DE19611617A1 - Prüfkörper für Abnahme und Überwachung von Koordinatenmeßgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen neuartigen Präzisions-Prüfkörper, der nach Syste­ matik /1/ unter dreidimensionale 3D-Prüfkörper in der Ausführung eines Qua­ der-Lochkörpers einzuordnen ist. Aufgrund der Beschaffenheit des Prüfkörpers kann das Scanning-Verfahren (schnelle Meßpunktaufnahme bei kontinuierli­ chem Taster-Probe-Kontakt) für Abnahme- und Überwachungsmessungen an Koordinatenmeßgeräten mit messendem 3D-Tastkopf eingesetzt werden.

Eine zum Prüfkörper gehörende spezielle Tasterkonfiguration ist so aufgebaut, daß sie weitgehend thermisch stabil ist und vereinfacht kalibriert werden kann. Die Messung der geometrischen Abweichungen von Koordinatenmeßgeräten, die Ermittlung der entsprechenden Korrekturwerte sowie deren Speicherung und Berücksichtigung in der Systemsteuerung wird automatisierbar.

0. Allgemeines

Wie alle Prüfmittel unterliegen auch Koordinatenmeßgeräte der Abnahme durch die Hersteller und der Überwachungspflicht durch die Einrichtungen, die sie in Produktion oder im Dienstleistungsbereich einsetzen. Die Abnahme- und Überwachungsmessungen dienen dem Maßanschluß an kalibrierte Normale und damit dem Nachweis der Einhaltung von spezifizierten Meßunsicherheiten. Im Zusammenhang mit einer entsprechenden Dokumentation wird damit auch die Rückverfolgung von Meß- und Prüfergebnissen gesichert.

1. Stand der Technik

Für Genauigkeitsüberprüfungen im Rahmen von Abnahme- und Überwa­ chungsmessungen an Koordinatenmeßgeräten, aber auch an Meßrobotern und messenden Werkzeugmaschinen, sind unterschiedliche Prüfkörper im Einsatz. Je nach vorrangiger Zweckbestimmung sind sie in Dimensionalität, Material sowie Anzahl, Lage, Gestalt und räumlicher Anordnung von Antastform­ elementen unterschiedlich ausgebildet.

Eine Systematik der Bezeichnungen und Ausführungen von Prüfkörpern für Koordinatenmeßgeräte mit mechanischer Antastung findet sich in /1/.

Insbesondere werden entsprechend der Richtlinie VDI/VDE 2617 oder ANSI/ASME B89.1.12M-1985 folgende Maßverkörperungen und Prüfkörper verwendet:

• - Endmaße und Stufenendmaße in unterschiedlicher Länge und Ausführung;
• - Zweidimensionale Prüfkörper-Einrichtungen nach VDI/VDE 2617 Bl. 5, z. B. sog. "Kugelplatten"in unterschiedlichen Ausführungen hinsichtlich Material, Kugelbefestigung, Kugel- Durchmesser und -Abstand, Aufstellung, oder
  sog. "Lochplatten"in unterschiedlichen Ausführungen hinsichtlich Material, Abstand und Durchmesser der Zylinderbohrungen, Aufstellung usw.
• - Meßaufgabenorientierte Prüfkörper unterschiedlicher Größen und mit besonderer Gestalt und Anordnung unterschiedlicher Antastformelemente.

Für die Überwachung von taktilen Koordinatenmeßgeräten zum Nachweis der Einhaltung der zulässigen Längenmeßunsicherheit wurden in jüngster Zeit ver­ stärkt Kugelprüfkörper-Einrichtungen nach VDI/VDE 2617 Bl. 5 eingesetzt.

Kugelprüfkörper-Einrichtungen werden von einer Reihe Firmen (z. B. Carl ZEISS Oberkochen, Kolb & Baumann Aschaffenburg, Fa. Retter Albstadt) in unterschiedlichen Ausführungen bzgl. Größe, Kugelanzahl, Kugeldurchmesser, Kugelhalterungen und verwendeter Werkstoffe sowie mit unterschiedlich kon­ zipierten Aufstellvorrichtungen hergestellt und angeboten. Namhafte Koordina­ tenmeßgeräte-Hersteller haben CNC-Steuerprogamme für Meßabläufe und Auswertungen entwickelt und bieten diese als Teil von Software-Optionen zu ihrer Geometrie-Software an bzw. nutzen sie selbst im firmeneigenen techni­ schen Service für Kalibrierung und Überwachung von Koordinatenmeßgeräten.

In zahlreichen Groß- und mittelständischen Betrieben ist die Überwachung von Koordinatenmeßgeräten mit Kugelprüfkörper-Einrichtungen etabliert.

Diese Überwachungsmethode ist jedoch mit einigen gravierenden Nachteilen bzw. Unzulänglichkeiten verbunden, wie nachfolgend näher beschrieben wird:

• - Die Kugelprüfkörper-Einrichtung besteht i. A. aus zwei Komponenten, der eigentlichen Kugel-Prüfplatte und einer geeigneten Aufstellvorrich­ tung.
  Die Fertigung und die Montage der Prüfplatte ist aufwendig. Jede der 9, 16 oder 25 Kugeln muß einzeln und verlagerungssicher gefaßt sein, die Antastbarkeit muß aus mind. 5 Richtungen gewährleistet sein. Die Auf­ stellvorrichtung muß eine verspannungsfreie Auflage und Befestigung der Prüfplatte in waagerechter und senkrechter oder auch in zwei Ebe­ nen geneigter Stellung erlauben. Bei einer Aufstellung in der XY-Ebene ist durch die 3 Auflagepunkte (bzw. 4 Punkte, wenn der 3. Punkt als Wippe ausgebildet ist) eine Deformation durch das Eigengewicht der Prüfplatte nicht vermeidbar.
• - Der Kalibrieraufwand für die Prüfplatte ist erheblich. Es sind die räumli­ chen Positionen aller Kugeln in mehreren Meßläufen zu bestimmen. Die Unsicherheit der Raumpositionen ist im Vergleich mit den derzeit an Präzisions- Koordinatenmeßgeräten erreichbaren Längenmeßunsicher­ heiten relativ hoch.
  Erst- und Nachkalibrierungen sind i. A. mit dem Versand der gesamten Einrichtung an die wenigen für derartige Kalibrierungen ausgerüsteten und zertifizierten Kalibrierlabors des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD) verbunden. Thermische und mechanische Einwirkungen beim Transport und bei der Handhabung haben einen nicht rückverfolgbaren Einfluß auf die Gültigkeit der Kalibrierergebnisse.
• - Aufgrund des thermischen Längenausdehnungskoeffizienten α von ca. 11,5 · 10^-6 ¹/_K des meist als Trägermaterial verwendeten Stahls, aber auch wegen der großen Abmessungen der Prüfplatte sowie der Umfeld-Exposition im Meßvolumen ist die Lage der Kugeln zu einem definierten Nullpunkt empfindlich gegenüber zeitlichen und räumlichen Temperatur­ gradienten.
  Hinzu kommen die Unsicherheit bei der Bestimmung des Längenaus­ dehnungskoeffizienten α selbst und die Deformationen durch Auflage- bzw. Aufspannkräfte.
• - Die einzelnen Meßabläufe in unterschiedlichen Ebenen müssen für Um­ rüstarbeiten zur Aufstellung, Ausrichtung und Befestigung der Prüfplatte in der nächsten Meßebene unterbrochen werden. Dabei unterliegt die Prüfplatte wiederum mechanischen und thermischen Einflüssen, vor allem der Einwirkung von Körperwärme durch den Anwender.
• - Bei einigen Bauarten von Koordinatenmeßgeräten ergeben sich Beson­ derheiten und zu beachtende Randbedingungen hinsichtlich Aufstellung und Befestigung des Kugelprüfkörpers durch die andere räumliche Anord­ nung des Tastkopfes am Koordinatenmeßgerät, anders numerierte Tast­ stiftrichtungen, eingeschränkte Erreichbarkeit der Kugelreihen im Meßvo­ lumen oder eingeschränkte Spannmöglichkeiten der Aufstellvorrichtung bei Verwendung eines Drehtisches.
• - Die Verwendung gesonderter Prüfnormale für die Überprüfung der Antast­ unsicherheit (i. A. kalibrierte Kugel- und Ringnormale) in Verbindung mit der Kugel-oder Lochplatte sowie das Softwarekonzept für die Generierung und Ausführung der CNC-Meßabläufe erfordert, insbesondere bei Abbruch und Wiederholungen des Meßablaufs, den nochmaligen Ab- und Aufbau der einzelnen Normale und der Prüfplatte. Dies ist sehr zeitaufwendig, u. a. auch wegen der durch die o. g. thermischen Einflüsse erforderlichen Temperierzeiten.
  Die Ergebnisunsicherheit erhöht sich auch durch die mit den Rüstarbeiten verbundenen wechselnden Prüfbedingungen.
• - Jede Kugelposition wird nur mit wenigen Meßpunkten (5 oder 6 Meß­ punkte am Kugeläquator sowie am Pol) erfaßt. Aufgrund dessen geht die Antastunsicherheit bei der Erfassung der Einzelpunkte stark in das Er­ gebnis ein. Die Antasttechnologie des Scanning und High-Speed Scan­ ning für die schnelle Erfassung vieler Meßpunkte und die dadurch siche­ rere Bestimmung von Formelementen wird nicht genutzt.

Insgesamt ergibt sich durch die genannten Nachteile bei der Überwachung von Koordinatenmeßgeräten mit Kugelprüfkörper-Einrichtungen eine erhöhte Unsi­ cherheit für die Aussagen zum Zustand des Koordinatenmeßgerätes hin­ sichtlich seiner Längenmeßunsicherheit und der ggf. daraus resultierenden Erforderlichkeit servicetechnischer Maßnahmen, wie z. B. Neubestimmung und rechnerische Korrektur der Rechtwinkligkeitsabweichungen der Gerätefüh­ rungen.

Auch bei gleichzeitigem oder sequentiellen Einsatz mehrerer unterschiedlicher Prüfkörper (Endmaße, Stufenendmaße, Einstellringe, spez. Prüfkörper) wird die Aussagesicherheit für das Abweichungsverhalten des Gesamtsystems Ko­ ordinatenmeßgerät verringert, weil die Abweichungskomponenten nur einzeln bestimmt und korrigiert werden können. Die Wirkung auf andere spezifizierte Gerätekenngrößen, z. B. die Längenmeßunsicherheit im Raum, ergibt sich als Resultierende von Einzelabweichungen. Abweichungen können also nicht anders als komponentenweise korrigiert werden. So erfordert beispielsweise die Korrektur der Rechtwinkligkeit von zwei Koordinatenachsen zueinander die nachfolgende Prüfung der Längenmeßunsicherheit u₃ in allen 4 Raumdiago­ nalen des Meßvolumens.

Die sequentielle Aufstellung von Maßverkörperungen, Normalen und Prüfkör­ pern in einem länger dauernden Prüfzyklus für Abnahme- und Überwa­ chungsmessungen an Koordinatenmeßgeräten stellt immer einen mechani­ schen und thermischen Eingriff in das Prüf- und zugleich in das zu überprü­ fende System dar. Dies ist beispielsweise auch bei der Bestimmung von Rechtwinkligkeitsabweichungen mit Endmaßen der Fall, wenn die Endmaße in unterschiedlichen Richtungen je Koordinatensystemebene aufgestellt und gemessen werden müssen.

Eine Vielzahl unterschiedlicher Prüfkörper und Verfahren erschwert zudem die Vergleichbarkeit von Verfahren und Systemen unterschiedlicher Hersteller und erhöht die Anzahl unterschiedlicher Richtlinien, Vorschriften und Anweisungen für die Abnahme und Überwachung von Koordinatenmeßgeräten. Eine Verein­ heitlichung auf ein aussagesicheres zertifiziertes Verfahren, das alle wesentli­ chen Abweichungen mit einem oder wenigen Meßläufen liefert und eine so­ fortige umfassende Korrektur erlaubt, ist deshalb sehr vorteilhaft.

2. Konstruktive Lösung, Bauweise und technischer Einsatz von Prüfkörper und Tasterkonfiguration 2.1 Prüfkörper 2.1.1 Besonderheiten und Vorteile gegenüber Stand der Technik

Die besondere Konstruktion des Prüfkörpers, die Wahl des Werkstoffs und die Anordnung der Antastformelemente erlaubt insbesondere unter Nutzung der Antasttechnologie des Scanning die sichere Bestimmung der für die rechneri­ sche Ermittlung von Korrekturwerten erforderlichen Raumpunkt-Koordinaten. Die bei dem vorgeschlagenen Prüfkörper für die Ermittlung von Korrekturwerten verwendeten Raumpunkte sind die Quader-Eckpunkte, gebildet als Schnitt­ punkte von jeweils drei aneinandergrenzenden ebenen Quader-Seitenflächen. Die Flächen selbst werden mit dem Scanningverfahren mit hoher Punktzahl in ihrer räumlichen Lage sicher erfaßt.

Die feinstbearbeiten ebenen Quaderflächen können auch genutzt werden, um die Geradheit der Führungen in X-, Y- und Z-Richtung in ausgewählten Berei­ chen des Meßvolumens zu prüfen. Diese Geradheiten sind von besonderer Bedeutung, wenn das Koordinatenmeßgerät zusätzlich mit einer Einrichtung für die Rauheitsmessung ausgestattet ist und die Geradheiten der Führungen in den Achsen als Bezug für die Rauheitsmessungen dienen, d. h. Bezugsge­ raden/ebenen und Tastsystemanordnung ein sog. Bezugsflächentastsystem bilden. (Die Rauheitsmessung mit Koordinatenmeßgeräten ist in einer Patentanmeldung der Anmelderin Carl Zeiss, Heidenheim (Brenz) vom 09.03.1995 mit dem Aktenzeichen 195 39 148.9 unter dem Titel "Koordinatenmeßgerät mit einer Einrichtung für die Rauheitsmessung" gesondert beschrieben. Der Anmelder ist dort Miterfinder.)

Das Anbringen von zusätzlichen Antastformelementen (9.1-9.n), Fig. 1 u. Fig. 5, bietet darüber hinaus den Vorteil, daß der gleiche Prüfkörper nicht nur für die allgemeinen Abnahme- und Überwachungsmessungen, sondern auch für eine optionale Kalibrierung/Restfehlerkorrektur von Koordinatenmeßgeräten einge­ setzt werden kann. (Das erwähnte Verfahren der speziellen Restfehlerkorrektur ist in einer Patentanmeldung der Anmelderin Carl Zeiss, Heidenheim (Brenz) mit Aktenzeichen 195 39 148.9 unter dem Titel "Verfahren zur Koordinatenmessung von Werkstücken" gesondert beschrieben. Der Anmelder ist dort Miterfinder.)

Mit den ausgeführten Besonderheiten und neuen Einsatzmöglichkeiten kann eine deutliche Abgrenzung des vorgeschlagenen Präzisions-Prüfkörpers zu ei­ ner von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig entwickelten Bauform erfolgen, bei der die Eckpunkte des Quaderprüfkörpers durch Kugeln repräsentiert werden. Bei einem solchen konstruktiven Aufbau weist der Prüfkörper nur für bestimmte Prüfaufgaben eine hinreichende Tempe­ raturstabilität auf.

2.1.2 Aufbau und Gestalt des Präzisions- Prüfkörpers 2.1.2.1 Geometrische Grundgestalt

Der Prüfkörper besteht, wie in Fig. 1 u. Fig. 5 dargestellt, aus mindestens zwei prismatischen Bauteilen (1, 2), die aufgrund der Eigenschaften feinstbear­ beiteter Flächen durch Adhäsionskräfte (sog. Ansprengen, wie von Endmaßen oder Planglasplatten bekannt) temporär fest, aber wieder lösbar verbunden werden können. Dafür muß nur eine äußere Fläche des Bauteils 2 (2) für das Ansprengen feinstbearbeitet werden.

Unter Feinstbearbeitung im Sinne dieser Beschreibung wird das Erreichen einer Ebenheit jeder Quaderfläche von < 100 nm sowie einer sehr geringen Oberflächenrauheit (Richtwerte für Ra, Rq ∼ 5-10 nm, Rz, R max ∼ 20-50 nm) verstanden.

Dies sind Forderungen, wie sie u. a. für Planoptik (z. B. Prismen, Plangläser zur Prüfung von Ebenheiten oder für die Meßflächen von Endmaßen nach DIN 861) gelten.

Die untere Fläche des Bauteils 1 (1) und die obere Fläche des Bauteils 2 (2) bilden gemeinsam ein definiertes Antastformelement, die Grundfläche des Quaders. Die vorgeschlagene Anordnung der beiden Prüfkörper-Bauteile be­ wirkt, daß diese untere Quaderfläche (Fläche 1) durch den überstehenden Flächenanteil des Bauteils 2 (2) gebildet wird. Diese Anordnung der beiden Prüfkörperbauteile (1, 2) gestattet die Antastung von oberer Quaderfläche (Fläche 2) und unterer Quaderfläche (Fläche 1) in gleicher Antastrichtung und mit demselben Tastelement (bei Koordinatenmeßgeräten in Portalbauweise mit senkrecht angebrachtem Tastkopf ist dies i. A. Tastkugel 1).

Bei herkömmlicher Bauform von quaderförmigen Prüfkörpern muß die Aufstel­ lung auf dem Koordinatenmeßgerät so erfolgen, daß die untere Quaderfläche von unten (bei Koordinatenmeßgeräten i. A. in +Z-Richtung) angetastet werden kann. Dies erfordert meist eine Aufstellvorrichtung bzw. geeignete Abstandshal­ ter oder Aufstellfüße für eine Positionierung über dem Koordinatenmeßgeräte-Tisch.

Die Antastung der vier anderen, jeweils gegenüberliegenden Quader-Seitenflächen (Flächen 3 u. 5 bzw. 4 u. 6) erfolgt dementsprechend auch mit jeweils gegenüberliegenden Tastelementen, und zwar den Tastkugeln 2 (5.2) und 4 (5.4) bzw. 3 (5.3) und 5 (5.5). Die Lage der Tastkugeln zueinander ist aus Fig. 3 ersichtlich.

Die hier und im weiteren verwendete Konvention hinsichtlich Bezeichnung der Quaderflächen verdeutlicht Fig. 8.

Zur Verringerung des Gewichts des Prüfkörpers bei erforderlichen großen Ab­ messungen besteht aber auch, wie in Fig. 2 prinzipiell gezeigt, die Möglichkeit, durch einen besonderen Aufbau des Bauteils 1 des Prüfkörpers aus mehreren, aber mindestens vier einzelnen quaderförmigen Bauelementen (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), die Quaderseitenflächen sowie die obere Quaderfläche der­ gestalt zu realisieren, daß die Antastung der Flächen mit Scanning-Technologie und die Bildung der Eckpunkte aus je 3 angrenzenden Flächen in gleicher Weise erfolgen kann wie mit einem Prüfkörper nach Fig. 1. Es sind jedoch noch andere Varianten für den Aufbau des Bauteils 1 aus quaderförmigen Bauelementen unterschiedlicher Abmessungen denkbar. Bauteil 2 (2) bleibt dabei unverändert, dient in gleicher Weise zum Ansprengen der Bauelemente und wird in gleicher Weise auf den Granittisch (3) des Koordinatenmeßgerätes aufgestellt.

Bei der Bemessung der Längen a₁, b₁ und c₁ der Quaderseitenlinien von Bau­ teil 1 (1), Fig. 6, können sinnvolle ganzzahlige, aber auch rationale Teile der Meßbereiche in X, Y und Z eines Koordinatenmeßgerätes gewählt werden und somit können Anpassungen an die Meßbereiche einzelner Koordinatenmeßge­ räte-Baureihen erfolgen.

Die Abmessungen a₂, b₂ und c₂ der Quaderseitenlinien des Bauteils 2 (2), Fig. 7, müssen so gewählt werden, daß eine Antastung der unteren Quaderflä­ che (Fläche 1) in Antastrichtung -Z mit Tastkugel 1 der verwendeten Taster­ konfiguration ohne Kollision zwischen Tastkopf und Prüfkörper erfolgen kann. Die erforderliche Breite der überstehenden Fläche ist also nur abhängig von den Abmessungen des Tastkopfes (7) und von der Lage der Tastkugeln (5.1-5.5) an der gewählten Tasterkonfiguration, Fig. 3.

2.1.2.2 Zusätzliche Antastformelemente

Wie in Fig. 1 u. Fig. 5 gezeigt, können am Bauteil 1 (1), bzw. an den quader­ förmigen Bauelementen (1.1-1.4), die das Bauteil 1 bilden, definierte An­ tastformelemente (9.1-9.n), i. A. Innen- Zylinder unterschiedlichen Durchmes­ sers, in jeder Prüfkörper-Ebene zusätzlich realisiert werden.

Die Verteilung dieser zusätzlichen Antastformelemente (9.1-9.n) in jeder Qua­ derebene ist beliebig. Die Anzahl der zusätzlichen Antastelement sowie die Staffelung der Durchmesser erfolgt unter besonderen Gesichtspunkten im Zu­ sammenhang mit den Scanning-Geschwindigkeiten und weiteren prüftechni­ schen Vorgaben. (Anzahl, Größe und Anordnung der zusätzlichen Antastformelemente in Bild 1 u. Bild 5 sind willkürlich gewählt.)

Lediglich bzgl. der Abstände zu den Kanten des Bauteils 1 (1) muß die Anord­ nung dergestalt erfolgen, daß sich kantennah noch lange, durchgehende Scanningbahnen zur Erfassung der Flächen ergeben und beim Kreis-Scanning an den zusätzlichen Antastformelementen (9.1-9.n) keine Kollision der Tast­ kugel 1 (5.1) mit der unteren Quaderfläche (Fläche 1) auftreten kann.

Die zusätzlichen Antastformelemente ermöglichen die Nutzung des Prüfkörpers zugleich für eine neuartige Kalibrierung von Koordinatenmeßgeräten, nämlich die Korrektur von Restfehleranteilen aus der Antriebsdynamik und aus dem Verhalten der Meßsysteme im Tastkopf des Koordinatenmeßgerätes durch Bestimmung und Speicherung von Abweichungen zu Normalen bei Formmes­ sungen. Diese Korrekturart wird optional per Software bei bestimmten Meß­ bedingungen (z. B. definierte Meßebene, Durchmesser, Scanning-Geschwin­ digkeit, Filter) angewählt. Sie ist sinnvoll zur Korrektur von Meßergebnissen im Grenzbereich der Meßunsicherheit bei ausgewählten Formmerkmalen (s. auch Fußnote 2).

Die Anbringung der zusätzlichen Antastformelemente führt zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung des Prüfkörpers, die das Handling bei Transport und Aufstellung erleichtert. Wird der Prüfkörper nicht für eine Restfehlerkorrektur vorgesehen, können anstelle der zusätzlichen Antastformelemente zur Ge­ wichtsreduzierung in jeder Ebene ein oder zwei durchgehende Bohrungen mit großem Durchmesser ohne besondere Anforderungen an Kreisform und Ober­ fläche angebracht werden. Fig. 6 zeigt die Ansicht einer Prüfkörperausführung mit nur zwei Bohrungen bzw. einer Bohrung je Ebene zur Gewichtsreduzierung.

Eine weitere Gewichtsreduzierung wird auch durch das Anbringen von Zylinder­ bohrungen in der Mitte des Bauteils 2 (2), also im Flächenbereich, wo Bauteil 1 (1) angesprengt ist, erreicht (Fig. 7).

Die Kanten der beiden Prüfkörper-Bauteile (1, 2) werden sowohl zur weiteren Gewichtsreduzierung, aber auch zur Vermeidung von Verletzungsgefahren mit 45°-Fasen oder Rundungen versehen. Auf die rechnerische Bestimmung der Quadereckpunkte hat dies keinen negativen Einfluß, da die Quadereckpunkte nichtverkörperte Raumpunkte sind und nicht körperlich angetastet werden.

2.1.3 Stoffliche Eigenschaften des Prüfkörpers

Der Werkstoff für den Prüfkörper sollte sich durch die Haupteigenschaften hohe Temperaturstabilität (thermischer Längenausdehnungskoeffizient α nahe 0 ¹/_K) sowie hohe Steifigkeit auszeichnen. Leichte Bearbeitbarkeit mit mechanischen Verfahren, wie sie für die Bearbeitung optischer Gläser (Sägen, Fräsen, Schleifen, Läppen, Polieren) eingesetzt werden, wäre von Vorteil. Beispiels­ weise würde sich die derzeit bereits verfügbare Glaskeramik ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) mit einem thermischen Längenausdehnungskoeffizienten α von ca. 0,05 · 10^-6 ¹/_K hervorragend eignen. Dieses Material wird bereits für die Herstellung tempera­ turinvarianter Maßverkörperungen, z. B. Maßstäbe, Endmaße, Stufenendmaße, Geradheits- und Ebenheitsnormale, aber auch für die bereits erwähnten Lochplatten eingesetzt. Bei Verwendung dieses Werkstoffs würden die durch thermische Längenausdehnung bewirkten Unsicherheiten bei Kalibrierungen und Messungen am Prüfkörper minimiert. Wartezeiten für Temperiervorgänge würden bei Verwendung dieses Materials weitgehend entfallen.

Die Korrosionsbeständigkeit und auch die Sprödigkeit des Materials sind von Vorteil für den Prüfkörper. Im Gegensatz zu korrodierten Stellen, Kratzern und Deformationen an einem Prüfkörper aus metallischen Werkstoffen beeinträchti­ gen etwaige kleine Absplitterungen und Ausbrüche an Kanten des Prüfkörpers die sichere Erfaßbarkeit der Quaderflächen nicht.

Durch Anwendung von Bearbeitungsverfahren für optische Bauelemente las­ sen sich an Prüfkörpern aus ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) die Quaderflächen sowie auch die zu­ sätzlichen Antastformelemente mit sehr geringen Abweichungen bzgl. Ebenheit der Quaderaußenflächen, Kreis- bzw. Zylinderform der Bohrungen und Oberflächen-Rauheit aller Antastformelemente verwirklichen.

Beim Einsatz von ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) für Bauteile in der Satellitentechnik sind mit be­ kannten Bearbeitungsverfahren bereits äußert geringe makro- und mikrogeo­ metrische Abweichungen von der Sollgestalt erzielt worden.

2.1.4 Kalibrierung des Prüfkörpers

Die Kalibrierung des Prüfkörpers beinhaltet zum einen die Bestimmung der räumlichen Lage der Quader-Eckpunkte, zum anderen die Bestimmung der Lage (Mittelpunkte) der zusätzlichen Antastformelemente in Bezug auf einem definierten Nullpunkt am Prüfkörper oder zu anderen Quadereckpunkten sowie die Berechnung der Durchmesser und Formabweichungen der zusätzlichen Antastformelemente. Kalibrierdaten sind die räumlichen Koordinaten der nicht­ verkörperten acht Quadereckpunkte, die Relativpositionen der zusätzlichen Antastformelemente sowie die Durchmesser und Formabweichungen der zu­ sätzlichen Antastformelemente.

Die Kalibrierung wird mit einem Präzisions-Koordinatenmeßgerät im zertifizier­ ten Kalibrierlabor vorgenommen. Die Meßpunktaufnahme erfolgt im Scanning-Verfahren. Grundsätzlich wird bei der Kalibrierung das gleiche CNC-Programm wie bei späteren Überwachungsmessungen verwendet. Dies sichert die Über­ einstimmung der Meßorte bei allen Meßabläufen. Lediglich durch eine größere Anzahl von Durchläufen und Mittelwertbildung aus den Ergebnissen wird die Sicherheit der Kalibrierdaten erhöht.

2.2 Tasterkonfiguration für den Einsatz mit dem Prüfkörper 2.2.1 Bauweise

Die geometrische Gestalt des Prüfkörpers, insbesondere die beschriebene Ausführung der unteren Quaderfläche (Fläche 1), erlaubt die Konzipierung und den Einsatz einer neuartigen temperatur- und biegestabilen Tasterkonfigura­ tion.

Zur Realisierung einer solchen Tasterkonfiguration ist lediglich ein Bauteil kon­ struktiv zu ändern und aus entsprechendem Werkstoff zu fertigen. Anstelle des herkömmlichen Adapterwürfels oder ähnlicher Bauteile für das Anbringen (Anschrauben) der Taststiftschäfte wird ein flaches, scheibenförmiges Bauteil direkt am Tasterwechselteller angebracht. Bei dieser Ausführung sind die Tastkugeln (5.1-5.5) ohne Schäfte direkt an der Scheibe (4) befestigt. Diese Scheibe (4) ist fest mit dem Tasterteller (6) verbunden. Sie kann zur Gewichts­ verringerung mit Bohrungen versehen sein. Der Querschnitt muß nicht kreis­ förmig sein, sondern kann auch ein geradzahliges Vieleck bilden. Die Anzahl der Flächen/Kanten ist dabei so zu wählen, daß die vier auf einer Ebene befindlichen Tastkugeln (5.1-5.4) gleichverteilt auf Kanten angebracht werden können, d. h. die Anzahl der Flächen/Kanten sollte durch 4 teilbar sein (8-, 12- oder 16-Eck). Die fünfte Tastkugel (5.5) wird mittig an der Unterseite der Scheibe in einer kegligen Vertiefung befestigt.

Eine mögliche Ausführungsform auf der Basis eines ebenfalls aus dem Material ZERODUR (ZERODUR eingetragenes Warenzeichen der SCHOTT Glaswerke Mainz) gestalteten scheibenförmigen Bauteils (4) ist in Fig. 3 in drei Ansichten (von oben, seitlich, von unten) und in einer isometrischen Ansicht dargestellt.

2.2.2 Kalibrierung der Tasterkonfiguration

Für den Einsatz zusammen mit dem Prüfkörper kann diese spezielle Tasterkon­ figuration in einem vereinfachten Verfahren kalibriert werden. Wird die verein­ fachte Kalibrierung angewandt, muß je ein Exemplar einer solchen Tasterkon­ figuration einem Prüfkörper als Zubehör eindeutig zugeordnet sein.

Bei Verwendung des beschriebenen Prüfkörpers und nach dessen hinreichend genauer Ausrichtung zu den Koordinatenachsen im Meßvolumen des Koordi­ natenmeßgerätes sowie unter Voraussetzung einer hohen Temperaturinvarianz der Scheibe (4), an welcher die Tastkugeln (5.1-5.5) befestigt sind, läßt sich die Kalibrierung der verwendeten Tasterkonfiguration weitgehend vereinfachen. Es ist lediglich die Angabe zweier theoretischer Abstände der Antastpunkte (nicht Kugelmittelpunkte) von jeweils zwei gegenüberliegenden Tastkugeln (5.2 u. 5.4, 5.3. u. 5.5) sowie eines theoretischen Abstandes dieser 4 Tastku­ geln zum Antastpunkt der Tastkugel 1 (5.1) erforderlich. Die bisher für her­ kömmliche Tasterkonfigurationen, bei denen die Tastkugeln an zylinder­ förmigen Schäften angebracht sind, sehr sorgfältig auszuführende Kalibrierung der Relativpositionen der Tastkugeln und der Durchmesser der Tastkugeln ist nicht erforderlich. Ebenso entfällt die aufwendige Tensorkalibrierung für die durch die Meßkräfte bedingte Biegung der Taststiftschäfte.

Bei Nutzung eines Prüfkörpers mit zusätzlich angebrachten Antastformele­ menten (9.1-9.n) für die erwähnte optionale Kalibrierung von Restfehlern oder zur Prüfung der zweidimensionalen Antastunsicherheit v₂ nach VDI/VDE 2617 Bl. 6, - sowohl bei Einzelantastung der Meßpunkte, als auch bei Einsatz von Scanning - ist für den betreffenden Programmteil die Verwendung einer kon­ ventionellen Tasterkonfiguration und Durchführung einer Biegetensor-Kalibrie­ rung erforderlich. Die konventionelle Tasterkonfiguration wird dafür zweckmä­ ßig in der Ausführung eines sog. Sterntasters aufgebaut. Bei den fünf Tastern des Sterntasters sind die Durchmesser der Taststiftschäfte kleiner als die Durchmesser der Tastkugeln, um Antastungen auf wenigstens einem gesamten Kugelumfang zu gewährleisten. Der Aufbau einer solchen Tasterkonfiguration (10) sowie der Einsatz am Prüfkörper (1, 2) wird in Fig. 5 gezeigt.

Beide Arten von Kalibrierdaten (vereinfachte statische Kalibrierung und Biege­ tensor-Kalibrierung) werden gesondert ermittelt und gespeichert. Koordinaten­ meßgeräte-Software bietet die Möglichkeit, die jeweils erforderlichen Kalibrier­ datensätze an entsprechender Stelle im Meß- und Auswerteablauf einzulesen und zu berücksichtigen. Dies geschieht i. A. durch Speicherung und Abruf der jeweiligen Kalibrierdaten unter einer anderen Tasterkombinations-Nummer.

2.3 Einsatz beim Meßablauf und Korrekturverfahren 2.3.1 Aufstellung des Prüfkörpers auf dem Koordinatenmeßgerät

Die sichere, d. h. kippelfreie Auflage des gesamten Prüfkörpers auf dem Koor­ dinatenmeßgeräte-Tisch (3) kann durch eine ausreichend eben bearbeitete Grundfläche des Prüfkörperbauteils 2 (2) gewährleistet werden. Durch einfache Anschläge kann der Prüfkörper gegen Verrutschen gesichert werden.

Auch anderweitige konstruktive Lösungen sind denkbar, so z. B. die Aufstellung auf drei justierbare und fixierbare Füße (in Abbildungen nicht dargestellt) an der unteren Fläche des Bauteils 2 (2) des Prüfkörpers. In einer justierten Parallel-Lage von oberer und unterer Quaderfläche zum Koordinatenmeßgeräte-Tisch werden die Höheneinstellungen der drei Füße fixiert und ggf./erforderlichenfalls mit zwei weiteren stellbaren Stützfüßen verkippungsfrei abgestützt.

Besonderheiten für die Aufstellung und Positionierung des Prüfkörpers ergeben sich nur bei Koordinatenmeßgeräten mit sehr großem Meßvolumen, für die der Prüfkörper aus Gewichtsgründen nicht ausreichend groß dimensioniert werden kann und er deshalb nur einen kleinen Teil des Meßvolumens ausfüllt.

Verfahren der Wahl beim Aufstellen des Prüfkörpers auf Koordinatenmeßgeräte mit sehr großem Meßvolumen wären die Verschiebung des Prüfkörpers im Meßvolumen bei Herstellung eines Lagebezuges über die Werkstücklage im Gerätekoordinatensystem oder - bei Anordnung des Prüfkörpers in der Mitte des Meßvolumens - die Projektion der Quadereckpunkte - Verlagerungskomponenten auf die Außenflächen des Meßvolumens. Bei Kenntnis des systematischen Abweichungsverhaltens von Koordinatenmeßgeräten bestimmter Bauformen kann jedoch vom Verhalten im Aufstellungsbereich des Prüfkörpers auf das Verhalten im gesamten Meßbereich geschlossen werden. Einschränkungen der Gültigkeit der mit letzterer Methode ermittelten geometrischen Abweichungen und Korrekturdaten wären erforderlichenfalls gesondert zu untersuchen.

2.3.2 Sicherung der Gerätezustände

Softwareseitig wird zunächst der alte Gerätezustand mit allen Parametern und Korrekturdaten vollständig als Backup gesichert. Im Falle fehlerhafter, abge­ brochener bzw. mit zu großer Streuung ausgeführter Messungen oder bei Systemausfällen wird der aktuelle Gerätezustand nicht verändert und es kann später ein erneuter Prüfdurchlauf erfolgen. Nach einem vollständigen und kor­ rekten Prüfdurchlauf mit hinreichend geringer Streuung wird der aktuelle Gerä­ tezustand mit den neuermittelten Parametern und Korrekturdaten überschrie­ ben. In einem nachfolgenden Kontrolldurchlauf wird der verbesserte Gerätezu­ stand bzgl. der Kalibrierdaten des Prüfkörpers verifiziert. Die Korrektur war erfolgreich, wenn die Abweichungen zu den Kalibrierdaten des Prüfkörpers im Verifizierungsdurchlauf geringer sind als beim ersten Durchlauf mit den alten Gerätezustandsdaten. Auch bei den Verifizierungsdurchläufen sind Wiederho­ lungen und Mittelwertbildung möglich. Bei unsicherem Ergebnis bzw. bei Abbruch oder Systemausfall kann der ursprüngliche Gerätezustand jedoch zurückgerufen und wiederhergestellt werden.

Mit der Dokumentation der Parametersätze ist auch eine Historie des Gerätezu­ standes hinsichtlich Langzeitstabilität und Verschleißverhalten möglich.

Ein strukturiertes Ablaufschema für diese Vorgehensweise zeigt Fig. 9.

2.3.3 Mechanischer Meßablauf

Ähnlich wie bei gegenwärtig verfügbaren Software-Optionen (Test- oder Ab­ nahme-Software) zur Koordinatenmeßgerate-Überwachung können zu Beginn der Prüfdurchläufe die entsprechenden Gerätekenndaten (Serien-Nr., Bauart, Tastsystem, Meßbereich, Längenmeßunsicherheiten u₁, u₂, u₃, u. a.), sowie die Prüfkörper- und Tasterkonfigurations-Indentnummern u. a. In ein Kenndatenfile eingegeben werden. Die Software liest und berücksichtigt im Programm diese Kenndaten bei der Berechnung von Abweichungen und Korrekturfaktoren sowie zur Dokumentation im Prüfbericht.

Die zu verwendende Tasterkonfiguration ist bereits oder wird, wie von konven­ tionellen Tasterkonfigurationen bekannt, manuell oder automatisch in die Auf­ nahme des Tastkopfes (8) eingewechselt. Nach dem Einwechseln werden die zugehörigen Kalibrierdaten der Tasterkonfiguration eingelesen. Fig. 4 zeigt einen Tastkopf (7) mit Aufnahme (8) und eine einzuwechselnde temperatur- und biegestabile Tasterkonfiguration (4, 5, 6).

Nach Aufsetzen des Prüfkörpers, manueller Grobbestimmung und CNC-Fein­ bestimmung der Lage des Prüfkörpers im Meßvolumen des Koordinatenmeß­ gerätes ein speziell programmierter CNC-Meßablauf gestartet wird. CNC-ge­ steuert werden die 6 Seitenflächen des Prüfkörpers durch Scanning mit hoher Meßpunktezahl erfaßt. Dabei ist auch der oben beschriebene Vorteil, daß Meßpunkte ohne Taststiftbiege-Korrekturdaten ermittelt werden können, von Bedeutung für die Sicherheit der Ergebnisse.

Die Erfassung der Quaderflächen kann im entsprechenden Scanning-Modus für Kreise/Geraden in Werkstückebene erfolgen, wobei vielfältige unterschied­ liche Kombinationen von Kreis- und Geradenanteilen zur Erfassung der ein­ zelnen Quaderflächen gewählt werden können. Die untere Quaderfläche (Fläche 1) kann beispielsweise mit nur vier Geraden erfaßt werden, die sich am Rand der Fläche 1 befinden. Damit kann eine Anpassung der Verfahrbahnen und Scanningbahnen an die Bauform des Bauteils 1 (1 oder 1.1-1.4) des ein­ gesetzten Prüfkörpers erfolgen.

Im Fall der Nutzung des Prüfkörpers zusätzlich für die Bestimmung der Gerad­ heiten von Führungsachsen beinhaltet das CNC-Programm ein entsprechendes aufrufbares Unterprogramm, mit dem ausgewählte Geraden auf drei Flächen des Prüfkörpers, die zugleich die Meßebenen des Koordinatenmeßgerätes repräsentieren, im Scanningverfahren erfaßt werden. Im Vergleich mit den kali­ brierten Geradheiten entlang dieser Meßstrecken werden die Geradheitsabwei­ chungen der Führungen bestimmt.

Im Fall der Nutzung des Prüfkörpers für die optionale Kalibrierung/Restfehler­ korrektur beinhaltet das CNC-Programm ein weiteres aufrufbares Unterpro­ gramm, das sowohl unabhängig, aber auch mit Koordinaten- und Ergebnisbe­ zug zum Programmteil für die Quadereckpunkte-Bestimmung ablaufen kann.

Die Position des Prüfkörpers im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes braucht für die unterschiedlichen Programmteile nicht geändert werden. Bei der Bestimmung von Geradheitsabweichungen ist jedoch - wenn für ergänzende Aussagen erforderlich - eine Platzierung des Prüfkörpers an unterschiedlichen Stellen im Meßvolumen möglich.

2.3.4 Operationen der Geometriesoftware

Aus den mit Scanning erfaßten sechs Quaderflächen werden mittels system­ immanenter Standard-Geometriesoftware durch Schnittoperationen aus jeweils drei senkrecht aufeinander stehenden Flächen acht Raumpunkte (Eckpunkte des Quaders) berechnet. Dies erfolgt aufgrund der beim Scanning möglichen hohen Punktedichte und Punktezahl mit hoher Sicherheit und sehr guter Repro­ duzierbarkeit. Die Oberflächengüte der Prüfkörperflächen läßt bei sorgfältiger Reinigung der Flächen vor den Meßabläufen kaum Ausreißer erwarten. Bei Bedarf könnten dennoch die Funktionen zur Algorithmuswahl, zur Ausreißer­ eliminierung und zur digitalen Filterung bei der Meßpunkteverarbeitung einge­ setzt werden. Moderne Koordinatenmeßgeräte-Software verfügt neuerdings - vor allem im Zusammenhang mit der Durchführung von Form- und Lagemes­ sungen - über diese Funktionen.

Die Wahl des Auswertealgorithmus, z. B. angrenzendes (hier Hüll-) Element anstelle des Gauss-Ausgleichselements, würde nur dann von Bedeutung sein, wenn die Kalibrierung des Präzisions-Prüfkörpers nicht - wie hier vorgeschla­ gen - mit einem taktilen Koordinatenmeßsystem gleicher Bauart und Antaststra­ tegie wie bei dem zu prüfenden/überwachenden erfolgen würde, sondern mit einem Laser-Längenmeßsystem, das die zu erfassenden Flächen nach dem Maximum-Material-Prinzip als Anlagefläche für Laserspiegel ermittelt.

2.3.5 Rechnerische Auswertung

Mit den als Schnittpunkte von jeweils drei angrenzenden Flächen berechneten 8 Eckpunkten des Prüfkörpers (Raumpunkte) stehen insgesamt 28 Meß­ strecken, im einzelnen
12 Seitenlinien,
12 Flächendiagonalen und
4 Raumdiagonalen
zur Verfügung. Damit ist der Quader mit 10 Strecken überbestimmt, was eine gezielte Auswahl von Vorzugs-Strecken bzw. eine Ausgleichsrechnung für die Korrekturen zuläßt.

Allein aus den gemessenen räumlichen Verlagerungen der Eckpunkte im Ver­ gleich mit den Koordinaten der Kalibrierung lassen sich
3 Rechtwinkligkeitsabweichungen
6 Geradheitsabweichungen
3 Positionsabweichungen
3 Rollwinkelabweichungen
6 Nick-/Gierwinkelabweichungen
ableiten.

Die mathematischen Herleitungen und Berechnungen, insbesondere die

• - Matrix der 18 Quaderkennwerte in Abhängigkeit von den 24 Verlagerungskomponenten der Quader- Eckpunkte
• - Ur-Matrix der 28 Quaderstreckungen in Abhängigkeit von den 18 Quaderkennwerten
• - formelmäßigen Zusammenhänge

sind aus /2/ bekannt.

Einzig die kurzperiodischen Positionsabweichungen (Längen kleiner als die Quaderseitenlängen a₁, b₁ und c₁) sind aus der Verlagerung der Quadereck­ punkte nicht ableitbar. Derartige Abweichungen werden nach dem sog. CAA-Verfahren (Computer Aided Accuracy) gemessen und können nur rechnerisch korrigiert werden. Ohne besondere Notwendigkeit werden diese CAA-Korrekturdaten nicht erneut ermittelt.

Es ist Aufgabe eines vom Hersteller/Anbieter zu programmierenden Software-Moduls, z. B. als Bestandteil einer Test- und Überwachungssoftware, aus den räumlichen Verlagerungen der Quadereckpunkte im Vergleich zu den Kali­ brierwerten die Art der Abweichung zu analysieren, die aktuellen Werte der einzelnen Abweichungen mit den entsprechend mathematischen Algorithmen zu berechnen und die Ergebnisse in entsprechenden Datenfiles zu sichern.

Ein weiteres Modul steuert die Ersetzung der aktuell verwendeten Korrekturfiles durch die neu ermittelten nach dem in Fig. 9 beschriebenen Ablaufschema.

Die Abnahme bzw. Überprüfung des Koordinatenmeßgerätes, d. h. die einzelnen Abschnitte des mechanischen Meßablaufs, die Operationen der Geometriesoftware und die Operationen zur Ermittlung und Speicherung von Korrekturen können nach Aufstellung des Prüfkörpers und manuellem Einmessen seiner Werkstücklage voll automatisiert, d. h. bedienerlos, z. B. auch während der Nachtzeit, durchgeführt werden.

2.4 Einsparpotentiale und Automatisierungsmöglichkeiten

Für die Ermittlung nahezu aller geometrischen Abweichungen wird nur ein Prüfkörper und eine Tasterkonfiguration benötigt. Gegenüber herkömmlichen Verfahrensweisen entfallen Rüst- und Temperierzeiten für eine Vielzahl unter­ schiedlicher Prüfkörper und Meßeinrichtungen
Aufgrund des Werkstoffs für Prüfkörper und Teile der Tasterkonfiguration fallen keine Temperierzeiten für die Prüfeinrichtung an.

Mit der Scanningtechnologie bei der Antastung erfolgt die Meßpunktaufnahme wesentlich schneller als mit konventioneller Einzelpunktantastung.

Die Messung der geometrischen Abweichungen an Koordinatenmeßgeräten nach unterschiedlichen Verfahren, die Ermittlung der entsprechenden Korrek­ turwerte sowie deren Speicherung und Berücksichtigung in der Systemsteue­ rung wird automatisierbar. Sie können dann auch bedienerlos, z. B. während der Nachtzeit, durchgeführt werden. Die Einsatzzeit der Bediener/Servicetechniker am Gerät wird reduziert. Bei automatisierten Abläufen werden Fehler bei Dialogeingaben vermieden.

Kalibrierungen und Überwachungsmessungen können für unterschiedliche Korrekturverfahren variiert und kombiniert werden, wobei wesentliche Ablauf­ schritte bzw. Programmteile nach einem strukturierten Ablaufschema durchge­ führt werden.

Quellenangaben

/1/ Schüßler, H.-H.;
Prüfkörper für Koordinatenmeßgeräte, Werkzeugmaschinen und Meßroboter Technisches Messen 51. Jahrgang 1984 Heft 3, S. 83-95
/2/ Schüßler, H.-H.;
Meßtechnische Beurteilung von Prüfkörpern und Koordinatenmeßgeräten anhand von Streckenmessungen, Rechteck- und Quader- Kennwerten Technisches Messen 52. Jahrgang 1985 Heft 10, S. 353-366

Claims (3)

1. Dreidimensionaler Präzisions-Prüfkörper mit zugehöriger Taster­ konfiguration als Anordnung zur Ermittlung von geometrischen Abweichungen bei der Abnahme und Überwachung von Koor­ dinatenmaßgeräten mit messendem 3D-Tastsystem, gekennzeichnet dadurch, daß

• - durch Wahl der Konstruktionsmaße sowie Form der Antast­ elemente eine allseitige kollisionsfreie Antastung des Prüfkörpers im Meßvolumen des Koordinatenmeßgerätes gewährleistet wird;
• - durch den eingesetzten Werkstoff für die Bauteile des Prüfkörpers und Bauteile der Tasterkonfiguration eine hohe thermische und mechanische Stabilität der gesamten Prüfeinrichtung erreicht wird;
• - aufgrund der Bauweise und der verwendeten Werkstoffe bei Kalibrier- und Meßabläufen keine Temperaturkompensation für den Prüfkörper und keine Taststift-Biegekorrekturen erforderlich sind;
• - durch optionale Anbringung zusätzlicher Antastformelemente am Prüfkörper mit der gleichen Anordnung auch Kalibrierungen zu anderen Korrekturverfahren der Koordinatenmeßtechnik erfolgen können.

2. Geometrische Gestalt und Bauform des Prüfkörpers nach Anspruch 1, wobei

• - der Prüfkörper aus zwei Bauteilen (1, 2) oder aus mehreren Bauteilen (1.1.-1.4) zu Bauteil (1), durch Nutzung der Adhäsionskräfte zwischen entsprechend feinstbearbeiteten Flächen (sog. Ansprengen) dauerhaft und stabil aufgebaut wird;
• - eine Quaderfläche, die untere Quaderfläche (Fläche 1) durch den über die Größe des Bauteils 1 (1) hinausragenden Anteil des Bauteils 2 (2) gebildet wird und somit einer Antastung in gleicher Antastrichtung wie die obere Quaderfläche zugänglich ist;
• - alle sechs Quaderflächen des Prüfkörpers hinsichtlich Ebenheit, Winkligkeit zueinander und Oberflächengüte die Erfassung der Meßpunkte im Scanning-Verfahren mit hoher Meßpunktedichte und hoher Meßpunktezahl erlauben;
• - optional zusätzlich angebrachte Antastformelemente hinsichtlich Form und Rauheit feinstbearbeitet sind und eine definierte Lage in Bezug auf die Quadereckpunkte einnehmen.

3. Geometrische Gestalt und Bauform einer temperatur- und biege­ stabilen Tasterkonfiguration (4, 5, 6) nach Anspruch 1, wobei

• - die Tastkugeln (5.1-5.5) verlagerungssicher an einer thermisch invarianten Scheibe (4) angebracht sind und somit keine Taststiftbiegungen auftreten;
• - zur Minimierung einer thermischen Längendehnung der Tasterkonfiguration die Scheibe (4) unmittelbar am Taster-Wechselteller (6) angebracht ist.