DE20313182U1 - Coordinate measuring machine safety device has capacitive switch in remote control levers to stop moving parts immediately - Google Patents
Coordinate measuring machine safety device has capacitive switch in remote control levers to stop moving parts immediatelyInfo
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Abstract
Description
PatentanwältePatent attorneys
Rotebühlstraße 121 D-70178 StuttgartRotebühlstraße 121 D-70178 Stuttgart
Anmelder:Applicant:
Carl Zeiss 89518 Heidenheim DeutschlandCarl Zeiss 89518 Heidenheim Germany
1. Juli 2003
6409G100 - AW/adJuly 1, 2003
6409G100 - AW/ad
Die Neuerung betrifft ein Koordinatenmessgerat mit Bewegungseinheiten, mit einem von Hand auslenkbaren Steuerhebel zum Steuern des Verfahrweges der Bewegungseinheiten, und mit einer Sicherheitseinrichtung zum Stillsetzen der Bewegungseinheiten, wenn sich der Steuerhebel in einem vorbestimmten Ruhezustand befindet.The innovation concerns a coordinate measuring machine with movement units, with a manually deflectable control lever for controlling the travel path of the movement units, and with a safety device for stopping the movement units when the control lever is in a predetermined rest state.
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In der DE 198 09 690 Al ist ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise beschrieben. Bei diesem bekannten Koordinatenmessgerät werden die Bewegungseinheiten, d.h. das Portal, der Querschlitten und die Pinole in den üblichen drei Koordinatenrichtungen y, &khgr; und &zgr; verfahren, und zwar in Abhängigkeit von einer Steuerkonsole, die mit von Hand auslenkbaren Steuerhebeln versehen ist.DE 198 09 690 A1 describes a coordinate measuring machine with a gantry design. In this known coordinate measuring machine, the movement units, i.e. the gantry, the cross slide and the spindle, are moved in the three usual coordinate directions y, x and z, depending on a control console that is equipped with control levers that can be deflected by hand.
Bei derartigen Koordinatenmessgeräten ist es üblich, die jeweilige Auslenkung des Steuerhebels in eine zur Auslenkung proportionale Geschwindigkeit der entsprechenden Bewegungseinheit umzusetzen.With such coordinate measuring machines, it is common practice to convert the respective deflection of the control lever into a speed of the corresponding movement unit that is proportional to the deflection.
Gerade bei Koordinatenmessgeräten, bei denen die Bewegungseinheiten mittels von Hand auslenkbarer Steuerhebel gesteuert werden, die sich auf einer externen Konsole befinden, kann es geschehen, dass der Steuerhebel unbeabsichtigt ausgelenkt wird, beispielsweise dann, wenn eine an der Konsole vorbeigehende Person unbeabsichtigt an den Steuerhebel stößt. In diesem Falle würde die entsprechende Bewegungseinheit sogleich in Bewegung versetzt, was wiederum zu einem Unfall führen kann, wenn sich jemand gerade in unmittelbarer Nähe dieser Bewegungseinheit befindet. Außerdem kann es auf diese Weise zu Beschädigungen kommen, wenn in Folge einer unbeabsichtigten Auslenkung eines Steuerhebels die entsprechende Bewegungseinheit eine Kollision mit einem Werkstück oder einem anderen raumfesten Gegenstand bewirkt.Especially with coordinate measuring machines where the movement units are controlled by means of manually deflectable control levers located on an external console, it can happen that the control lever is deflected unintentionally, for example if a person walking past the console accidentally bumps into the control lever. In this case, the corresponding movement unit would immediately start moving, which in turn could lead to an accident if someone happens to be in the immediate vicinity of this movement unit. In addition, damage can occur in this way if the corresponding movement unit collides with a workpiece or another stationary object as a result of an unintentional deflection of a control lever.
Um ein solches unbeabsichtigtes Bewegen der Bewegungseinheiten und insbesondere des empfindlichen Tastkopfes zu verhindern, und um zu vermeiden, dass Personen gefährdet werden, sind Si-In order to prevent such unintentional movement of the movement units and in particular of the sensitive probe, and to avoid endangering persons, safety
cherheitseinrichtungen an solchen Koordinatenmessgeräten bekannt. Bei bekannten Sicherheitseinrichtungen wird die Funktion der Steuerhebel über eine Software abgeschaltet und die Geschwindigkeit der Bewegungseinheiten auf Null gesetzt, wenn innerhalb einer definierten Zeit (sog. „Time-out") keine Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Tastkopfes des Koordinatenmessgerätes festgestellt wird. Wenn die Bewegungseinheiten nach Ablauf der definierten Zeit stillgesetzt worden sind, ist eine spätere Auslenkung der Steuerhebel wirkungslos, unabhängig davon, ob diese beabsichtigt oder unbeabsichtigt ist. Der Tastkopf des Koordinatenmessgerätes kann dann nicht mehr in Bewegung gesetzt werden. Vielmehr müssen, um den Tastkopf wieder bewegen zu können, die Steuerhebel durch den Anwender erneut aktiviert werden. Dies geschieht durch eine vorbestimmte Aktion des Anwenders, beispielsweise die Betätigung einer definierten Taste.safety devices on such coordinate measuring machines. In known safety devices, the function of the control levers is switched off via software and the speed of the movement units is set to zero if no change in the movement speed of the coordinate measuring machine's probe head is detected within a defined time (so-called "time-out"). If the movement units have been stopped after the defined time has elapsed, any subsequent deflection of the control levers has no effect, regardless of whether this is intentional or unintentional. The coordinate measuring machine's probe head can then no longer be set in motion. Instead, in order to be able to move the probe head again, the control levers must be reactivated by the user. This is done by a predetermined action by the user, for example pressing a defined button.
Diese bekannten Sicherheitseinrichtungen haben mehrere Nachteile. Zum einen wird die vorstehend erläuterte Reaktivierung nach zuvor erfolgter Abschaltung im Allgemeinen von den Anwendern als wenig ergonomisch und damit lästig empfunden. Zum anderen kann es aber bei dem geschilderten Konzept bekannter Sicherheitseinrichtungen durchaus zu einem unbeabsichtigten Stillsetzen der Bewegungseinheiten kommen. Wenn nämlich in der bereits erwähnten Weise die Auslenkung der Steuerhebel in eine zur Auslenkung proportionale Geschwindigkeit umgesetzt wird, muss ein Anwender den Steuerhebel konstant auf maximaler Auslenkung festhalten, wenn der Tastkopf beispielsweise von dem einen Ende einer langen Achse zum gegenüberliegenden Ende, d.h. über eine große Wegstrecke, verfahren werden soll. Da die Verfahrgeschwindigkeiten der Bewegungseinheiten relativ niedrig sind,These known safety devices have several disadvantages. Firstly, the above-mentioned reactivation after a previous shutdown is generally perceived by users as not very ergonomic and therefore annoying. Secondly, the concept of known safety devices described above can lead to an unintentional shutdown of the movement units. If the deflection of the control lever is converted into a speed proportional to the deflection in the manner already mentioned, a user must constantly hold the control lever at maximum deflection if the probe is to be moved from one end of a long axis to the opposite end, i.e. over a long distance. Since the travel speeds of the movement units are relatively low,
kann für diesen langen Verfahrweg auch eine lange Zeitspanne benötigt werden, die länger sein kann als der vorgegebene „Time-out". Da während dieser Zeit der Tastkopf aber mit konstanter, d.h. sich nicht ändernder Geschwindigkeit bewegt wird, erkennt die Sicherheitseinrichtung einen Sicherheitsfall und schaltet die Bewegungseinheiten ab.This long travel distance may also require a long period of time, which may be longer than the specified "time-out". However, since the probe is moved at a constant, i.e. unchanging, speed during this time, the safety device detects a safety case and switches off the movement units.
Aus der DE 33 21 796 C2 ist noch eine Bedienungseinheit für einen Industrieroboter bekannt. Bei dieser bekannten Einheit wird ein Steuerhebel verwendet, um eine Bewegung des Roboters zu steuern. Neben dem Steuerhebel ist eine Deckplatte angeordnet, auf der der Anwender seine Hand ablegt, wenn er den Steuerhebel betätigt. Die Deckplatte ist mit einem Mikroschalter, mit Dehnungsmessstreifen oder mit einem kapazitiven Geber versehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Funktion des Steuerhebels bei fehlender Auflage der Hand des Anwenders auf der Deckplatte blockiert wird, indem z.B. eine Unterbrechung der Leistungsversorgung der Antriebssysteme für die Antriebsmotoren des Roboters bewirkt wird.Another control unit for an industrial robot is known from DE 33 21 796 C2. In this known unit, a control lever is used to control a movement of the robot. Next to the control lever there is a cover plate on which the user places his hand when he operates the control lever. The cover plate is equipped with a microswitch, strain gauges or a capacitive sensor. The arrangement is such that the function of the control lever is blocked if the user's hand is not resting on the cover plate, for example by interrupting the power supply to the drive systems for the robot's drive motors.
Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass sie eine bestimmte Haltung der Hand des Benutzers voraussetzt. Um den Roboter über einen längeren Zeitraum mittels des Steuerhebels steuern zu können, muss bei dieser bekannten Vorrichtung der Anwender seine Hand ständig auf der Deckplatte abstützen, um den Mikroschalter oder dgl. ständig aktiviert zu halten. Dies führt gerade bei längerer Tätigkeit zu einer Verspannung im Bereich der Hand des Anwenders und ist somit ebenfalls nicht ergonomisch.However, this known arrangement has the disadvantage that it requires the user's hand to be in a certain position. In order to be able to control the robot over a longer period of time using the control lever, the user must constantly rest his hand on the cover plate in order to keep the microswitch or similar constantly activated. This leads to tension in the user's hand, especially when working for a longer period of time, and is therefore not ergonomic.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine wesentlich ergonomischere Sicherheitsschaltung für ein Koordinatenmessgerät erreicht werden, die sich unmittelbar aus den Aktionen des Anwenders ableitet, ohne diesen zu einer unnatürlichen Haltung im Bereich seiner Hand zu zwingen.The innovation is based on the task of developing a coordinate measuring machine of the type mentioned above in such a way that the disadvantages mentioned above are avoided. In particular, a much more ergonomic safety circuit for a coordinate measuring machine is to be achieved, which is derived directly from the user's actions without forcing him to adopt an unnatural position in the area of his hand.
Bei einem Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe neuerungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sicherheitseinrichtung einen im Steuerhebel angeordneten Sensor sowie eine von dem Sensor gesteuerte Schalteinheit enthält, wobei der Sensor ein erstes Signal erzeugt, wenn der Steuerhebel von einem Benutzer ergriffen wird und die Schalteinheit beim Auftreten des ersten Signals die Bewegungseinheiten freischaltet.In a coordinate measuring machine of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the innovation in that the safety device contains a sensor arranged in the control lever and a switching unit controlled by the sensor, wherein the sensor generates a first signal when the control lever is grasped by a user and the switching unit releases the movement units when the first signal occurs.
Die Neuerung hat damit den Vorteil, dass eine Reaktivierung des Steuerhebels nicht mehr durch ein Betätigen einer bestimmten Taste oder dgl. stattfindet, sondern vielmehr durch die Berührung des Steuerhebels mit der Hand des Anwenders ausgelöst wird. Die Sicherheitseinrichtung spricht auch sofort an, indem dann, wenn der Anwender die Hand wieder von dem Steuerhebel entfernt, die Freischaltung der Bewegungseinheiten beendet wird und diese damit stillgesetzt werden. Im Gegensatz zu dem weiter oben erläuterten Stand der Technik muss also nicht erst ein „Time-out" ablaufen, ehe die Sicherheitsfunktion einsetzt.The innovation has the advantage that the control lever is no longer reactivated by pressing a specific button or similar, but rather by touching the control lever with the user's hand. The safety device also responds immediately in that when the user removes their hand from the control lever, the activation of the movement units is terminated and they are thus brought to a standstill. In contrast to the state of the art explained above, a "time-out" does not have to elapse before the safety function is activated.
Dadurch, dass eine Berührung des Steuerhebels selbst ausreicht, ist es gleichgültig, wie der Anwender beim Berühren des Steuerhebels seine Hand hält, so dass sich die Hand nicht verkrampft, weil eine bestimmte Handhaltung nicht erforderlich ist.Because a touch of the control lever itself is sufficient, it does not matter how the user holds his hand when touching the control lever, so that the hand does not cramp because a specific hand position is not required.
Bei praktischen Ausführungsformen der Neuerung sind zwei Alternativen bevorzugt.In practical implementations of the innovation, two alternatives are preferred.
Gemäß einer ersten Alternative enthält der Steuerhebel Schaltmittel zum Erzeugen eines seiner Auslenkung entsprechenden zweiten Signals, wobei die Schaltmittel mit einem Eingang der Schalteinheit verbunden sind und das zweite Signal nur beim Auftreten des ersten Signals bei einem Ausgang der Schalteinheit zu den Bewegungseinheiten weitergeleitet wird.According to a first alternative, the control lever contains switching means for generating a second signal corresponding to its deflection, wherein the switching means are connected to an input of the switching unit and the second signal is forwarded to the movement units only when the first signal occurs at an output of the switching unit.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass herkömmliche Steuerhebel von Koordinatenmessgeräten in einfacher Weise ausgetauscht werden können, um die neuerungsgemäßen Vorteile zu erzielen. Ein Eingriff in die Steuerungssoftware des Koordinatenmessgerätes ist damit nicht erforderlich.This design has the advantage that conventional control levers of coordinate measuring machines can be easily replaced in order to achieve the advantages of the innovation. It is therefore not necessary to intervene in the control software of the coordinate measuring machine.
Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schalteinheit in den Handhebel integriert ist.This is especially true if the switching unit is integrated into the hand lever.
In diesem Falle braucht wirklich nur der Handhebel ausgetauscht zu werden, um ein herkömmliches Koordinatenmessgerat in ein neuerungsgemäßes Koordinatenmessgerät zu verwandeln.In this case, all that really needs to be done is to replace the hand lever to transform a conventional coordinate measuring machine into an innovative coordinate measuring machine.
Gemäß der zweiten der beiden erwähnten Varianten enthält der Steuerhebel Schaltmittel zum Erzeugen eines seiner Auslenkung entsprechenden zweiten Signals, wobei die Schaltmittel mit einer Antriebssteuerung für die Bewegungseinheiten verbunden sind, und die Schalteinheit die Antriebssteuerung nur beim Auftreten des ersten Signals freischaltet.According to the second of the two variants mentioned, the control lever contains switching means for generating a second signal corresponding to its deflection, wherein the switching means are connected to a drive control for the movement units, and the switching unit enables the drive control only when the first signal occurs.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch einen Eingriff in die Steuerungssoftware verschiedenartige Sicherheitsfunktionen implementiert werden können, also beispielsweise ein verzögertes Ansprechen und dgl. mehr, allerdings unter Inkaufnahme eines gewissen Mehraufwandes.This measure has the advantage that various safety functions can be implemented by intervening in the control software, for example a delayed response and the like, although this involves a certain amount of additional effort.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist bevorzugt, wenn die Schalteinheit in die Antriebssteuerung integriert ist.In this second embodiment, it is preferred if the switching unit is integrated into the drive control.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Schalteinheit entweder als Hardware oder als Software ausgeführt werden kann, um verschiedene Sicherheitsfunktionen zu realisieren.This measure has the advantage that the switching unit can be implemented either as hardware or as software to realize various safety functions.
Im Rahmen der Neuerung ist weiter bevorzugt, wenn der Handhebel ein hohles Griffstück aufweist und ein Fühler des Sensors in einem Hohlraum des GriffStücks angeordnet ist.Within the scope of the innovation, it is further preferred if the hand lever has a hollow handle and a sensor of the sensor is arranged in a hollow space of the handle.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass durch einfache bauliche Maßnahmen ein zuverlässiges Erkennen des Zustandes „Handhebel ergriffen" erkannt werden kann.This measure has the advantage that the "hand lever gripped" state can be reliably detected through simple structural measures.
Obwohl im Rahmen der vorliegenden Neuerung unterschiedlichste Sensoren eingesetzt werden können, ist bevorzugt, wenn der Sensor ein kapazitiver Sensor ist.Although a wide variety of sensors can be used within the scope of this innovation, it is preferred if the sensor is a capacitive sensor.
Diese Maßnahme ist vor allem dann vorteilhaft, wenn in dem Hohlraum eine gegenüber dem Griffstück isolierte Elektrode angeordnet ist und der Sensor Mittel zum Messen eines Stromes zwischen der Elektrode und dem Griffstück aufweist, der beim Berühren des Griffstücks durch Ladungsverschiebung erzeugt wird.This measure is particularly advantageous if an electrode insulated from the handle is arranged in the cavity and the sensor has means for measuring a current between the electrode and the handle, which current is generated by charge displacement when the handle is touched.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass mit hoher Sicherheit zwischen einer Berührung durch einen Menschen und einer Berührung durch einen Gegenstand unterschieden werden kann. Während nämlich das Berühren des Griffstücks durch die Hand des Anwenders zur Folge hat, dass ein Ladungsstrom in Folge des Ableitwiderstandes der menschlichen Hand fließt, ist dies nicht der Fall, wenn der Steuerhebel beispielsweise versehentlich mit einem vorbeibewegten Gegenstand berührt und ausgelenkt wird.This measure has the advantage that it is possible to distinguish with a high degree of certainty between a touch by a person and a touch by an object. While touching the handle with the user's hand results in a charge current flowing as a result of the leakage resistance of the human hand, this is not the case if the control lever is accidentally touched and deflected by an object moving past, for example.
Schließlich ist neuerungsgemäß besonders bevorzugt, wenn der Sensor in seiner Empfindlichkeit einstellbar ist.Finally, according to the innovation, it is particularly preferred if the sensor is adjustable in its sensitivity.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine Anpassung der erwähnten Sicherheitsfunktion an unterschiedliche Anwender möglich ist. Auch kann sauber differenziert werden, ob ein Anwender den Handhebel mit der bloßen Hand, mit einem dünnen Handschuh oder — meist versehentlich — mit seinem Ellenbogen berührt, wenn dieser mit einem normalen Kleidungsstück, beispielsweise einer Anzugjacke, bedeckt ist. In diesem Falle kann man durch Einstellen der Empfindlichkeit einen gewissen Bereich definieren, innerhalb dessen der Sensor noch anspricht (bloße Haut oder mit dünnem Gewebe überdeckte bloße Haut einerseits und mit dickem Gewebe bedeckte Haut andererseits).This measure has the advantage that the safety function mentioned can be adapted to different users. It is also possible to clearly differentiate whether a user touches the hand lever with their bare hand, with a thin glove or - usually accidentally - with their elbow when it is covered with a normal piece of clothing, such as a suit jacket. In this case, by adjusting the sensitivity, a certain range can be defined within which the sensor still responds (bare skin or bare skin covered with thin fabric on the one hand and skin covered with thick fabric on the other).
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages are apparent from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen KombinationenIt is understood that the features mentioned above and those to be explained below are not only available in the combination specified, but also in other combinations
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Neuerung zu verlassen.or can be used alone without departing from the scope of the present innovation.
Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An example of the innovation is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. Shown are:
Fig. 1 eine äußerst schematische, perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Koordinatenmessgerätes ;Fig. 1 is a highly schematic, perspective view of an embodiment of a coordinate measuring machine according to the invention;
Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 stark vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht, im Schnitt, durch einen Handhebel, wie er in einem neuerungsgemäßen Koordinatenmessgerät verwendet werden kann.Fig. 2 shows, on a scale greatly enlarged compared to Fig. 1, a side view, in section, through a hand lever as can be used in a coordinate measuring machine according to the innovation.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise von üblicher Art. Das Koordinatenmessgerät 10 weist einen Messtisch 12 auf, auf dem sich ein Portal 14 entlang einer y-Achse in Längsrichtung bewegen kann. Oben auf dem Portal 14 sitzt ein Querschlitten 16, der entlang einer x-Achse verfahrbar ist. Der Querschlitten 16 trägt seinerseits eine Pinole, die eine Bewegung in z-Richtung gestattet. Mittels inkrementalen Maßstäben 20, 22, 24 sowie (nicht dargestellter) Verfahrantriebe lässt sich so eine Bewegung in den drei Koordinatenrichtungen y, &khgr; und &zgr; darstellen.In Fig. 1, 10 designates a coordinate measuring machine in a conventional gantry design. The coordinate measuring machine 10 has a measuring table 12 on which a gantry 14 can move longitudinally along a y-axis. On top of the gantry 14 there is a cross slide 16 which can be moved along an x-axis. The cross slide 16 in turn carries a spindle which allows movement in the z-direction. By means of incremental scales 20, 22, 24 and travel drives (not shown), a movement in the three coordinate directions y, x and z can be represented.
Am unteren Ende der Pinole 18 befindet sich eine Tasteinheit 26 mit einem Tastkopf 2 8 und einem an dessen unteren Ende ausgebildeten Taster 30.At the lower end of the sleeve 18 there is a probe unit 26 with a probe head 28 and a probe 30 formed at its lower end.
Das Koordinatenmessgerät 10 dient zum Vermessen eines Werkstücks 32, das z.B. über eine Palette 34 auf dem Messtisch 12 befestigt ist.The coordinate measuring machine 10 is used to measure a workpiece 32, which is attached to the measuring table 12, for example via a pallet 34.
Zur Steuerung der erwähnten Bewegungseinheiten, nämlich des Portals 14, des Querschlittens 16 und der Pinole 18 dient eine Steuereinheit 36, die ihrerseits von einem Bedienpult 38 mit Steuersignalen beaufschlagt wird. Das Bedienpult 38 weist ein oder mehrere Steuerhebel 40, 42 auf.A control unit 36 is used to control the aforementioned movement units, namely the portal 14, the cross slide 16 and the sleeve 18, which in turn is supplied with control signals from a control panel 38. The control panel 38 has one or more control levers 40, 42.
Durch Auslenkung der Steuerhebel 40, 42 lassen sich die Bewegungseinheiten 14, 16 und 18 in den drei Koordinatenrichtungen y, &khgr; und &zgr; verfahren. Dies geschieht üblicherweise dadurch, dass eine der Auslenkung des Steuerhebels 40 proportionale Größe gebildet und in eine dazu ebenfalls proportionale Verfahrgeschwindigkeit der Bewegungseinheiten 16, 18 und 20 umgesetzt wird.By deflecting the control levers 40, 42, the movement units 14, 16 and 18 can be moved in the three coordinate directions y, x and z. This is usually done by forming a value proportional to the deflection of the control lever 40 and converting it into a travel speed of the movement units 16, 18 and 20 that is also proportional to it.
Sinn der vorliegenden Neuerung ist es, zu verhindern, dass durch ein unbeabsichtigtes Betätigen der Steuerhebel 40, 42 ein ebenso unbeabsichtigtes Verfahren der Bewegungseinheiten 14, 16 und 18 ausgelöst wird.The purpose of this innovation is to prevent an unintentional actuation of the control levers 40, 42 from triggering an equally unintentional movement of the movement units 14, 16 and 18.
Zu diesem Zweck sind die Steuerhebel 40, 42 so ausgebildet, wie dies in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und sehr schematisch für den Steuerhebel 4 0 dargestellt ist.For this purpose, the control levers 40, 42 are designed as shown in Fig. 2 on an enlarged scale and very schematically for the control lever 40.
Der Steuerhebel 40 ist an seinem oberen Ende mit einem beispielsweise kugelförmigen Griffstück 50 versehen. An das Griffstück 50 schließt sich ein Rohr 52 an, das etwa auf der Hälfte seiner Länge in einer kardanischen Aufhängung 54 gehalten ist.The control lever 40 is provided at its upper end with a handle 50, for example in the shape of a ball. The handle 50 is connected to a tube 52 which is held in a gimbal suspension 54 for approximately half of its length.
Mit einem doppelten Pfeil 55 ist angedeutet, dass sich der Steuerhebel 40 in der Zeichenebene der Fig. 2 von rechts nach links und umgekehrt verschwenken lässt, ebenso aber auch in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene oder schräg dazu.A double arrow 55 indicates that the control lever 40 can be pivoted from right to left and vice versa in the plane of the drawing in Fig. 2, but also in a direction perpendicular to the plane of the drawing or obliquely thereto.
Am unteren Ende des Rohres 52 ist ein Geber 56 angeordnet, der mit mehreren Sensoren 58a, 58b zusammenarbeitet. Die Sensoren 58a, 58b sind ebenso wie die kardanische Aufhängung 54 gehäusefest angeordnet. Das Gebilde aus Geber 56 und Sensoren 58a, 58b kann von beliebiger Bauart sein, also induktiv, kapazitiv, optisch oder dgl. mehr. Sinn dieser Anordnung ist es, ein für die Auslenkung des Steuerhebels 40 proportionales Signal zu erhalten.At the lower end of the tube 52 there is a sensor 56 which works together with several sensors 58a, 58b. The sensors 58a, 58b are fixed to the housing, as is the gimbal 54. The structure consisting of the sensor 56 and sensors 58a, 58b can be of any type, i.e. inductive, capacitive, optical or similar. The purpose of this arrangement is to obtain a signal proportional to the deflection of the control lever 40.
Das Griffstück 50 ist hohl. In seinem Hohlraum 60 befindet sich eine Elektrode 62 von beispielsweise ebenfalls nahezu kugelförmiger Gestalt. Die Elektrode 62 ist vom Griff stück 50 elektrisch isoliert. Ein Kabel 64 führt von der Elektrode durch das Rohr 52 und dann seitlich aus dem Rohr 52 zu einer Auswerteeinheit 66. Die Auswerteeinheit 66 ist über eine Leitung 67 mit einem Steuereingang einer Schalteinheit 68 verbunden. Ein Eingang der Schalteinheit 68 ist über der Leitung 69 an die Sensoren 58a, 58b angeschlossen. Vom Ausgang der Schalteinheit 68 führt eine weitere Leitung 70 zu einer zentralen Steuerung des Koordinatenmessgerätes 10.The handle 50 is hollow. In its hollow space 60 there is an electrode 62, which is also almost spherical in shape. The electrode 62 is electrically insulated from the handle 50. A cable 64 leads from the electrode through the tube 52 and then laterally out of the tube 52 to an evaluation unit 66. The evaluation unit 66 is connected via a line 67 to a control input of a switching unit 68. An input of the switching unit 68 is connected via the line 69 to the sensors 58a, 58b. A further line 70 leads from the output of the switching unit 68 to a central control of the coordinate measuring machine 10.
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 2 ist wie folgt:The operation of the arrangement according to Fig. 2 is as follows:
Wenn ein Anwender mit der bloßen Hand das Griffstück 50 berührt, so wird dieses über den Ableitwiderstand des Körpers des Anwenders mit Masse verbunden. Es fließt dann ein Verschie-If a user touches the handle 50 with his bare hand, it is connected to ground via the resistance of the user's body. A differential current then flows.
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bungsstrom über die Elektrode 62 und das Kabel 64 zur Auswerteeinheit 66. Solange der Anwender das Griff stück 50 mit der bloßen Hand festhält, liegt also am Ausgang der Auswerteeinheit 66 ein bestimmter Signalpegel an. Dieser Signalpegel ist ausreichend, um über die Leitung 67 die Schalteinheit 68 in dem Sinne zu steuern, dass sinngemäß ein Schalter geschlossen wird. Bei geschlossenem Schalter können die von den Sensoren 58a, 58b erzeugten Signale, die zur Auslenkung des Steuerhebels 40 proportional sind, an die zentrale Steuerung für die Bewegungseinheiten 16, 18 und 20 des Koordinatenmessgerätes 10 weitergeleitet werden.The application current is passed through the electrode 62 and the cable 64 to the evaluation unit 66. As long as the user holds the handle 50 with his bare hand, a certain signal level is present at the output of the evaluation unit 66. This signal level is sufficient to control the switching unit 68 via the line 67 in the sense that a switch is closed. When the switch is closed, the signals generated by the sensors 58a, 58b, which are proportional to the deflection of the control lever 40, can be forwarded to the central control for the movement units 16, 18 and 20 of the coordinate measuring machine 10.
Sobald der Anwender das Griffstück 50 des Steuerhebels 40 wieder loslässt, fällt der Pegel der Auswerteeinheit 66 wieder auf Null ab und der Schalter in der Schalteinheit 68 wird geöffnet. Der Signalfluss von den Sensoren 58a, 58b zur zentralen Steuereinheit ist dann unterbrochen und die Verfahreinheiten 14, 16 und 18 bleiben stehen.As soon as the user releases the handle 50 of the control lever 40, the level of the evaluation unit 66 drops back to zero and the switch in the switching unit 68 is opened. The signal flow from the sensors 58a, 58b to the central control unit is then interrupted and the travel units 14, 16 and 18 remain stationary.
Die Empfindlichkeit der Anordnung aus Griffstück 50 und Elektrode 62 mit der Auswerteeinheit 66 ist vorzugsweise einstellbar, so dass man die Anordnung auch so einstellen kann, dass eine Freigabe der Schalteinheit 68 auch dann erfolgt, wenn der Anwender z.B. einen dünnen Handschuh trägt, während andererseits eine Freigabe unterbleibt, wenn der Anwender das Griffstück 50 z.B. mit seinem Ellenbogen berührt, der mit einer Jacke oder einem Pullover bekleidet ist. Auf diese Weise lassen sich also bestimmte Zustände exakt differenzieren.The sensitivity of the arrangement of handle 50 and electrode 62 with the evaluation unit 66 is preferably adjustable, so that the arrangement can also be set so that the switching unit 68 is released even if the user is wearing a thin glove, for example, while on the other hand no release occurs if the user touches the handle 50 with his elbow, for example, while wearing a jacket or a sweater. In this way, certain states can be differentiated precisely.
Es versteht sich in diesem Zusammenhang, dass die in Fig. 2 dargestellte Anordnung mit einem Griffstück 50 und einer Elek-It is understood in this context that the arrangement shown in Fig. 2 with a handle 50 and an electronic
trode 62 nur beispielhaft zu verstehen ist. In diesem Bereich können selbstverständlich Sensoren unterschiedlichster Art eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Sensoren einer Art, die selbsttätig ein Erfassen des GriffStücks 50 erfassen, ohne dass z.B. ein Schalter betätigt werden muss. Dies kann auch auf induktivem Wege, durch optische Reflektion oder dgl. geschehen.trode 62 is only to be understood as an example. In this area, sensors of the most varied types can of course be used. Particularly preferred are sensors of a type that automatically detect the gripping piece 50 without, for example, a switch having to be operated. This can also be done inductively, by optical reflection or the like.
Für die Verarbeitung der beiden Signale, nämlich einmal von der Elektrode 62 und zum anderen von den Sensoren 58a, 58b sind im Wesentlichen zwei Konzepte bevorzugt:For the processing of the two signals, namely from the electrode 62 and from the sensors 58a, 58b, essentially two concepts are preferred:
Bei einem ersten Konzept ist die gesamte in Fig. 2 dargestellte Anordnung in den Steuerhebel 40 integriert. Dann entsteht eine Einheit, bei der die der Auslenkung des Steuerhebels 40 proportionalen Signale nur dann (über die Leitung 70) abgegeben werden, wenn der Steuerhebel 40 in definierter Weise, also üblicherweise durch Erfassen mit der bloßen Hand, ausgelenkt wird. Diese Alternative ermöglicht es, bei vorhandenen Koordinatenmessgeräten einfach den Steuerhebel auszutauschen, um durch die vorliegende Neuerung erzielbaren Vorteile zu implementieren.In a first concept, the entire arrangement shown in Fig. 2 is integrated into the control lever 40. This creates a unit in which the signals proportional to the deflection of the control lever 40 are only emitted (via line 70) when the control lever 40 is deflected in a defined manner, i.e. usually by grasping it with the bare hand. This alternative makes it possible to simply replace the control lever in existing coordinate measuring machines in order to implement the advantages achievable through this innovation.
Bei einer zweiten Alternative befinden sich die Auswerteeinheit 66 und die Schalteinheit 68 hingegen in der zentralen Steuereinheit, beispielsweise der Steuereinheit 36 gemäß Fig. 1, wobei in diesem Falle die Auswerteeinheit 66 sowie die Schalteinheit 68 vorzugsweise im Bedienpult 38 untergebracht sind. Dann wird das Signal von der Elektrode 62 mittels Software verarbeitet. Wenn der Steuerhebel 40 ein Signal liefert, das einer Auslenkung entspricht, erkennt die Software durch das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein eines Signals von der Elektrode 62, ob die Auslenkung des Steuerhebels durch dieIn a second alternative, the evaluation unit 66 and the switching unit 68 are located in the central control unit, for example the control unit 36 according to Fig. 1, in which case the evaluation unit 66 and the switching unit 68 are preferably located in the control panel 38. The signal from the electrode 62 is then processed by software. If the control lever 40 delivers a signal that corresponds to a deflection, the software recognizes from the presence or absence of a signal from the electrode 62 whether the deflection of the control lever is due to the
Hand des Anwenders oder unbeabsichtigt erfolgt ist. Die Verknüpfung der Signale geschieht dann wiederum über eine Software, die unterschiedliche Sicherungskonzepte ermöglicht, beispielsweise ein verzögertes Ansprechen, ein nach Anwendern individualisiertes Ansprechen und dgl. mehr. Allerdings muss bei dieser zweiten Variante in die Steuerung des Koordinatenmessgerätes eingegriffen werden, was bei der erstgenannten Variante nicht der Fall ist.The signals are then linked via software that allows for different security concepts, such as delayed response, response tailored to the user, and so on. However, with this second variant, the control of the coordinate measuring machine must be intervened in, which is not the case with the first variant.
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