DE20317487U1

DE20317487U1 - Koordinatenmessgerät

Info

Publication number: DE20317487U1
Application number: DE20317487U
Authority: DE
Original assignee: Leitz Messtecknik GmbH
Current assignee: Hexagon Metrology GmbH
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2013-11-14

Abstract

Koordinatenmessgerät mit einem Tastkopf mit Lagern für eine Tasteraufnahme, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens ein Lager (2, 10, 17, 20, 21) einen in oder an dem Lager (2, 10, 17, 20, 21) angeordneten Sensor (13) und/oder Schaltmittel (12) aufweist, oder dass die Tasteraufnahme (4) eine von einem Mittelpunkt der Tasteraufnahme (4) beabstandet angeordnetes Betätigungselement (23) aufweist, das als ein einen Sensor (13) und/oder Schaltmittel (12) betätigbares Betätigungselement (23) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät mit einem Tastkopf mit Lagern für eine Tasteraufnahme.
Zum Stand der Technik gehören Koordinatenmessgeräte mit Tastköpfen, die eine mechanische Schnittstelle aufweisen, die es erlaubt., unterschiedliche Tasterkonfigurationen automatisch einzuwechseln. Dies spart Messzeit ein und erhöht das Spektrum der möglichen Messaufgaben.
Die Schnittstelle besteht üblicherweise aus drei Lagern am Tastkopf und einer so genannten Tasteraufnahme mit den entsprechenden Gegenlagern zu den Lagern.
Die Lager sind so ausgeführt, dass sie alle sechs mechanischen Freiheitsgrade in kinematisch definierter Weise festlegen. In die Tasteraufnahme werden die benötigten Taster eingeschraubt. Die Gegenlager an der Tasteraufnahme, welche zum Beispiel aus jeweils einer Kugel bestehen, setzen sich in die entsprechenden Lager am Tastkopf. Eine Haltevorrichtung fixiert die Tasteraufnahme mit den Gegenlagern in den Lagern des Tastkopf es. Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, im Bereich der Haltevorrichtung einen Sensor vorzusehen, mit dem detektiert werden kann, ob an dem Tastkopf eine Tasteraufnahme angeordnet ist oder nicht.
Diese zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass mit diesem Sensor nicht erkannt werden kann, ob die Tasteraufnahme korrekt in den Lagern des Tastkopfes sitzt. Ein unkorrekter Sitz der Tasteraufnahme am Tastkopf führt zu fehlerhaften Messergebnissen.
Die Gefahr, dass die Tasteraufnahme nicht korrekt am Tastkopf sitzt, ist zum einen beim automatischen Wechsel von Tasteraufnahmen gegeben. Besonders groß ist sie zum anderen jedoch beim Wechsel von Hand.
Die zum Stand der Technik gehörenden Sensoren, die im Bereich der Haltevorrichtung vorgesehen sind, sind häufig als Annäherungssensoren, zum Beispiel induktive oder kapazitive Sensoren ausgebildet. Diese Sensoren erkennen zwar die Anwesenheit der Tasteraufnahme, nicht aber deren korrekten Sitz. Für die Auswertung der Signal- und Kennlinieneinstellung solcher Sensoren sind aufwändige elektronische Schaltungen notwendig.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Koordinatenmessgerät mit einem Tastkopf anzugeben, mit dem der korrekte Sitz der Tasteraufnahme auf einfache Art und Weise geprüft werden kann.
Dieses technische Problem wird durch ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, dass wenigstens ein Lager des Tastkopf es einen in oder an dem Lager angeordneten Sensor aufweist oder ein Schaltmittel, welches den Sensor betätigt, ist es möglich zu überprüfen, ob die Gegenlager der Tasteraufnahme korrekt in den Lagern des Tastkopfes angeordnet sind.
Vorteilhaft ist der Sensor als Mikroschalter ausgebildet. Der Sensor wird durch ein in der Tasteraufnahme angeordnetes Gegenlager mittelbar oder unmittelbar betätigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Schaltmittel in Form eines Hebels vorgesehen. Der Hebel ist in dem Lager angeordnet und wird bei Anordnung eines Gegenlagers in dem Lager verschoben. Durch die Verschiebung des Hebels wirkt dieser auf den Sensor und betätigt diesen.
Hierdurch erfasst der Sensor, ob ein Gegenlager in dem Lager angeordnet ist. Wird der Hebel nicht oder nicht über einen vorbestimmten Weg verschoben, sitzt das Gegenlager nicht korrekt in dem Lager.
Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da lediglich der Hebel in dem Lager anzuordnen ist. Es ist auch möglich, den Sensor selbst in dem Lager anzuordnen. Dies ist jedoch relativ aufwändig.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensor oder das Schaltmittel, beispielsweise der Hebel wenigstens annähernd mittig in dem Lager angeordnet. Häufig sind die Gegenlager als Kugeln ausgebildet. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Sensor oder das Schaltmittel mittig in dem Lager angeordnet ist, da in diesem Fall die Kugel zentriert auf den Sensor oder den Hebel wirkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor oder das Schaltmittel außerhalb der Kontaktfläche zwischen dem Lager oder dem Gegenlager angeordnet. Die Anordnung in der Kontaktfläche ist nachteilig, da hierdurch die Kontaktfläche und der Sitz unbestimmt wird.
Beispielsweise ist aus diesem Grunde bei einem Planlager der Sensor oder das Schaltmittel vorteilhaft nicht mittig, sondern radial nach außen verschoben in der Ebene des Planlagers vorgesehen.
Als Lager für eine Tasteraufnahme werden häufig drei Lager vorgesehen, die jeweils unterschiedlich, nämlich als Planlager, V-Lager oder Trippellager ausgebildet sind. In diesem Fall ist es ausreichend, wenn in zwei Lagern ein Sensor oder ein Schaltmittel vorgesehen ist. Vorteilhafterweise sind dann die Sensoren oder Schaltmittel in dem V-Lager und Trippellager angeordnet. Ist der Sitz in zwei Lagern korrekt, ist er auch zwangsläufig im dritten Lager korrekt. Das bedeutet, dass bei drei Lagern lediglich zwei Lager mit einem Sensor oder einem Schaltmittel versehen sein müssen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Sensoren oder Schaltmittel für die Sensoren von den Lagern beabstandet anzuordnen. Um den korrekten Sitz der Tasteraufnahme detektieren zu können, ist es erforderlich, dass die Sensoren und/oder Schaltmittel hierzu vom Mittelpunkt der Tasteraufnahme beabstandet angeordnet sind. Vorteilhaft sind sie in der Nähe der Lager vorgesehen. Auch für diese Detektion gilt, dass es vorteilhaft ist, wenn wenigstens zwei Sensoren und/oder Schaltmittel vorgesehen sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Tastkopfes mit Lagern nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Tastkopf mit Tasteraufnahme im Längsschnitt;
2 einen Sensor mit Schalthebel eines Lagers;
3 ein V-Lager mit Schalthebel in perspektivischer Ansicht;
4 ein Trippellager mit Schalthebel in perspektivischer Ansicht;
5 ein Lager mit zwei Rollen mit Schalthebel in perspektivischer Ansicht;
6 ein Lager mit drei Kugeln mit Schalthebeln in perspektivischer Ansicht;
7 ein geändertes Ausführungsbeispiel eines Tastkopfes mit Tasteraufnahme im Längsschnitt.
1 zeigt einen Tastkopf (1) mit Lagern (2). Gegenlager (3) einer Tasteraufnahme (4), in der ein Taster (5) eingeschraubt ist, sind in den Lagern (2) angeordnet. Die Lager (3) weisen jeweils eine Kugel (16) auf, die sich in jeweils ein Lager (2) setzt. Eine Haltevorrichtung (6) im Tastkopf (1) zieht die Aufnahme (4), die eine Einrastvorrichtung (7) für die Haltevorrichtung (6) aufweist, mit einer definierten Kraft in die drei Lager (2). Diese Art der Lagerung erlaubt einen sehr präzisen und hoch reproduzierbaren Sitz der Tasteraufnahme (4) am Tastkopf (1). Dies ist zwingend nötig, um bei Messungen mit unterschiedlichen Tastern Bezüge zwischen ihnen bilden zu können.
Die erfindungsgemäße Anordnung detektiert die korrekte Verbindung der Teile direkt in den jeweiligen Lagern (2).
Gemäß 2 ist diese Detektion beschrieben. In 2 ist eine Platte (11) des Tastkopf es (1) dargestellt. In dem Tastkopf (1) ist ein V-Lager (10) vorgesehen. In dem Lager (10) ist ein Stift (12) integriert, der auf eine Schaltnocke (14) eines Schalters (13) wirkt. Der Stift (12) liegt in einer Bohrung (18) in der Platte (11) eines Tastkopfunterteiles und wird dort geführt. Eine Feder (15), die zwischen einem Stift (12a) und der Tastkopfplatte (11) wirkt, zieht den Stift (12a) von dem Schalter (13) und der Schaltnocke (14) weg. Bei senkrechter Anordnung des Tastkopfes (1) reicht das Eigengewicht des Stiftes (12) und die Federkraft des Schalters (13) aus, um ihn bei unbesetztem Lager (10) nach unten zu schieben.
Sitzen die Kugeln (16) des Gegenlagers (3) der Tasteraufnahme (4) korrekt im Lager (10), so wird der Stift (12) nach oben gedrückt und über seinen abgewinkelten Teil (12a), der aus der Tastkopfwand (11) ragt, der Schalter (13) über die Schaltnocke (14) betätigt. Die Auswertung des Schaltsignals liefert eine Information über den Zustand des Lagers (10). Die Schaltschwelle lässt sich durch Verschieben der Position des Schalters (13) oder Verändern der Länge des Stiftes (12) einstellen. Dadurch ist die Positionsdetektion der Gegenlager (16) im Lager (10) sehr genau möglich. Ein Abgleich einer Sensorkennlinie entfällt.
3 zeigt ein V-Lager (10) mit dem Stift (12), der mittig in dem V-Lager (10) angeordnet ist. Der Stift (12) ist außerhalb der Kontaktfläche zwischen der Kugel (16) und dem Lager (10) angeordnet.
Gemäß 4 ist ein Trippellager (17) dargestellt, welches wiederum den Stift (12) aufweist.
5 zeigt ein aus Rollen gebildetes Lager (20). Der Stift (12) ist zwischen den Rollen (19) angeordnet.
6 zeigt ein Lager (21), welches drei Kugeln (22) aufweist. Zwischen den Kugeln (22) ist der Stift (12) angeordnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Anwesenheit einer Tasteraufnahme und deren korrekter Sitz am Tastkopf in den drei Lagern erkannt wird. Die Detektion erfolgt direkt am Lagerort.
Um einen korrekten Sitz der Tasteraufnahme (4) erkennen zu können, sind mindestens zwei der drei Lager (2) (1) an dem Tastkopf (1) zu überwachen. Sitzen die Gegenlager (3) in zwei Lagern (2) richtig, so ist auch das dritte Lager korrekt in seinem Sitz angeordnet. Das heißt, dass ein eventuell vorhandenes Planlager (drittes Lager), das schwer mit einem Stift auszurüsten ist, nicht unbedingt mit der beschriebenen Anwesenheit und Sitzerkennung ausgerüstet sein muss.
Die Zustandsauswertung über einen Schalter gestaltet sich einfacher als bei Sensoren, bei denen Kennlinien mit Hilfe von elektronischen Schaltungen ausgewertet werden müssen.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, dass sie durch den Wegfall einer aufwändigen Auswertung und die Verwendung einfacher Schalter preiswerter als die zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtungen ist.
7 zeigt einen Tastkopf (1) mit Stiften (12) und Schaltnocken (23). Beim korrekten Sitz der Tasteraufnahme (4) drücken die Schaltnocken (23) den Stift (12) in Richtung des Pfeiles (A). Hierdurch werden Sensoren, wie in 2 dargestellt, betätigt.
Der Durchmesser der Schaltnocke (23) und der Durchmesser des Stiftes (12) sind so klein ausgebildet, dass sich der Schaltnocken (23) und der Stift (12) nicht berühren, wenn sich die Lager (2) und die Gegenlager (16) außerhalb ihres Fangbereiches befinden. Unter Fangbereich wird hier derjenige laterale Abstand von Lager und Gegenlager verstanden, bei dem die korrekte Position durch Selbstzentrierung der Lagerstelle gerade noch sicher erreicht wird. Befinden sich die Lager (2) und Gegenlager (16) außerhalb ihres Fangbereiches, werden die Stifte (12) von den Schaltnocken (23) nicht betätigt, so dass der Schalter (13) kein Signal erhält und hierdurch feststellbar ist, dass der Sitz der Tasteraufnahme (4) an dem Tastkopf (1) nicht korrekt ist.

Bezugszahlen

1: Tastkopf
2: Lager
3: Gegenlager
4: Tasteraufnahme
5: Taster
6: Haltevorrichtung
7: Einrastvorrichtung
10: V-Lager
11: Tastkopfplatte
12: Stift
12a: abgewinkeltes Ende des Stiftes (12)
13: Schalter
14: Schaltnocke
15: Feder
16: Kugel des Gegenlagers (3)
17: Trippellager
18: Bohrung
19: Rollen
20: Rollenlager
21: mit Kugeln versehenes Lager
22: Kugeln
23: Schaltnocken
A: Pfeil

Claims

Koordinatenmessgerät mit einem Tastkopf mit Lagern für eine Tasteraufnahme, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens ein Lager (2, 10, 17, 20, 21) einen in oder an dem Lager (2, 10, 17, 20, 21) angeordneten Sensor (13) und/oder Schaltmittel (12) aufweist, oder dass die Tasteraufnahme (4) eine von einem Mittelpunkt der Tasteraufnahme (4) beabstandet angeordnetes Betätigungselement (23) aufweist, das als ein einen Sensor (13) und/oder Schaltmittel (12) betätigbares Betätigungselement (23) ausgebildet ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) als Mikroschalter ausgebildet ist.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) als ein durch ein in der Tasteraufnahme (4) angeordnetes Gegenlager (3) mittelbar oder unmittelbar betätigbarer Sensor (13) ausgebildet ist.
Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (12) als ein durch das Gegenlager (3) der Tasteraufnahme (4) betätigbarer Hebel (12) ausgebildet ist, und dass der Sensor (13) als ein durch den Hebel (12) schaltbarer Sensor (13) ausgebildet ist.
Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) oder das Schaltmittel (12) wenigstens annähernd mittig in dem Lager (2, 10, 17, 20, 21) angeordnet ist.
Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) oder das Schaltmittel (12) außerhalb der Kontaktfläche zwischen dem Lager (2, 10, 17, 20, 21) und dem Gegenlager (3, 16) angeordnet ist.
Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei von drei Lagern (2, 10, 17, 20, 21) jeweils einen Sensor (13) und/oder ein Schaltmittel (12) aufweisen.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Abstand des wenigstens einen Betätigungselementes (23) vom Mittelpunkt der Tasteraufnahme (4) ungefähr dem radialen Abstand der Lager (2, 10, 17, 20, 21) vom Mittelpunkt entspricht.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Betätigungselemente (23) vorgesehen sind, und dass die wenigstens zwei Betätigungselemente (23) jeweils den gleichen radialen Abstand vom Mittelpunkt der Tasteraufnahme (4) aufweisen.
Koordinatenmessgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Betätigungselementes (23) und der Durchmesser des Schaltmittels (12) derart ausgebildet sind, dass das Betätigungselement (23) und das Schaltmittel (12) als ausschließlich dann miteinander kontaktierendes Betätigungselement (23) und Schaltmittel (12) ausgebildet sind, wenn die Lager (2, 10, 17, 20, 21) und die Gegenlager (3, 16) innerhalb ihres Fangbereiches angeordnet sind.