[发明专利]机器校准工具

说明书

技术领域

本发明总体上涉及坐标测量机，更具体地，涉及用于校准和校验这种机器的设备以及方法。

背景技术

坐标测量机(CMM)被普遍地用于工件的尺寸检验。通常，工件被固定到工作台上，探针——例如，使用接触式传感器的探针——在测量空间内在CMM的臂上在三个维度上运动以在不同点处与工件接触。当探针接触工件时，在x、y和z方向上的测量刻度被读取从而获得工件上的所接触的点的位置坐标。通过接触工件上的不同的点，能够获得对工件形体的量得尺寸。

CMM在使用之前被校准使得它可以精确地测量工件上的位置的坐标。尽管CMM以严格的公差制造，但是由于刻度误差、导轨的微小的变形、以及其他缺陷，导致出现机器误差。对CMM的校准可以用于制作误差图谱，该误差图谱可以包含在CMM操作软件中以说明机器误差的原因，从而提高机器精确度。

即使在CMM被校准之后，CMM的精确度也应当定期地进行校验。CMM的精确度会由于老化、温度变化、或其他原因而逐渐降低。在一些情况下，CMM的精确度会由于不正确的处置而突然改变。诸如台阶式量规等各种精确度校验工具被用于定期地校验坐标测量机的精确度。总体而言，CMM的精确度通过测量具有精确地已知且稳定的尺寸的工具进行校验。将由CMM测量得到的工具尺寸与已知尺寸相比较，已知尺寸与测得的尺寸之间的任何差异被认为是由CMM或其使用的不精确造成的。这种不精确可以通过对坐标测量机重新校准而修正。当测得的尺寸处于已知尺寸的可接受的范围内时，CMM的精确度被认为得到校验。

台阶式量规是在机械测试中用于校准和/或校验CMM的精确度的一类工具。台阶式量规包括平行的测量表面(“台阶”)，所述测量表面之间具有已知的距离。当使用台阶式量规来校验CMM的精确度时，探针测量表面之间的距离。

发明内容

根据一种实施方式，校准工具包括长形本体，该长形本体包含陶瓷材料并具有伸长方向。校准工具还包括多个测量元件，所述多个测量元件包含陶瓷材料并与所述长形本体一体地形成，每个测量元件至少包括面向第一方向的第一平面测量表面。每个测量元件的所述第一平面测量表面平行于所述多个测量元件中的每个其他测量元件的所述第一平面测量表面。

根据另一实施方式，校准工具包括单件式长形本体，所述单件式长形本体完全或基本上完全由陶瓷材料形成并具有伸长方向，所述单件式长形本体包括多个测量元件。每个测量元件包括面向第一方向的第一平面测量表面。每个测量元件的所述第一平面测量表面平行于所述多个测量元件中的每个其他测量元件的所述第一平面测量表面。

附图说明

附图不应认为是按比例绘制的。在附图中，在不同图示中所示出的每个相同或近似相同的部件由同样的附图标记表示。为清楚起见，并非每个部件在每个附图中都被标记出。在附图中：

图1为现有技术的CMM的一个示例的立体图。

图2为根据本发明的一种实施方式的校准工具的局部剖视立体图。

图3为根据本发明的另一实施方式的校准工具的俯视图。

图4为根据本发明的又一实施方式的校准工具的俯视图。

图5为根据本发明的又一实施方式的的校准工具的正视图。

图6为校准工具的侧视图，其中出于说明的目的移除了一个长形框架构件。

图7为本发明的校准工具的再一实施方式的俯视图。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，诸如台阶式量规的单件式校准工具由单个陶瓷块形成。台阶式量规包括多个用于在校准和/或校验CMM时使用的平行的、基本为平面的测量表面。通过提供单件式校准工具，与由可移除地结合的部件或多种材料形成的工具相比，能够减少由多种因素——包括环境因素、制造缺陷、以及在使用和运输期间的损坏——造成的测量表面的相对距离和方位的变化。例如，在单件式工具中，能够减小温度变化、施加在工具上的外力、和/或工具自身重量对工具的测量表面的均一性和完整性的影响。通过使用陶瓷材料，可以实现工具的低热膨胀。此外，陶瓷材料具有高的强度与重量比，这有助于进一步减小由工具自身重量在工具中引起的的下陷以及其他变形。耐腐蚀性、防潮性以及高硬度是陶瓷材料所具有的对用作校准工具材料而言进一步的潜在有益的性质。