DD218667A1 - Koordinatenmessmaschine - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemaesse Koordinatenmessmaschine dient zur Vermessung ebener Schnitte gekruemmter Flaechen in karthesischen Koordinaten. Sie ist vorzugsweise anwendbar zur Pruefung nichtsphaerischer rotationssymmetrischer Flaechen, wie sie beispielsweise fuer optische Anwendungen benoetigt werden. Ziel und Aufgabe der Erfindung sind es, durch zweckmaessige Ausbildung und Funktionsweise des Tastsystems sowie des Bezugssystems einer derartigen Koordinatenmessmaschine eine Erhoehung der Messgenauigkeit und kurze Messzeiten zu erreichen. Bei einer Koordinatenmessmaschine, bei der der Pruefling relativ zu einem Tastsystem auf vorgewaehlte Werte der einen Koordinate positioniert wird, werden erfindungsgemaess die zugehoerenden Werte oder anderen Koordinate durch Antastung des Prueflings einerseits und eines zum Pruefling in fester Lage befindlichen Normals andererseits durch ein doppelseitig wirkendes Tastsystem gemessen. Dieses Tastsystem besteht aus einer Antastgruppe und einer Fuehrungsgruppe. Die Antastgruppe enthaelt zwei in unveraenderlichem Abstand voneinander befindliche Antastglieder, die der Antastung von Pruefling und Normal dienen. Die Antastgruppe ist mit einem Wegmesssystem gekoppelt, dass ihre Lage bei der Antastung des Prueflings sowie des Normals anzeigt. Die Fuehrungsgruppe transportiert die Antastgruppe vom Pruefling zum Normal. Fig. 1

Description

/J-

Rolf Riekher Berlin 22. 12« 1981

Dr. Heiner Lammert Arthur Ziemer

Zustellungsbevollmächtigt: Akademie der Wissenschaften der DDR Zentralinstitut für Optik und. Spektroskopie -' Patentbüro 1199 Berlin-Adlershof, Rudower. Chaussee

Koordinatenmeßmaschine

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Koordinatenmeßmaschine, die vorzugsweise zur Vermessung ebener Schnitte gekrümmter Flächen in karthesischen Koordinaten dient. Insbesondere kann die Koordinatenmeßmaschine eingesetzt werden für die Vermessung nichtsphärischer rotatlonssymmetrischer Flächen, wie sie z. B. für optische Anwendungen benötigt werden.

2aJAIi.1932,*9S-6-5.08v

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Koordinatenmeßvorrichtungen, bei denen die Genauigkeit der Meßergebnisse entscheidend mitbestimmt wird durch die .Führungselemente,·-welche die Meßbewegungen realisieren

(DS-PS 1 295 199, G 01 b, 5/00; DE-OS 1 543 313, G 01 b, 5/00; US-PS 3802 086, G 01 b, 5/20; GB-PS 1 452 280, G 01 B, 5/00).

Nachteilig ist dabei, daß die Führungsfehler der Führungselemente einerseits die Meßgenauigkeit direkt bestimmen, zum anderen aber auch bei Nichteinhaltung des Komparatorprinzips nach Abbe Fehler 1. Ordnung verursacht werden. Durch günstige Anordnung der. Führungselemente und Maßverkörperungen relativ zum Meßobjekt lassen sich ihre Auswirkungen auf die Meßgenauigkeit verringern. Jedoch läßt sich damit eine Grenze der erreichbaren Genauigkeit nicht unterschreiten, die durch die Qualität der Führungsele-. mente bestimmt wird.

Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit werden Kompensationssysteme für systematische F üb. rungs bahnfehl er eingesetzt.. Es ist ein Kompensationssystem bekannt, bei dem ein Korrekturlineal, dessen Richtung zur Ablaufrichtung des Meßwagens parallel oder unter geringem Winkel einstellbar angeordnet ist und das, von einem Tastbolzen angetastet, entsprechend der Neigung des Korrekturlineals im optischen Strahlengang des Meßsystems über Spiegeiverkippang einen gewissen Kompensationseffekt erzielt (Jenaer Rundschau 1978/6, S. 294-297).;. Nachteilig bei diesem Kompensationssystem ist, daß nur mit dem Meßweg linear anwachsende Abweichungen der Führungselemente kompensiert werden können.. Nichtlineare Abweichungen der Führungselemente können durch ein weiteres bekanntes Kompensationssystem korrigiert werden (DD-PS 98 366, G 01 b, 19/90).

Hierbei wird ein mechanisches Korrekturlineal,, dessen Profilabweichungen den Maschinenfehlern proportional sind, durch bewegliche Rollen- oder Hebelsysteme ange-.tastet, deren mechanische Bewegungen korrigierend in die optischen Meßsysteme eingreifen.

Nachteilig bei dieser Korrektur ist, daß die Genauigkeitsgrenze durch die schwierige Korrekturlinealherstellung, durch Hollbewegung zwischen Lineal und Tastglied und durch Führungsfehler der Hebelsysteme bestimmt wird. Es ist auch ein anderes Prinzip des'Ausgleichs der Fehler der Führungselemente bekannt (DE-OS 2 649 641 ,' G 01 B,5/00) Hier werden die Meßbewegungen entlang von Laserstrahlen geführt, die mit optischen Regeltastern angetastet -//erden und· damit. Korrekturwerte liefern. . .. Nachteilig bei diesem Prinzip ist, daß einerseits die erreichte Genauigkeit aurch einen Regelvorgäng begrenzt wird,' vermittels dessen ein Antastglied ständig am Laserstrahl entlang geführt werden muß, und andererseits nur Korrek- , turwerte gewonnen werden, die beim weiteren Meßvorgang berücksichtigt werden müssen,'zum-.Seispiel durch Nachsteuerung einer Maßstabsableseeinrichtung. ' Es ist ferner ein Führungssystem für ein Zweikoordinätenmeßsystem bekannt (Jenaer Rundschau 1979/2 S. 84-88), bei

-

dem der Genauigkeitseinfluß eines Kreuzschlittens auf die Positioniergenauigkeit weitgehend ausgeschaltet ist durch Festlegung der Führung mittels optischer Antastung von Strichplatten, die gleichzeitig als Meßsysteme dienen. Dieses Prinzip hat die Nachteile, daß die Strichplatten zweidimensional die Ausdehnung des gesamten Meßweges haben müssen, daß hohe Anforderungen an ihre Genauigkeit und Anordnung gestellt sind. Verbleibende systematische Fehler müssen mit Rechnersystemen kompensiert werden. Bei einer anderen bekannten Zweikoordinatenmeßanordnung sind Lineale vorhanden, die bei Schlittenverschiebungen angetastet werden, wobei die gewonnenen Meßwerte zur Korrektur verwendet werden. ^!

(Preprint ÜCRL-82 450 Lawrence Livermore Laboratory, March 15, 1979 for submitted to "Precision Engeneering" "Design of a new error-corrected coordinate-measuring' machine", Bryan, Carter, USA ).

Nachteilig ist dabei, daß die Kompensation der Führungsfehler durch Lageänderung des Prüflings relativ zu den Meßsystemen erfolgt.

Zusammenfassend stellen .sich folgende !lachteile oei den bekannten Kocrdinatenmeßvorrichtungen heraus:

1 . Führungselementefehler können entweder nicht erfaßt werden, oder sie'werden .erfaßt durch Korrekturgrößen, die. entweder zur Lageänderung des Prüflings relativ zu den Meßsystemen oder zur nachfolgenden rechnerischen Kompensation verwendet werden.

2. In Verbindung mit einem inkrementalen ',Yegmeßsystem können auftretende Fehler sich auf alle nachfolgenden Meßwerte fortpflanzen, insbesondere bei. einer Vielzahl von Meßwerten.

Ziel der Erfindung ' - ' -

Ziel der Erfindung ist es, bei Vermeidung der genannten Nachteile insbesondere eine Erhöhung der Meßgenauigkeit bei kurzen Meßzeiten zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt" die Aufgabe zugrunde, eine Koordinatenmeßmaschine zu schaffen, bei der durch zweckmäßige Ausbildung und Funktionsweise des Tastsystems sowie des Bezugssystems Meßfehler weitgehend ausgeschaltet werden. Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Koordinatenmeßmaschine, bei der der Prüfling relativ zu einem Tastsystem auf^; vorgewählte Werte der einen Koordinate positioniert wird,· errindungsgemaß die zugehörenden Werte der anderen

Koordinate gemessen, werden durch Antastung des Prüflings einerseits und eines mit dem Prüfling fest verbundenen materiellen oder optisch dargestellten Normals anderer-" seits mittels eines doppelseitig wirkendes Tastsystems. Dabei besteht dieses Tastsystem aus einer Antastgruppe und aus einer Pührungsgruppe. Die Antastgruppe enthält zwei Antastglieder, die der Antastung von Prüfling und Normal dienen und die sich in festem unveränderlichem Abstand voneinander befinden. Die Antastgruppe ist mit einem Wegmeßsystem gekoppelt, welches die'genaue Lage der Antastgruppe bei der Antastung des Prüflings' einerseits und des Normals andererseits anzeigt. Die Führungsgruppe dient dem Transport der Antastgruppe vom Prüfling zum Normal.

Als Normal kann sowohl eine materiell ausgebildete Bezugsfläche als auch eine optisch dargestellte Gerade dienen. Im Fälle einer-ebenen Bezugsfläche wird die Lage von Prüfling und Bezugsfläche dabei so gewählt, daß die ebene Bezugsfläche weitgehend parallel zur Translationsrichturg des Schlittens-und rechtwinklig zur Translations richtung des Antastsystems angeordnet ist. Der Prüfling wird zu der Bezugsfläche so angeordnet, daß seine zu vermessende Fläche der ebenen Bezugsfläche des Ebenheitsnormals zugekehrt ist und im Falle einer rotationssymmetrischen Fläche die Rotationsachse des Prüflings auf der Bezugsfläche weitgehend rechtwinklig steht. , , Anstelle des Ebenheitsnormals als Bezugsfläche wird, sofern es für die Gewinnung der Meßwerte zweckmäßig ist, auch erfindungsgemäß ein Normal mit einer sphärischen oder zylindrischen Bezugsfläche verwendet, die der zu vermessenden Prüfiingsfläche zugekehrt ist und die mit dem Prüfling fest verbunden· ist. Im Falle einer sphärischen Bezugsfläche erfolgt diese Verbindung derart, daß bei rotationssymmetriseheη Prüflingen der Krümmungsmittelpunkt der Bezugsfläche auf der Rotationsachse des~ Prüflings liegt. Im Falle einer zylindrischen Bezugsfläche wird diese so angeordnet, daß

ihre Zylinderachse rechtwinklig auf der Ebene des Schnittes steht, der durch die Achse des Antastsystems' und durch die Translationsrichtung des Schlittens bestimmt wird. Der Prüfling wird zu der zylindrischen 3ezugsfiäche_i so angeordnet, daß im Falle einer bisymmetrischen Prüflings- fläche dessen Spiegelebene mit der Zylinderachse zusammenfällt. Bei der Bestimmung der Koordinatenmeßwerte-wird die bekannte Krümmung der sphärischen oder zylindrischen- Bezugsfiäclie berücksichtigt, .

Anstelle einer Bezugsfläche als materiell'.ausgebildetes !Tormal- kanil auch ein optisches Normal benutzt-werden, z»3. eine durch einen Laserstrahl dargestellte Gerade. Diese. Gerade ist in fester unveränderlicher Lage zum Prüfling und parallel zu dessen Translationsrichtung angeordnet. Dabei enthält die Antastgruppe des Tastsystems an ihrem einen Ende ein optisches (z, 3. lichtelektrisches) Antastglied, das bei definierter Lage zu dem Läserstrahl ein Signal liefert. Mit diesem Signal erfolgt die Registrierung des momentanen Meßwertstandes des mit der Antastgruppe .gekoppelten Wegmeßsystems. Dabei befindet sich das optische Antast.glied in einem festen Abstand zu' dem anderen Antast- · glied, das der Prüflingsantästung dient. , Die erfindungsgemäße Einführung einer Bezugsfläche oder einer optisch dargestellten Geraden als flormäl hat gegenüber bekannten Koordinatenmeßvorrichtungen den Vorteil, daß die Meßwerte nicht auf die Führungsbahn eines Schlittens bezogen werden, sondern auf ein normal- mit geometrisch definierter Form. Fehler der Führungsbahn oder der '-. Lagerung des bewegten Teiles wirken sich daher nicht direkt auf das Meßergebnis aus. Die Fehler des JTormal3 können hinreichend klein gehalten werden. Sine Kompensation der zufälligen und systematischen Führungsfehler ist nicht erforderlich. , Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit, anstelle der ebenen Bezugsfläche ein 'Normal mit sphärischer oder zylindrischer Bezugsfläche einzusetzen, wird eine-optimale Anpassung an den Prüfling erreicht, so daß die Meßwege klein

gehalten werden können.

Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Einführung eines Normals den Vorteil, daß bei Anwendung eines inkrernentalen Wegmeßsystems in jeder Prüflingsposition bei Antastung von Prüfling bzw. Bezugsfläche das Wegmeßsystem neu genullt werden kann, so daß für jeden Koordinatenpunkt die Differenz zwischen Besugsfläche und Prüfling unabhängig von vorausgehenden Meßpunkten gemessen wird. Eine F.ehlerfortpflanzung wird dadurch vermieden. Die Antastung von Prüfling und Normal erfolgt in der jeweiligen Prüflingsposition durch das vorgenannte doppelseitig wirkende Antastsystem, bestehend aus Antastgruppe und Führungsgruppe. '·

Die Antastgruppe ist erfindungsgemäß mit der Pührungs-r gruppe, über eine elastische Aufhängung verbunden, die so atisgebildet ist, daß sie nur, in der Antastrichtung .eine geringe Relativbewegung zwischen beiden Gruppen erlaubt. Diese elastische Aufhängung ermöglicht es, daß bei mechanischer Berührung von Prüfling oder Bezugsfläche durch die Antastgruppe die Führungsgruppe bis zu ihrer Stillsetzung noch einen geringen Weg zurücklegen kann. Die elastische Verbindung der Tastgruppe mit der Führungsgruppe wird erfindungsgemäß dazu benutzt, über die Relativlage von Antast- zu Führungsgruppe, die infolge der elastischen , Aufhängung ein Maß für die Meßkraft ist, bei jeweils definitiver Meßkraft - d.h.*definierter Relativlage von Antastgruppe zu Führungsgruppe - vermittels Gebern ein Signal für die Registrierung des Meßwertstandes einerseits und für die gleichzeitige Stillsetzung und anschließende Bewegungsumkehr der Führungsgruppe andererseits zu liefern. Der Antrie.ö der Führungsgruppe erfolgt erfindungsgemäß über einen oder mehrere pneumatische Arbeitszylinder, die luftgeschmiert ausgebildet sind, damit Stick-Slip-Freiheit durch die* quasi reibungsfreie Bewegung zwischen Kolben und Zylinder eine genaue Positionierung ermöglicht. Die oder der Arbeitszylinder sind parallel zur Führungseinrichtung ange-

ordnet. Sie werden einseitig beaufschlagt bei vertikaler Anordnung der Bewegungsrichtung, und zwar entgegen der 'Schwerkraftrichtung, und doppelt beaufschlagt bei horizontaler Anordnung. Bei vertikaler Anordnung ist durch die oder den Arbeitszylinder die Arbeit für die Beschleunigung einmal abzüglich (Abwärtsbewegung), einmal zuzüglich (Aufwärtsbewegung) der Schwerkraft auf die. Führungs- und Tastgruppe zu leisten. i3ei horizontaler Anordnung leisten die oder der Arbeitszylinder die ,Beschleunigungsarbeit in ' der jeweiligen Richtung zu gleichen Beträgen. Zur Verkürzung der Meßzeiten und zur Erhöhung der Meßgenauigkeit bewegt sich das Tastsystem mit einer Eilgeschwindigkeit. Erfindungsgemäß wird mit einem Vorsignalgeber ein Signal ausgelöst, das durch Veränderung der dem Arbeitszylinder zugeführten Lu'ftmenge eine solche negative Beschleunigung erwirkt, daß das Tastsystem zum Zeitpunkt •der Berührung mit dem Prüfling bzw. mit der Bezugsflache eine solche Schleichgeschwindigkeit hat., wie sie für den Antast-, und Meßprozeß notwendig ist. Der Vorsignalgeber hat einen dazu notwendigen zeitlichen Abstand zum Meßsignal.

Zur Vermeidung von Meßfehlern 1. Ordnung infolge von Kippverlagerungen der Führung sgruppe sind erfindungsgemäß sowohl das mit dem Tastsystem gekoppelte Wegmeßsystem als auch die Wirklinie des das Normal antastenden Tastgliedes fluchtend, angeordnet zu der Bewe.gungsbahn des der Prüf lings an tastung dienenden Tastgliedes. Das entspricht einer zweimaligen Einhaltung- des Abbe'sehen Komparationsprinzips. Dem Nach-. teil der bei nacheinander folgender Reihenanordnung notwendigen großen Baulänge wird"erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß das bei der Antastung der Bezugsfläche wirkende Antastglied gabelförmig ausgeoildet ist und die Bezugsfläche an zwei symmetrisch zur Bewegungsbahn des der Prüflingsantastung dienenden Tastgliedes gelegenen Punkten angetastet und daß die Bezugs fläche einen spal'tförmigen Durchbruch für einen Durchgang des Wegmeßsystems enthält. Damit überdecken sich die so entstandene Wirklinie des Bezugsflächenantastgliedes und das Wegmeßsystem.

Der Vorteil des eri'indungsgernäßen Antastsystems besteht darin, daß die Meßsignale in einer bestimmten relativen Lage zwischen Tast- und Führungssystem durch Geber ausgelöst werden. Der relativen Lage ist eine bestimmte Meßkraft zugeordnet, die unabhängig von der Antastgeschwindigkeit und anderen Einflußgrößen, zum Beispiel der Masse der Führungsgruppe, ist. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung kurze Meßzeiten und hohe Temperatur- ^; ,konstanz durch Vermeidung innerer Wärmequellen. Die Positionierung des Prüflings in der anderen Koordinate geschieht mit einem Translationsschlitten, der mit einem parallel zur Transiationsrichtung liegenden Wegmeßsystem gekoppelt ist. Es ist so angeordnet, daß in der Mitte - des Gesamtmeßbereichs in der Koordinate des Tastsystems das Abbe'sehe Komparatorprinzip für die Positionsmessung voll eingehalten wird. Dadurch werden die Fehler 1 . Ordnung durch Yerkippung des.Translationsschlittens ein Minimum. Brfindungsgemaß ist diese Bedingung auch eingehalten, wenn bei kleinen Prüflingen der gesamte Meßbereich nicht voll ausgenutzt wird^und zwar.durch eine Prüflingsaufnähmevorrichtung, die es mit einer Höhenabstimmung ermöglicht, 'den Prüfling so aufzunehmen, daß die Mitte des erforderlichen Meßbereiches (des Prüflings) mit der Mitte des gesamten Meßbereiches zusammenfällt. _: Die erfindungsgemäße Koordinatenmeßmaschine hat folgende < Funktion: . . ·

Zunächst wird der Prüfling mit der Aufnahme in seiner Lage zum Koordinatensystem der Meßmaschine justiert. Zur Meßwertgewinnung wird der> Prüfling in einem automatischen Arbeitsgang auf einen Sollwert mit dem Translations-, schlitten positioniert. Anschließend erfolgt die Messung des Abstandes zwischen dem angetasteten Prüflingspunkt und dem Hormal in einem Zyklus, in dem folgende Schritte nacheinander ablaufen: ^;

- Bewegung des Tastschlittens (Führungsgruppe mit Antas'tgruppe) in Richtung Prüfling mit Eil- und Schieichge- . schwindigkeit, - .

- ΊΟ -

- Nullung des Wegmeßsystems .beim Antasten des Prüflings, ausgelöst durch Signalgabe vom Geber im Antastsystem,*.

- entgegengesetzte Bewegung des Tastschlittens bis zur Signalgabe bei Antastung des Uormals,

- Registrierung des Meßwertes vom Meßwertgeber, beispielsweise mit einem Drucker,

-erneute Bewegungsumkehr des Tastschlittens in eine Ruhestellung, in der das Bezugssignal nicht mehr vom Taster berührt wird.

Anschließend kann automatisch eine erneute Positionierung des Translationsschlittens erfolgen.

Au sführungsbespiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Ih den zugehörigen Zeichnungen zeigen: '

Fig. 1: die perspektivische Darstellung einer Koordinatenmeßmaschine nach der Erfindung, '

Fig/ 2: die schematische Darstellung des Tastsystems der .. Koordinatenmeßmaschine nach Pig. 1 in Vorderansicht,

Fig. 3: die schematische Darstellung des Tastsystems nach Fig. 2 in Seitenansicht. .

Der Grundkörper 1 trägt auf Führungsschienen 2 den Translationsschlitten 3 mit dem Prüfling 6 und dem als Bezugsfläche 11 dienenden Ebenheitsnormal. Der Translations schlitten dient der Positionierung des Prüflings ifl x-Richtung. . ' ·

Weiterhin ist auf dem Grundkörper 1 an einer brückenartigen Konstruktion,im wesentlichen bestehend aus Stützen 9 und Brücke 10, das doppelseitig wirkende Tastgystem 12 als z-Meßsystem angeordnet. Dieses dient der Antastung des

Prüflings 6 einerseits und der 3ezugsfläche 11 andererseits in Richtung aer z-Koordinate. ' Das die Bezugsfläche 11 antastende Antastglied'15. ist als Tastgabel .ausgebildet und tastet die Bezugsfläche 11, hier als spaltförmig durchbrochenes Ebenheitsnormal ausgebildet, an zwei symmetrisch zur Bewegungsbahnmitte gelegenen Punkten an. In Fig. 1 ist der vordere Teil des Antastgliedes 15 erkennbar.

Der Prüfling 6 ist in einer Aufnahmevorrichtung 7 Defestigt, aie die Prüflingsvorrichtung zur Gesamtmeßvorrichtung ermöglicht, und zwar mit einem Schlitten 5 als Translation in y-Richtung und mit einer Kippvorrichtung 4 um aie y-Achse. ' /

Die Positioniervorrichtung für den Translationsschlitten 3 befindet sich unterhalb des Translationsschlittens 3 zwischen seinen· Führungsschienen 2 im Grundkörper 1. Seitlich ist eine Vorrichtung 8 zur Peinpositionierung angebracht. Außerdem sind in Fig. 1 die Anordnungen der MaßVerkörperungen für die x-Positionierung, ein inkrementaler Maßstab 18, und für die z-Messung ein Laserwegmeßsystem 17 an einer Brücke 10 befestigt, aie mit den Stützen 9 einen geschlossenen Kreis mit dem Grundkörper 1 bilden. Mit dem Translationsschlitten 3 werden der Prüfling 6, aer inkrementale Maßstab 18 gegenüber feststehendem Index sowie die Bezug'sflache 11 verschoben.

Pig·. 2 und 3 zeigen das doppelseitig wirkende Tastsystem in zwei Ansichten. Dieses Tastsystem.12 besteht aus dem vierseitig luftgeiagerten Schlitten 13, der Führungsgruppe, die durch zwei Arbeitszylinder 19 mit luftgeschmiertem Kolben 20 in vertikaler Richtung bewegt wird. Innerhalb dieses Schlittens ist die Tastergruppe 16 an zwei Blattfedern 23 aufgehängt. Sie wird bei Berührung des Prüflings nach oben, bei Berührung der Bezugsfläche 11 (Ebenheitsnonnal) nach unten ausgelenkt. Die induktiven Geber 24 markieren zwei Relativstellungen der Tastergruppe 16 gegenüber dem Tastschlitten, die einer bestimmten Meßkraft, verursacht durch das Blattfedergelenk, entsprechen. Sie liefern die Signale für die Registrierung der Meßwerte am

Laservvegmeßsystem 17 bei Antastung von.Prüfling 6 und Bezugsfläche 11 (Ebenheitsnormal). An der Tastergruppe 1-6 befindet sich auch der Reflektor 21 für das Laserwegmeßsystem 17· Der Vorsignalgeber 22 an der Tastergxuppe 16 dient der Umschaltung von Eil- auf Schleichgeschwindigkeit mittels Druckluftsteuerung für die pneumatischen Arbeitszylinder 19 bei der Prüflingsantastung.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   . Koordinatemneßmaschine, vorzugsweise zur Vermessung ebener Schnitte gekrümmter Flächen in karthesischen Koordinaten, insbesondere nichtsphärischer rotationssymmetrischer Flächen für z. B. optische Anwendungen, bei der Vermittels eines 'Translationsschlittens der Prüfling relativ, su einem Tastsystem auf vorgewählte

   '· 7/erte der einen Koordinate positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zugehörigen Werte der anderen Koordinate gemessen werden durch Antastung des Prüflings einerseits und eines mit dem Prüfling fest verbundenen materiellen oder optisch dargestellten Formals andererseits zeitlich nacheinander in der jeweiligen Prüflingsposition durch ein doppelseitig wirkendes Tastsystem, welches aus einer Antastgruppe

   und einer Führungsgruppe besteht, wobei die Antastgruppe, in festem unveränderlichem Abstand die der Antastung von Prüfling und Normal dienenden Antastglieder enthält und mit einem Wegemeßsystem gekoppelt ist, welches die genaue Lage der Antastgruppe bei der Antastung des Prüflings einerseits und des Normals andererseits anzeigt, und die Führungsgruppe den . Transport der Antastgruppe von der einen Stellung in die andere Stellung besorgt.

   Koordinatenmeßmaschine nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Normal eine materiell vorhandene weitgehend ideal ausgebildete aezugsflache ,ebener, sphärischer oder zylindrischer Form dient, die fest mit dem Prüfling verbunden und diesem zugekehrt ist und die im Falle einer ebenen Bezugsfläche weitgehend parallel zur Translationsrichtung des Schlittens und rechtwinklig

   -H-

   zur Translationsrichtung des Antastsystems angeordnet ist, wo frei im Falle einer sphärischen Bezügsfläche bei rotationssymnietrischen Prüflingen der Krümmungsmittelpunkt der Bezugsfläche auf der Rotationsachse des Prüflings liegt und im Falle einer zylindrischen Bezugsfläche die Zylinderachse rechtwinklig auf der Ebene des Schnittes steht, der durch die Achse des Antastsysteais und durch die Tran'slationsrichtung des Schlittens bestimmt wird, und bei bisymmetrischen Prüflingsflächen mit der Spiegelebene des Prüflings zusammenfällt, und daß bei¹ der Bestimmung der Koordinatenmeßwerte des Prüflings die bekannte Krümmung einer sphärischen· oder zylindrischen Bezugsfläche.berücksichtigt wird.

   Koordinatenmeßmaschine nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Normal eine optische 3ezugs- . gerade benutzt wird, die z. 3. durch einen Laserstrahl dargestellt wird, der in fester und unveränderlicher Lage zum Prüfling und parallel zu dessen 'Translationsrichtung angeordnet ist und die Antastgruppe des Tastsystems an ihrem einen Ende ein optisches, vorzugsweise * lichtelektrisches Antastglied enthält, welches Dei definierter Lage zu dem als Beaugsgerade dienenden Laserstrahl ein Signal liefert, mit dem die Registrierung des momentanen Meßwertstandes des mit -der Antastgrüppe gekoppelten. Wegmeßsystems erfolgt, wobei das optische Antastgiied sich in festem Abstand zu dem zweiten der Prüflingsantastung dienenden Antastglied befindet.

   Koοrdinatendelmaschine nach Punkt 1 bis 3 > dadurch gekennzeichnet, daß bei c&m Tastsystem die ·; Antastgruppe und die Pührungsgruppe über eine elastische Aufhängung miteinander verbunden sind, die nur in Antastrichtung eine geringe Relativbewegung zwischen beiden Gruppen, erlaubt, so. daß eine dynamische Antastung ermöglicht wird, indem bei Berührung von^y?rüfling oder Bezugsfläche durch die Antastgruppe die ?ünrungsgruppe noch einen kleinen Weg zurücklegen kann. . - . ''

   5» Koordinatenmeßmaschine nach Punkt 1 bis 4, -dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Tastsystem für mechanische Antastung die Relativlage zwischen Aritastgruppe und Führungsgruppe ein Maß für die Meßkraft ist, die die Tastglieder auf Prüfling bzw, Bezugsfläche bei der-Antastung ausüben und diese Reiativlage durch Geber kontrolliert wird, die jeweils bei einer bestimmten Relativlage, d.h. bei einer definierten Meßkraft, ein Signal liefern, mit dem sowohl eine. Registrierung des '· momentanen Meßwertstandes des mit der Antastgruppe gekoppelten Wegmeßsystems erfolgt als auch gleichseitig eine Stillsetzung und anschließende Bewegungsumkehr der Führungsgruppe ausgelöst wird.

   δ. Koordinatenmeßmaschine nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Führungsgruppe des Tastsystems durch einen oder mehrere pneumatische luftgeschmierte Arbeitszylinder erfolgt, die bei vertikaler Bewegungsrichtung unter Ausnutzung der Schwerkraft einseitig beaufschlagt sein können, bei horizontaler Bewegungsrichtung doppelseitig beaufschlagt sind.

   7. lioordinatenmeßaaschine nach Punkt 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastsystem auf seinem Weg zwischen Prüfling und Bezugsflache mit einer Eilgeschwindigkeit bewegbar ist, die vor dem Antastprozeß durch Vorsignalgeber von ZiI- auf Schleichgeschwindigkeit umgeschaltet wird, wobei die Torsignalgeber entsprechend einem solchen zeitlichen Abstand zum Meßsignal so angeordnet sind, daß die Zeit der negativen Beschleu-. ηigung ausreicht, unrdas lastsystem in die für dan Antastprozeß notwendige langsame Geschwindigkeit zu versetzen. . .

   Koordinatenmeßmaschine nach Punkt 1 bis 7, · dadurch· gekennzeichnet, daß die Maßverkörperung des ,mit dem Tastsystera gekoppelten Wegmeßsystems fluchtend zur Bewegungsbahn des der Prüflingsantastung dienenden Tastgliedes angeordnet, ist, so daß die Erfüllung des Komparatorprinzips nach Abbe gewährleistet ist.
2. 9. Koordinatenmeßmaschine nach Punkt 1, 2 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das.der Antastung der Bezugsfläche dienende Antastglied gabelförmig ausgebildet ist und die Bezugsfläche.an zwei symmetrisch zur Bewegungsbahn des der Prüflingsantastung dienenden . Tastgliedes gelegenen Punkt es antastet und daß die Bezugsfläche einen spaltförmigen Durchbrach für einen Durchgang des Wegmeßsystems enthält«
3. 10. Koordinatenmeßmaschine nach .hinkt 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die MaßVerkörperung des mit dem Translationsschlitten zur Positionierung des Prüflings relativ zum Tastsystem gekoppelten Wegmeßsystems parallel zur Translationsrichtung des Schlittens so angeordnet ist, daß sie in der Mittelstellung des Tastsystems

   das der Prüflingsantastung aienende Tastglied schneidet, um die Abweichungen vom Komparatorprinzip nach,Abbe klein zu halten··

   - Hi8r2U._ik„.Seiien Zeichnungen .