970-09-24 R Stachely Fa Einrichtung zum Zubringen und Abfuehren von Werkstuecken in die und aus der Arbeitsposition einer Werkzeugmaschine
US3756102A (en) * 1971-04-22 1973-09-04 M Casey Adjustable center apparatus
JPS6039056A (ja) * 1983-08-12 1985-02-28 Fujitsu Ltd 円筒研削盤のセンタリング方法
DE10050795A1 (de) 1999-12-23 2001-07-05 Klingelnberg Soehne Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Scannen auf einem Meßgerät, insbesondere einem Koordinatenmeßgerät
WO2010054767A1 (de) 2008-11-13 2010-05-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung und verfahren zum bestimmen einer messgrösse an einem messobjekt
DE102010037352A1 (de) 2010-09-06 2012-03-08 Hexagon Metrology Gmbh Haltevorrichtung für ein Werkstück

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE844392C (de) 1944-07-18 1952-07-21 Hermann Pfauter K G Gegenhalter an Werkzeugmaschinen
US3177742A (en) * 1960-06-22 1965-04-13 Laval Turbine Method for positioning a work piece in a machine tool
DE1912930A1 (de) 1969-03-14 1970-09-24 R Stachely Fa Einrichtung zum Zubringen und Abfuehren von Werkstuecken in die und aus der Arbeitsposition einer Werkzeugmaschine
US3756102A (en) * 1971-04-22 1973-09-04 M Casey Adjustable center apparatus
JPS6039056A (ja) * 1983-08-12 1985-02-28 Fujitsu Ltd 円筒研削盤のセンタリング方法
DE10050795A1 (de) 1999-12-23 2001-07-05 Klingelnberg Soehne Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Scannen auf einem Meßgerät, insbesondere einem Koordinatenmeßgerät
WO2010054767A1 (de) 2008-11-13 2010-05-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung und verfahren zum bestimmen einer messgrösse an einem messobjekt
DE102010037352A1 (de) 2010-09-06 2012-03-08 Hexagon Metrology Gmbh Haltevorrichtung für ein Werkstück

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9656329B2 (en) 2014-03-19 2017-05-23 Fanuc Corporation Machining jig for rotatably supporting workpiece with respect to tool of machine tool and machining system
DE102015103633B4 (de) * 2014-03-19 2018-11-08 Fanuc Corporation Bearbeitungs-Spannvorrichtung zur drehbaren Halterung eines Werkstücks relativ zu einem Werkzeug einer Werkzeugmaschine und Bearbeitungssystem
DE102019205145A1 (de) * 2019-04-10 2020-10-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Ausrichten von Komponenten relativ zu einem Koordinatenmessgerät
US11274913B2 (en) 2019-04-10 2022-03-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Aligning components in relation to a coordinate measuring machine
DE102019205145B4 (de) 2019-04-10 2022-06-15 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Ausrichten von Komponenten relativ zu einem Koordinatenmessgerät
DE102020204474A1 (de) 2020-04-07 2021-10-07 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung zur Halterung eines Werkstücks in einer Koordinatenmesseinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
CN114290038A (zh) * 2021-12-27 2022-04-08 武汉航空仪表有限责任公司 一种应用于压力传感器敏感组件压力芯体装配的工艺装备
CN114290038B (zh) * 2021-12-27 2024-04-09 武汉航空仪表有限责任公司 一种应用于压力传感器敏感组件压力芯体装配的工艺装备

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