CN102642154A - 用于球形测头的校准方法 - Google Patents

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Abstract

一种球形测头，固定在机床的能围绕主轴中心线旋转的刀具主轴中。校准球体固定在机床的元件上。主轴能在三个彼此独立平移方向上相对于元件定位。在测量中主轴在主轴中心线的方向上看固定保持在相同纵向位置。测头对于每个基础测量在相应横向方向上移动接近校准球体并检测刀具主轴相对于机床元件的相应基础位置，测头接触校准球体。四个横向方向在通过其延伸而限定出的平面内相交于共同的点并围绕其均匀分布。测头围绕主轴中心线旋转相同角度，横向方向共同形成角度。校准球体在全部基础测量中固定保持在相同方位上。根据基础位置求出主轴相对于元件的参考位置，其位于校准球体上方，主轴中心线穿过校准球体中点。参考位置在测头校准范畴中考虑。

Description

用于球形测头的校准方法
技术领域
本发明涉及一种用于球形测头的校准方法，该测头布置在机床的能围绕主轴中心线旋转的刀具主轴中。
本发明还涉及一种计算机程序模块，其包括机器编码，该机器编码能直接由用于机床的控制装置执行。
本发明还涉及一种用于机床的控制装置，其中利用这种计算机程序模块对控制装置编程。
本发明还涉及一种机床，
-其中机床具有刀具主轴，其借助于主轴驱动装置能围绕主轴中心线旋转，
-其中机床具有元件，校准球体能固定在该元件上，
-其中机床具有至少三个轴驱动装置，刀具主轴借助于轴驱动装置能在三个彼此独立的平移方向上相对于机床的元件定位，
-其中轴驱动装置分配有位置传感器，借助于位置传感器能检测刀具主轴相对于机床的元件的位置，
-其中机床具有上述类型的控制装置。
背景技术
在各种设计方案中已知了校准方法。
因此例如由WO 2007/068 912 A1已知了一种校准方法，其中应用了球形的测头，该测头布置在机床的能围绕主轴中心线旋转的刀具主轴中。在该校准方法中，校准球体固定在机床的元件上。刀具主轴借助于机床的三个轴驱动装置能在三个彼此独立的平移方向上相对于机床的元件定位。进行四个基础测量。在全部四个基础测量中，刀具主轴在主轴中心线的方向上看固定地保持在相同的纵向位置上。对于每个基础测量而言，测头借助于轴驱动装置在相应的横向方向上移动接近校准球体，并且检测刀具主轴的相对于机床的元件的相应的基础位置，在该基础位置中测头接触校准球体。四个横向方向在通过横向方向延伸而限定出(aufgespannten)的平面内相交于共同的点。四个横向方向围绕该点均匀地分布。测头借助于主轴驱动装置从一个基础测量到一个基础测量围绕主轴中心线分别旋转相同的角度，相应的横向方向共同形成该角度。
在WO 2007/068 912 A1中，校准球体保持在机床的工件主轴中。在基础测量的范畴中，工件主轴也分别旋转相同的角度，两个相应的横向方向共同形成该角度。根据基础位置求出刀具主轴的主轴中心线相对于工件主轴的主轴中心线的偏移量。
由WO 2007/125 306已知了一种校准方法，其中应用了球形的测头，该测头固定在机床的能围绕主轴中心线旋转的刀具主轴中。在该校准方法中，校准球体固定在机床的元件上。刀具主轴借助于机床的三个轴驱动装置能在三个彼此独立的平移方向上相对于机床的元件定位。进行四个基础测量。根据在基础测量的范畴中检测的基础位置求出校准球体的中心。对于确定的细节在WO 2007/125 306 A1中参考WO 00/25 087 A1。
由WO 00/25 087已知，使得测头从不同的方向移动接近校准球体，分别检测测头的偏转，并且根据检测的偏转确定球体中点的位置。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可能性，借助于该可能性可以以简单的方式对测头进行精确校准。
该目的通过一种具有权利要求1所述特征的校准方法来实现。根据本发明的校准方法的有利的设计方案是从属权利要求2至8的内容。
根据本发明，球形测头固定在机床的能围绕主轴中心线旋转的刀具主轴中，在用于这种测头的校准方法中提出，
-校准球体固定在机床的元件上，
-刀具主轴借助于机床的至少三个轴驱动装置能在三个彼此独立的平移方向上相对于机床的元件定位，
-进行四个基础测量，
-在全部四个基础测量中，刀具主轴在主轴中心线的方向上看固定地保持在相同的纵向位置上，
-对于每个基础测量而言，测头借助于轴驱动装置在相应的横向方向上移动接近校准球体，并且检测刀具主轴的相对于机床的元件的相应的基础位置，在该基础位置中测头接触校准球体，
-四个横向方向在通过横向方向延伸而限定出的平面内相交于共同的点，并且围绕该点均匀地分布，
-测头借助于主轴驱动装置从一个基础测量到一个基础测量围绕主轴中心线分别旋转相同的角度，相应的横向方向共同形成该角度，
-校准球体在全部四个基础测量中固定地保持在相同的方位上，
-根据基础位置求出刀具主轴相对于机床的元件的参考位置，在该参考位置中刀具主轴位于校准球体上方，并且主轴中心线穿过校准球体的中点，和
-求出的参考位置在测头的进一步校准的范畴中被考虑。
尽管测头借助于主轴驱动装置从一个基础测量到一个基础测量围绕主轴中心线分别旋转相同的角度，相应的横向方向共同形成该角度，然而校准球体在全部四个基础测量中固定地保持在相同的方位上，基于以上所述的情况，可以高精度地求出参考位置。特别地，怎样将校准球体参照机床的元件的参考点布置完全不重要。因此完全无需考虑的是，例如在元件是机床的工件主轴的情况下，校准球体是否相对于工件主轴的主轴中心线对中心地布置。
在已知了校准球体的半径的情况下，在求出校准球体的中点和进而是参考位置时可以由此改进精度，
-在四个基础测量之前测头借助于轴驱动装置在主轴中心线的纵向方向上移动接近校准球体，并且检测刀具主轴相对于机床的元件的早先的接触位置，在该接触位置中测头接触校准球体，和
-为了实施四个基础测量，测头从早先的接触位置出发，横向于主轴中心线的纵向方向移动一个校准球体的半径加上足够的偏移量的距离，并且在主轴中心线的纵向方向上朝向校准球体移动一个校准球体的半径加上测头的预计的半径的距离。
在测头的校准时的精度仍可以进一步提高。特别可能的是，
-在求出参考位置后使刀具主轴借助于轴驱动装置朝向参考位置移动，然后测头借助于轴驱动装置在主轴中心线的纵向方向上移动接近校准球体，并且检测刀具主轴相对于机床的元件的后来的接触位置，在该接触位置中测头接触校准球体，和
-后来的接触位置在测头的进一步校准的范畴中被考虑。
此外可能的是，
-在求出参考位置后进行四个附加测量，
-在全部四个附加测量中，校准球体和在基础测量中一样固定地保持在相同的方位上，
-对于每个附加测量而言，测头借助于轴驱动装置在四个横向方向上的各一个上移动接近校准球体，检测刀具主轴相对于机床的元件的相应的附加位置，在该附加位置中测头接触校准球体，
-测头借助于主轴驱动装置在全部四个附加测量中固定地保持在相同的方位上，和
-四个附加位置在测头的进一步校准的范畴中被考虑。
特别可能的是，求出后来的接触位置和四个附加位置。在此情况下，根据本发明的校准方法的一个有利的设计方案由此得出，
-在求出后来的接触位置之后进行四个附加测量，并且
-为了实施四个附加测量，测头从后来的接触位置出发，借助于轴驱动装置横向于主轴中心线的纵向方向移动一个校准球体的半径加上足够的偏移量的距离，并且在主轴中心线的纵向方向上朝向校准球体移动一个校准球体的半径加上测头的预计的半径的距离。
为了在测头的进一步校准的范畴中考虑附加位置，例如可能的是，根据四个附加位置求出测头的实际半径和测头相对于主轴中心线的偏移量。
测头的半径和其相对于主轴中心线的偏移量仍可以被进一步充分利用。
例如可能的是，
-在求出测头的实际半径和测头相对于主轴中心线的偏移量之后，刀具主轴借助于轴驱动装置朝向一个位置移动，在该位置中测头居中地位于校准球体上方，然后测头借助于轴驱动装置在主轴中心线的纵向方向上移动接近校准球体，并且检测刀具主轴相对于机床的元件的最终接触位置，在该接触位置中测头接触校准球体，和
-根据最终接触位置求出测头在主轴中心线的方向上看的长度。
可替换的或附加的可能性是，
-在求出测头的实际半径和测头相对于主轴中心线的偏移量之后，测头借助于轴驱动装置这样在主轴中心线的纵向方向上移动，即连接测头的和校准球体的中点的连接线垂直于主轴中心线延伸，
-然后重复四个附加测量，和
-四个新的附加位置在测头的进一步校准的范畴中被考虑。
该操作方法引起特别精确的结果。
此外该目的还通过一种具有权利要求9的特征的计算机程序模块来实现。根据本发明的计算机程序模块的有利的设计方案是从属权利要求10至12的内容。
根据本发明提出，通过控制装置执行机器编码引起了，即控制装置在根据本发明的校准方法的方面自动地至少实施四个基础测量，求出参考位置并且在测头的进一步校准的范畴中考虑该参考位置。
计算机程序模块以机器能读取的形式被存储在数据载体上。数据载体可以例如设计为移动的数据载体。移动的数据载体的典型的例子有USB记忆棒、SD存储卡、CD-ROMs(光盘只读存储器)等等。可替换地，数据载体可以设计为控制装置的集成的组成部分。
此外该目的还通过一种具有权利要求13的特征的控制装置来实现。根据本发明提出，利用这种计算机程序模块对该控制装置编程。
此外该目的还通过一种具有权利要求14的特征的机床来实现。根据本发明提出，控制装置设计为根据本发明的控制装置。
附图说明
由以下结合附图对实施例的说明得出其它的优点和细节。在原理图中示出：
图1是机床的示意图，
图2是流程图，
图3是图1的截面图，
图4是截面平面，
图5是流程图，
图6是和图3类似的附图，
图7是流程图，
图8是和图3类似的附图，
图9是流程图，
图10是截面平面，
图11和12是流程图，
图13是和图3类似的附图，和
图14是流程图。
具体实施方式
根据图1，机床具有刀具主轴1。刀具主轴1-被机床的控制装置2控制地-借助于主轴驱动装置3能围绕主轴中心线4旋转。位置调节地实现了刀具主轴1的旋转。主轴驱动装置3分配有位置传感器5，借助于位置传感器可以检测相应的位置信号pα，并且位置传感器和控制装置2连接以用于传输位置信号pα。
此外，机床还具有元件6。元件6例如是机床的工件保持件6。工件保持件6可以围绕工件轴6’旋转。然而这是次要的。决定性的是，这样设计元件6，即在其上可以固定校准球体7-即具有限定的并且优选是已知的半径R的球体。
此外，机床具有(至少)三个轴驱动装置8x，8y，8z，刀具主轴1借助于这些轴驱动装置可以在三个彼此独立的平移方向x，y，z上相对于元件6定位。在本发明的范畴中重要的是刀具主轴1相对于元件6的相对运动。具有次要意义的是，刀具主轴1是否参照机床的基体移动和元件6是否被位置固定地保持住，或相反地，或是否将运动分配在刀具主轴1和元件6上。
刀具主轴1的定位-通过控制装置2控制地-位置调节地实现。轴驱动装置8x，8y，8z分配有位置传感器9x，9y，9z，借助于这些位置传感器可以检测相应的位置信号px，py，pz，并且将这些位置传感器和控制装置2连接，以用于传输位置信号px，py，pz。位置信号px，py，pz的总体体现了刀具主轴1相对于元件6的位置p。
可能的是，平移方向x，y，z-在此是z方向-相应于图1中的描述平行于主轴中心线4延伸。在此情况下，方向x，y，z中的另外两个-在此是x和y方向-优选地垂直于主轴中心线4延伸。在元件6同样可以围绕轴6’旋转的情况下，以类似的方法还可能的是，方向x，y，z中的任一个平行于轴6’延伸，并且方向x，y，z中的另外两个垂直于轴6’延伸。此外最后提到的、元件6可以围绕其转动的轴6’和主轴中心线4平行。然而该设计方案不是强制性的。理论上，方向x，y，z可以相对于主轴中心线4和可能也相对于元件6可以围绕其转动的轴6’任意取向。也并不强制性需要的是，即主轴中心线4在一个相对于元件6可以围绕其转动的轴6’的规定的角度(例如0°或90°)中给出。可以实现并且允许任意的取向。
控制装置2在各种情况下设计为软件可编程的控制装置。因此通过计算机程序模块10来确定控制装置2的工作方式，利用该计算机程序模块对控制装置2编程。
计算机程序模块10包括机器编码11，该机器编码能直接由用于机床的控制装置2执行。计算机程序模块10可以以机器能读取的-特别是电子的-形式被存储在数据载体12上。数据载体12例如可以设计为控制装置2的集成的组成部分。可替换或附加地，计算机程序模块10可以以机器能读取的形式被存储在另一个数据载体13上。特别地，另一个数据载体13可以设计为移动的数据载体(USB记忆棒、SD存储卡、CD-ROM(光盘只读存储器)...)，其例如为了执行计算机程序模块10或用于将其传输到控制装置2中而暂时地和控制装置2连接。
由于利用计算机程序模块10对控制装置2编程，因此控制装置2此外能执行正常运行。例如控制装置2在正常运行中可以这样控制机床，即以期望的方式加工(未示出的)工件。正常运行在本发明的范畴中是次要的并且因此并不详细说明。仅仅决定性的是，为了在正常运行的范畴中实现期望的加工，必须将刀具主轴1精确地相对于元件6定位在期望的目标位置上。为此目的，需要将刀具主轴1相对于元件6进行精确校准。为了再次相对于元件6精确地校准刀具主轴1，需要对用于校准的元件进行精确的校准。用于将刀具主轴1相对于元件6进行校准的元件一方面是已经提到的校准球体7，另一方面是测头14。
在机床的校准运行(校准模式)中，将刀具主轴1相对于元件6进行校准。由于利用计算机程序模块10对控制装置2编程，因此控制装置2同样使机床在校准模式中运行。
在校准模式中，首先校准测头14，随后相对于元件6校准刀具主轴1。作为已知的是，在已经校准测头14时相对于元件6校准刀具主轴1。因此随后仅仅在其它的附图-首先是图2-中详细说明对测头14的校准。
根据图2首先在步骤S1中将校准球体7固定在机床的元件6上。此外根据图2在步骤S2中将测头14固定在刀具主轴1中。测头14根据图1设计为球形。其设计为所谓的接通测头。
机床的操作者15(参见图1)可以手动地固定校准球体7和/或固定测头14。可替换地，可以由控制装置2自动地实现。步骤S1和S2的顺序可互换。
此外测头14在步骤S3中借助于轴驱动装置8x，8y，8z这样定位，即其参照主轴中心线4大约位于校准球体7上方，参见图3。可以通过控制装置2自动地或在操作者15的控制下进行这种移动运动。
如图3中示出地和以下设想地，可以将测头14在机床的平移方向x，y，z中任一个-在此是方向z-上进行定位。然而这并不是强制性的。可替换地，可以在任意一个方向上定位。有可能的是，必须进行相应的坐标平移。坐标平移对于技术人员来说通常是已知的，并且是常用的，并且因此无需详细说明。
现在最晚、也就是说在测头14大约布置在校准球体7上方的时候，开始校准循环。在校准循环中，-由于利用计算机程序模块10进行编程-控制装置2自动地进行测量循环，以下联系图2对此进一步说明。在总的测量循环期间，仅仅测头14相对于校准球体7定位在三个平移的方向x，y，z上，并且根据需要使得刀具主轴1(并且测头14随其一起)围绕主轴中心线4转动。然而校准球体7并不旋转运动。也就是说校准球体在以下全部测量中保持在相同的方位上。这对于以下说明的基础测量和以下说明的附加测量都是适用的。
根据图2，控制装置2在步骤S4中进行基础测量。在全部四个基础测量中，刀具主轴1在主轴中心线4的方向上看固定地保持在相同的位置上，例如这样保持，即测头14的中点14’仅仅在图3中以点划线示出的那个平面16中移动。如果平面大约位于校准球体7的中点7’的附近，则该平面16的准确位置是次要的。因此可以-纯示例性地-可替换地和两条虚线表示的线17，17’中的一条重合或位于这两条线17，17’之间的某处。
对于每个基础测量来说，测头14根据图4在相应的横向方向上移动接近校准球体7。图4示出了四个横向方向，其在图4中利用相应的箭头示出。刀具主轴1进行移动，直至测头14接触校准球体7为止，也就是说接通测头14。刀具主轴1的在该时间点被检测到的相应的位置p-以下称为相应的基础位置-被控制装置2存储。
主轴中心线4被定义地垂直于平面16延伸，该平面通过横向方向延伸而限定出。刀具主轴1的移动运动在四个基础测量期间因此在观察的平面16中分别限定了线条。线条的延伸部-结果上也就是四个横向方向-相交于共同的点18。这些延伸部围绕该点18均匀分布。
上述参照平面16得出的结论和平面16在哪里沿着主轴中心线4延伸无关。因此并不限于一般性假设，即平面16包括校准球体7的中点7’。可替换地，可能借助于平行于主轴中心线4延伸的平行投影使校准球体7的中点7’在平面16中描绘。
在理想的情况下，横向方向的共同的交点18和校准球体7的中点17相同。可替换地，在交点18和中点7’之间存在偏移。然而，如果-在观察的平面16的内部-中点7’和交点18的间距相对小，则这是完全可以接受的。然而上述条件完全可以满足，这是因为校准球体7在任何情况下都具有值得注意的半径R-例如大约20mm至大约80mm，并且可以毫无问题地在步骤S3中实现手动或自动地精确预调整到几mm。
在图4的描述中，测头14配有四个标记19至22。可能的是，标记19至22是实际的、物理上存在的测头14的组成部分。然而这并不是必须的。标记19至22仅仅用于，可以更好地说明本发明的其它特征。标记19至22均匀地分布在测头14的圆周上。
如图4中示出的，在四个基础测量的每一个中，测头14的相同的标记20朝向校准球体7。测头14因此借助于主轴驱动装置3从一个基础测量到一个基础测量围绕主轴中心线4分别旋转相同的角度，两个基础测量的相应的横向方向共同形成该角度。因此，测头14在全部四个基础测量中-至少基本上-利用测头14的相同位置、理想地是利用标记20接触校准球体7。通过参照主轴中心线4不完全对中心地固定测头14或通过测头14的不圆而引起的可能的测量误差因此尽管对于全部四个基础测量来说可以存在，但是其一直具有相同的数值和相同的符号。
控制装置2在步骤S5中根据基础位置求出刀具主轴1相对于元件6的参考位置p*。控制装置2这样求出参考位置p*，即主轴中心线4在刀具主轴1定位在参考位置p*中的情况下，(精确地)通过校准球体7的中点7’。
在步骤S6中，控制装置2在测头14的进一步校准的范畴中考虑求出的参考位置p*。
平面16和校准球体7的中点7’的间距越小，则在确定参考位置p*时的精度就越高。由于校准球体7的半径R在任何情况下事先已知，因此通过一种设计方案可以改进图2的操作方法，以下联系图5和6详细说明该设计方案。
根据图5，在步骤S3和S4之间***步骤S11至S13。如果存在已经被控制装置2自动执行的步骤S11至S13，则这些步骤因此是校准循环的组成部分。
在步骤S11中，测头14通过控制装置2借助于轴驱动装置8x，8y，8z在主轴中心线4的纵向方向上移动接近校准球体7，直至测头14接触校准球体7。刀具主轴1的这种位置-以下称为早先的接触位置-被测定并且被输送给控制装置2。
为了实施四个基础测量，测头14随后在步骤S12中从早先的接触位置出发，横向于主轴中心线4的纵向方向移动一个校准球体7的半径R加上足够的偏移量的距离。此外，测头14在步骤S13中，在主轴中心线4的纵向方向上朝向校准球体7移动一个校准球体7的半径R加上测头14的预计的半径r的距离。通过该操作方法确保平面16和校准球体7的中点7’的间距已经在基础测量中相对较小(参见图6)。
在测头14的进一步校准中对参考位置p*进行考虑的范畴内(＝图2中的步骤S6)，控制装置2例如可以根据图7和8在步骤S16中借助于轴驱动装置8x，8y，8z使得刀具主轴1朝向参考位置p*移动，参见图8。然后测头14根据图7在步骤S17中-参见图8中的相应的箭头-在主轴中心线4的纵向方向上移动接近校准球体7，直至测头14接触校准球体7为止。刀具主轴1的该位置p-以下称为后来的接触位置-在步骤S18中被检测。
在接下来的步骤S19中，控制装置2在测头14的进一步校准的范畴中考虑后来的接触位置。
为了实现良好的顺序需要指出的是，在图5和6的操作方法和图7和8的操作方法之间有区别，即在图5和6中仍未知校准球体7的中点7’，并且测头14的定位因此可能不完全正确。
如由图3示出的，可以实现的是，测头14(正好占据其中点14’)相关于主轴中心线4并不精确地对中心，而是具有偏移量δp。这样的偏移量δp特别可以引起测量误差，其随后在对刀具主轴1相对于元件6的校准中进行干扰。测头14的准确半径r也仍未知。在本发明的一个优选的设计方案中，因此根据图9和10在求出参考位置p*之后在步骤S21中执行四个附加测量。类似于基础测量，在附加测量中也借助于轴驱动装置8x，8y，8z使得测头14在四个横向方向中的任一个上移动接近校准球体7，直至测头14接触校准球体7。在该时间点分别检测的、刀具主轴1相对于机床的元件6的附加位置被控制装置2在步骤S22中检测到，并且同样被控制装置2存储。在基础测量和附加测量之间的区别在于，测头14在附加测量中借助于主轴驱动装置3在全部四个附加测量中固定地保持在一个并且相同的-理论上是任意的-方位上。在基础测量中测头14也就一同旋转，而在附加测量中并不是这种情况。
在测头14的进一步校准的范畴中，控制装置2在步骤S23中考虑四个在附加测量中检测的附加位置。特别地，控制装置2-参见图9中的步骤S23-可以根据四个附加位置求出测头14的实际半径r和其相对于主轴中心线4的偏移量δp。测头14的半径r和其相对于主轴中心线4的偏移量δp是测头14的重要的校准参数。
也可以将一方面是图7和8的操作方法和另一方面是图9和10的操作方法相互组合。以下结合图11详细说明该情况。
根据图11首先执行图7中的步骤S16和S17-也可能包括步骤S18-。然后测头14在步骤S26中从后来的接触位置出发，借助于轴驱动装置8x，8y，8z横向于主轴中心线4的纵向方向移动一个校准球体7的半径R加上足够的偏移量的距离。此外，测头14借助于轴驱动装置8x，8y，8z在步骤S27中在主轴中心线4的纵向方向上朝向校准球体7移动一个校准球体7的半径R加上测头14的预计的半径r的距离。随后执行图9中的步骤S21至S23。特别地，因此在其中测头14的中点14’在步骤S27中移动的那个平面16内执行步骤S21和S22。
为了实现测头14的进一步的、也就是说在步骤S23的基础上进行的校准，例如可能的是，根据图12在步骤S31中，刀具主轴1朝向其中测头14居中地位于校准球体7上方的位置移动。现在这是可能的，这是因为不仅已知了参考位置p*而且也已知了偏移量δp。在图13中示出了测头14的相应的定位。
然后测头14在步骤S32中在主轴中心线4的纵向方向上移动接近校准球体7，直到测头14接触校准球体7。刀具主轴1的位置p-以下称为最终接触位置-在步骤S33中被检测。
在步骤S34中，控制装置2根据最终接触位置求出测头14在主轴中心线4的方向上看的长度L。
以上说明的、对测头的校准已经非常精确。然而精确度还可以进一步提高。这在以下联系图14详细说明。
根据图14，在步骤S23和S31之间执行步骤S36至S39。在步骤S36中，测头14借助于轴驱动装置8x，8y，8z这样在主轴中心线4的纵向方向上移动，即连接校准球体7的和测头14的中点7’，14’的连接线23(参见图6)垂直于主轴中心线4延伸。
然后执行步骤S37和S38。步骤S37和S38在内容方面和图9中的步骤S21和S22对应一致。在步骤S37和S38的范畴中因此重复四个附加测量。
在步骤S39中，四个新的附加位置在测头14的进一步校准的范畴中被考虑。特别地，可以再次-然而这次利用更好的实际精确度(Realitaetstreue)-根据四个附加位置求出测头14的实际半径r和其相对于主轴中心线4的偏移量δp。
本发明具有多个优点。特别地，本发明易于实现、工作可靠并且提供出色的效果。
上面的说明仅仅用于解释本发明。本发明的保护范围相反地应仅仅通过从属权利要求来确定。

Claims (14)

1.一种用于球形测头(14)的校准方法，所述球形测头固定在机床的能围绕主轴中心线(4)旋转的刀具主轴(1)中，
-其中校准球体(7)固定在所述机床的元件(6)上，
-其中所述刀具主轴(1)借助于所述机床的至少三个轴驱动装置(8x，8y，8z)能在三个彼此独立的平移方向(x，y，z)上相对于所述机床的所述元件(6)定位，
-其中进行四个基础测量，
-其中在全部四个基础测量中，所述刀具主轴(1)在所述主轴中心线(4)的方向上看固定地保持在相同的纵向位置上，
-其中对于每个基础测量而言，所述测头(14)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)在相应的横向方向上移动接近所述校准球体(7)，并且检测所述刀具主轴(1)的相对于所述机床的所述元件(6)的相应的基础位置，在所述基础位置中所述测头(14)接触所述校准球体(7)，
-其中四个横向方向在通过横向方向延伸而限定出的平面(16)内相交于共同的点(18)，并且围绕所述点(18)均匀地分布，
-其中所述测头(14)借助于主轴驱动装置(3)从一个基础测量到一个基础测量围绕所述主轴中心线(4)分别旋转相同的角度，相应的横向方向共同形成所述角度，
-其中所述校准球体(7)在全部四个基础测量中固定地保持在相同的方位上，
-其中根据所述基础位置求出所述刀具主轴(1)相对于所述机床的所述元件(6)的参考位置(p*)，在所述参考位置中所述刀具主轴(1)位于所述校准球体(7)上方，并且所述主轴中心线(4)穿过所述校准球体(7)的中点(17)，和
-其中所述求出的参考位置(p*)在所述测头(14)的进一步校准的范畴中被考虑。
2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，
-所述校准球体(7)的半径(R)已知，
-在四个基础测量之前所述测头(14)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)在所述主轴中心线(4)的纵向方向上移动接近所述校准球体(7)，并且检测所述刀具主轴(1)相对于所述机床的所述元件(6)的早先的接触位置，在所述早先的接触位置中所述测头(14)接触所述校准球体(7)，和
-为了实施四个基础测量，所述测头(14)从所述早先的接触位置出发，横向于所述主轴中心线(4)的纵向方向移动一个所述校准球体(7)的所述半径(R)加上足够的偏移量的距离，并且在所述主轴中心线(4)的纵向方向上朝向所述校准球体(7)移动一个所述校准球体(7)的所述半径(R)加上所述测头(14)的预计的半径(r)的距离。
3.根据权利要求1或2所述的校准方法，其特征在于，
-在求出所述参考位置(p*)后使所述刀具主轴(1)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)朝向所述参考位置(p*)移动，然后所述测头(14)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)在所述主轴中心线(4)的纵向方向上移动接近所述校准球体(7)，并且检测所述刀具主轴(1)相对于所述机床的所述元件(6)的后来的接触位置，在所述后来的接触位置中所述测头(14)接触所述校准球体(7)，和
-所述后来的接触位置在所述测头(14)的进一步校准的范畴中被考虑。
4.根据权利要求1或2所述的校准方法，其特征在于，
-在求出所述参考位置(p*)后进行四个附加测量，
-在全部四个附加测量中，所述校准球体(7)和在所述基础测量中一样固定地保持在相同的方位上，
-对于每个附加测量而言，所述测头(14)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)在四个横向方向上的各一个上移动接近所述校准球体(7)，检测所述刀具主轴(1)相对于所述机床的所述元件(6)的相应的附加位置，在所述附加位置中所述测头(14)接触所述校准球体(7)，
-所述测头(14)借助于所述主轴驱动装置(3)在全部四个附加测量中固定地保持在相同的方位上，和
-四个附加位置在所述测头(14)的进一步校准的范畴中被考虑。
5.根据权利要求3或4所述的校准方法，其特征在于，
-在求出所述后来的接触位置之后进行四个附加测量，并且
-为了实施四个附加测量，所述测头(14)从所述后来的接触位置出发，借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)横向于所述主轴中心线(4)的纵向方向移动一个所述校准球体(7)的所述半径(R)加上足够的偏移量的距离，并且在所述主轴中心线(4)的纵向方向上朝向所述校准球体(7)移动一个所述校准球体(7)的所述半径(R)加上所述测头(14)的预计的半径(r)的距离。
6.根据权利要求4或5所述的校准方法，其特征在于，根据四个附加位置求出所述测头(14)的实际半径(r)和所述测头相对于所述主轴中心线(4)的偏移量(δp)。
7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，
-在求出所述测头(14)的所述实际半径(r)和所述测头相对于所述主轴中心线(4)的偏移量(δp)之后，所述刀具主轴(1)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)朝向一个位置移动，在所述位置中所述测头(14)居中地位于所述校准球体(7)上方，然后所述测头(14)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)在所述主轴中心线(4)的纵向方向上移动接近所述校准球体(7)，并且检测所述刀具主轴(1)相对于所述机床的所述元件(6)的最终接触位置，在所述最终接触位置中所述测头(14)接触所述校准球体(7)，和
-根据所述最终接触位置求出所述测头在所述主轴中心线(4)的方向上看的长度(L)。
8.根据权利要求6或7所述的校准方法，其特征在于，
-在求出所述测头(14)的所述实际半径(r)和所述测头相对于所述主轴中心线(4)的偏移量(δp)之后，所述测头(14)借助于所述轴驱动装置(8x，8y，8z)这样在所述主轴中心线(4)的纵向方向上移动，即连接所述测头(14)的和所述校准球体(7)的中点(14’，17)的连接线(23)垂直于所述主轴中心线(4)延伸，
-然后重复四个附加测量，和
-四个新的附加位置在所述测头(14)的进一步校准的范畴中被考虑。
9.一种计算机程序模块，包括机器编码(11)，所述机器编码能直接由用于机床的控制装置(2)执行，并且通过所述控制装置(2)执行所述机器编码引起了，即所述控制装置(2)在根据前述权利要求中任一项所述的校准方法的方面自动地至少实施四个基础测量，求出参考位置(p*)并且在所述测头(14)的进一步校准的范畴中考虑所述参考位置(p*)。
10.根据权利要求9所述的计算机程序模块，其特征在于，所述计算机程序模块以机器能读取的形式被存储在数据载体(12，13)上。
11.根据权利要求10所述的计算机程序模块，其特征在于，所述数据载体(13)设计为移动的数据载体(13)。
12.根据权利要求10所述的计算机程序模块，其特征在于，所述数据载体(12)设计为所述控制装置(2)的集成的组成部分。
13.一种用于机床的控制装置，其特征在于，利用根据权利要求9所述的计算机程序模块(10)对所述控制装置编程。
14.一种机床，
-其中所述机床具有刀具主轴(1)，所述刀具主轴借助于主轴驱动装置(3)能围绕主轴中心线(4)旋转，
-其中所述机床具有元件(6)，校准球体(7)能固定在所述元件上，
-其中所述机床具有至少三个轴驱动装置(8x，8y，8z)，所述刀具主轴(1)借助于所述轴驱动装置能在三个彼此独立的平移方向(x，y，z)上相对于所述机床的所述元件(6)定位，
-其中所述轴驱动装置(8x，8y，8z)分配有位置传感器(9x，9y，9z)，借助于所述位置传感器能检测所述刀具主轴(1)相对于所述机床的所述元件(6)的位置(p)，
-其中所述机床具有根据权利要求13所述的控制装置(2)。
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