DD292966A5

DD292966A5 - MEASURING DEVICE

Info

Publication number: DD292966A5
Application number: DD33882290A
Authority: DD
Inventors: Elmar Welte; Richard Rackl; Walter Zimmermann
Original assignee: Diehl Gmbh U. Co.,De
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-08-14
Also published as: DE3908760A1; EP0387776A3; DE3908760C2; EP0387776A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Meszeinheit fuer eine 3-D-Messung mit einem Staender 2, an dem ein Mesztaster 12 mittels eines elektromotorisch angetriebenen Schlittens 11 hoehenverschiebbar angeordnet ist. Erfindungsgemaesz ist zusaetzlich zu dieser Hoehenverschiebung der Mesztaster 12 zusammen mit dem Staender 2 an Fuehrungen 19, 27 in den X- und Y-Koordinaten innerhalb eines Wegerfassungssystems bewegbar. Ferner ist der Staender 2 um eine vertikale Achse 23 drehbar, die durch den Antastkopf 13 des Mesztasters 12 geht. Fig. 2{3-D-Messung; Meszeinrichtung; Mesztaster; Hoehenverschiebung; verdrehbarer Mesztasterstaender; Wegerfassungssystem; Anlastkopf}The invention relates to an improved measuring unit for a 3-D measurement with a stand 2, on which a Mesztaster 12 is arranged vertically displaceable by means of an electric motor driven carriage 11. In accordance with the invention, in addition to this elevation displacement, the stylus 12 is movable together with the pedestal 2 on guides 19, 27 in the X and Y coordinates within a path detection system. Further, the stator 2 is rotatable about a vertical axis 23 which passes through the probe head 13 of the Mesztasters 12. Fig. 2 {3-D measurement; Meszeinrichtung; Mesztaster; Height shift; rotatable measuring station stands; Position Detection System; Anlastkopf}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung mit einem Ständer, an dem ein einen Meßtaster tragender und elektromotorisch angetriebener Schlitten höhenverschiebbar angeordnet ist.The invention relates to a measuring device with a stand on which a sensor carrying a probe and electric motor driven carriage is arranged vertically displaceable.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Aus der DE 31 09856 C2 ist eine solche Meßeinrichtung als Höhenmeßgerät bekannt. Bei diesem bekannten Höhenmeßgerät übt der Meßtaster in Meßposition auf eine Meßstelle eine Meßkraft aus. Der Meßtaster ist am Schlitten starr angebracht. Die konstante Meßkraft wird durch eine dem Elektromotor nachgeschaltete Magnetfeldkupplung erzeugt. Durch diese Meßeinrichtung ist ein bestimmter Meßbereich nur in der Z-Koordinateneinrichtung abfahrbar. Die Verschiebung des Höhenmeßgerätes auf dem Meßtisch ist einstellbar und erfolgt in der Praxis auf Luftkissen, welches durch eine integrierte, batteriebetriebene Pumpe erzeugt wird. Das bekannte Höhenmeßgerät ist mit einem Tischrechner drahtlos über Infrarotlicht verbunden.From DE 31 09856 C2, such a measuring device is known as a height measuring device. In this known altimeter the probe exerts a measuring force in the measuring position on a measuring point. The probe is rigidly mounted on the carriage. The constant measuring force is generated by a magnetic coupling connected downstream of the electric motor. By means of this measuring device, a specific measuring range can only be traveled in the Z-coordinate device. The displacement of the Höhenmeßgerätes on the measuring table is adjustable and is done in practice on air cushion, which is generated by an integrated, battery-powered pump. The known height measuring device is connected to a desktop computer wirelessly via infrared light.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, unter Beibehaltung einer einfachen und leichten Handhabung weitere Einsatzmöglichkeiten anzubieten.The aim of the invention is to offer further uses while maintaining a simple and easy handling.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßmöglichkeiten der eingangs genannten Meßeinrichtung auf zusätzliche Koordinatenwerte zu erweitern, ohne den Freiheitsgrad der Antastung einzuschränken.The invention has for its object to extend the measurement capabilities of the aforementioned measuring device to additional coordinate values, without limiting the degree of freedom of probing.

Erfindungsgemäß wird die Augabe dadurch gelöst, daß der Ständer der Meßeinrichtung an Führungen in die X- und Y-Koordinatenrichtungen innerhalb eines Wegerfassungssystems bewegbar und um eine vertikale Achse, die durch den Antastkopf des Meßtasters geht, drehbar ist.According to the invention the Augabe is achieved in that the stator of the measuring device on guides in the X and Y coordinate directions within a Wegerfassungssystems movable and about a vertical axis passing through the probe of the probe, is rotatable.

Erfinderische Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 6.Inventive embodiments can be found in the subclaims 2 to 6.

Ausgehend von dem bekannten Höhenmeßgerät wird mit den erfinderischen Merkmalen eine vielfältige Anwendung und dadurch eine Erweiterung der Meßmöglichkeiten auf zusätzliche Koordinatenwerte erreicht. Diese neue Meßeinrichtung mit einer hinreichenden Genauigkeit im Werkstattbereich besitzt ein flexibles und eventuell erweiterbares Meßvolumen. Die neue Meßeinrichtung erlaubt das Messen von Raumkoordinaten in einem relativ großen Meßvolumen, wobei der Meßtisch als Arbeitsplatte dient und insbesondere eine bedienungssichere Handhabung durch eine manuelle Antastung der X- und Y-Koordinaten zusätzlich zu der motorisch abfahrbaren Z-Koordinate erlaubt. Dadurch ist eine manuelle bzw. halbautomatische, allseitige Antastung eines Werkstückes mit einfachen Mitteln erreicht worden.Starting from the known height measuring device, a versatile application and thereby an extension of the measuring possibilities to additional coordinate values is achieved with the inventive features. This new measuring device with a sufficient accuracy in the workshop area has a flexible and possibly expandable measuring volume. The new measuring device allows the measurement of space coordinates in a relatively large measuring volume, the measuring table serves as a worktop and in particular a user-safe handling by manual probing of the X and Y coordinates in addition to the motor-retractable Z-coordinate allowed. As a result, a manual or semi-automatic, all-sided probing of a workpiece has been achieved by simple means.

Der Meßtaster kann sowohl ein starr eingebauter als auch ein schaltender oder ein messender Meßtaster sein.The probe can be both a rigid built-in as well as a switching or a measuring probe.

Die X- und Y-Koordinaten des Meßtasters werden im Prinzip mit Hilfe einer einfachen Verlängerung des Höhenmeßgerätes auf ein Meßsystem, welches auf Präzisionsführungen achsparallel bewegt werden kann, übertragen. Dabei bleibt die Meßeinrichtung um eine vertikale Achse drehbar, die durch den Tastpunkt des Meßtasters verläuft.The X and Y coordinates of the probe are transmitted in principle by means of a simple extension of the height measuring on a measuring system which can be moved axially parallel on precision guides. In this case, the measuring device remains rotatable about a vertical axis which extends through the touch point of the probe.

Gegenüber dem Stand der Technik werden mit dieser neuen Meßeinrichtung die Vorteile erzielt, daß auf der Basis eines Höhenmeßgerätes auch die Koordinaten eines Meßpunktes bestimmt werden können. Ferner wird durch die manuelle Antastung der sonst bei 3-D-Meßmaschinen notwendige hohe Schulungsaufwand vermieden, weil das Basiswissen eines Facharbeiters bei dieser Meßeinrichtung auch für 3-D-Messungen ausreicht. Schließlich bietet der Aufbau der Meßeinrichtung ein variables Meßvolumen. Der Freiheitgrad der Antastung ist nicht eingeschränkt.Compared to the prior art, the advantages achieved with this new measuring device, that on the basis of a Höhenmeßgerätes also the coordinates of a measuring point can be determined. Furthermore, by manually probing the otherwise necessary in 3-D measuring machines high training costs avoided because the basic knowledge of a skilled worker in this measuring device is sufficient for 3-D measurements. Finally, the structure of the measuring device offers a variable measuring volume. The degree of freedom of probing is not limited.

Ausführungsbeispieleembodiments

In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigenIn the drawing, an example of the invention is shown. Show it

Fig. 1: eine Meßeinrichtung, teilweise im Schnitt entsprechend der Linie l-l in Figur 2 Fig. 2: eine Seitenansicht der Meßeinrichtung, teilweise im SchnittFig. 1: a measuring device, partly in section along the line l-l in Figure 2 Fig. 2: a side view of the measuring device, partly in section

Fig.3: eine Draufsicht auf die Meßeinrichtung gemäß dem Pfeil III in Figur 2.3 is a plan view of the measuring device according to the arrow III in Figure 2.

Die Meßeinrichtung 1 besteht aus einem Ständer 2, welcher mit seinem Fuß 3 auf einem Meßtisch 4 bewegbar ist. Für eine leichte Verschiebung des Ständers 2 sorgt ein einstellbares Luftkissen zwischen der Unterseite des Fußes 3 und dem Meßtisch 4, welches durch eine integrierte und batteriebetriebene Pumpe 5 erzeugt wird.The measuring device 1 consists of a stand 2, which is movable with his foot 3 on a measuring table 4. For a slight displacement of the stator 2 provides an adjustable air cushion between the underside of the foot 3 and the measuring table 4, which is generated by an integrated and battery-powered pump 5.

Durch einen im Ständer 2 vorgesehenen Elektromotor 6 auf einer Halteplatte 7 wird ein Antriebsrad 8 angetrieben, welches ein Band oder ein Kabel 9 über eine obere Umlenkrolle 10 bewegt. Das Band 9 ist mit einem Schlitten 11 fest verbunden, der den wahlweise starren, schaltenden oder messenden Meßtaster 12 mit dem Antastkopf 13 aufnimmt.By a provided in the stator 2 electric motor 6 on a support plate 7, a drive wheel 8 is driven, which moves a belt or a cable 9 via an upper guide roller 10. The band 9 is fixedly connected to a carriage 11 which receives the optional rigid, switching or measuring probe 12 with the probe head 13.

Der Meßtisch 4 ruht auf Füßen 14. An den Außenseiten oder an den Füßen des Meßtisches 4 sind Stützstäbe 15 befestigt, die in ihren Bereichen oberhalb des Kopfes des Ständers 2 einen umlaufenden Rahmen 16 aus waagerecht angeordneten Längsstreben 17 und Querstreben 18 aufweisen. Parallel zu den Längsstreben 17 und im Abstand zu diesen sind in der X-Koordinate Führungen 19 aus einem Rundprofil angeordnet. Anstelle des Rundprofils sind selbstverständlich beliebig andere Querschnitte, wie beispielsweise vieleckige Querschnitte möglich.The measuring table 4 rests on feet 14. On the outer sides or at the feet of the measuring table 4 support rods 15 are fixed, which in their areas above the head of the stand 2 has a peripheral frame 16 of horizontally arranged longitudinal struts 17 and cross struts 18. Parallel to the longitudinal struts 17 and at a distance to these guides 19 are arranged from a round profile in the X-coordinate. Of course, any other cross sections, such as polygonal cross sections are possible instead of the round profile.

Im Kopfbereich des Ständers 2 der Meßeinrichtung 1 ist eine Mitnahmevorrichtung 20 befestigt, die in Richtung des Meßtasters 12 mit einem Arm oder Ausleger über den Ständer 2 hinausragt und eine Bohrung 21 aufweist, deren Längsachse 22 in der vertikalen Achse 23 verläuft, die durch den Antastkopf 13 des Meßtasters 12 geht. In die Bohrung 21 der Mitnahmevorrichtung 20 ragt ein Bolzen 24 eines Führungskopfes 25 ein. Dadurch ist der Ständer 2 um die Achse 22 der Zapfen-Bohrung-Verbindung frei drehbar, ohne daß durch diese Drehung eine Verschiebung von Koordinaten im Antastkopf 13 erfolgt. Der Führungskopf 25 besetzt 2 parallel zueinander beabstandete Führungsbohrungen 26 für die Aufnahme von Führungen 27 in der ersten Koordinateneinrichtung. Diese Führungen weisen an ihren Stirnenden jeweils ein Führungsgehäuse 28 auf, welches mit Gehäusebohrungen 29 für die Aufnahme der Führungen 19 in der zweiten Koordinatenrichtung vorgesehen sind. Diese beschriebene Konstruktion erlaubt eine Bewegung des Ständers 2 der Meßeinrichtung 1 in der ersten Koordinatenrichtung über die Führungen 27 und eine Bewegung in der zweiten Koordinatenrichtung über die Führungen 19. Beide Koordinatenrichtungen und damit auch beide Führungen 19 und 27 sind rechtwinklig zueinander angeordnet. Zusätzlich zu diesen Bewegungen in den X- und Y-Koordinatenrichtungen ist eine Drehung des Ständers 2 um die vertikale Achse 23 möglich. In den Führungsgehäusen 28 befinden sich Leseköpfe 30, die mit inkrementalen Maßstäben 31 in Wirkverbindung stehen. Ein weiterer Maßstab 32 ist parallel zu den Führungen 27 angeordnet und wird von einem Lesekopf 33 im Führungskopf 25 beaufschlagt. Über die Leseköpfe 30 und 33 und in Verbindung mit den inkrementalen Maßstäben 31 und 32 sind die Verfahrwege des Ständers 2 der Meßeinrichtung in den Koordinatenrichtungen X und Y meßbar.In the head region of the stator 2 of the measuring device 1, a driving device 20 is fixed, which protrudes in the direction of the probe 12 with an arm or arm on the stand 2 and has a bore 21, the longitudinal axis 22 extends in the vertical axis 23, passing through the probe head 13 of the probe 12 goes. In the bore 21 of the driving device 20 projects a bolt 24 of a guide head 25 a. As a result, the stand 2 is freely rotatable about the axis 22 of the pin-hole connection, without a shift of coordinates in the probe head 13 takes place by this rotation. The guide head 25 occupies 2 parallel spaced guide holes 26 for receiving guides 27 in the first coordinate device. These guides have at their front ends in each case a guide housing 28, which are provided with housing bores 29 for receiving the guides 19 in the second coordinate direction. This construction described allows a movement of the stator 2 of the measuring device 1 in the first coordinate direction on the guides 27 and a movement in the second coordinate direction on the guides 19. Both coordinate directions and thus both guides 19 and 27 are arranged at right angles to each other. In addition to these movements in the X and Y coordinate directions, rotation of the stator 2 about the vertical axis 23 is possible. In the guide housings 28 are read heads 30, which are in incremental scales 31 in operative connection. A further scale 32 is arranged parallel to the guides 27 and is acted upon by a reading head 33 in the guide head 25. Via the read heads 30 and 33 and in conjunction with the incremental scales 31 and 32, the travel paths of the stand 2 of the measuring device in the coordinate directions X and Y are measurable.

Anstelle der inkrementalen Meßsysteme können am Führungskopf 25 ebenso auch Laserinterferometer 34 an den vier Seiten vorgesehen sein. Diese Laserinterferometer 34 stehen mit Spiegelflächen 35 in Verbindung, die in der Y-Koordinate dann für die dort befestigten Maßstäbe 31 eingesetzt werden.Instead of the incremental measuring systems, laser interferometers 34 may also be provided on the four sides on the guide head 25. These laser interferometers 34 are connected to mirror surfaces 35, which are then used in the Y-coordinate for the scales 31 fixed there.

Selbstverständlich ist es möglich, daß sowohl in der X- als auch in der Y-Koordinate jeweils nur ein inkrementaler Maßstab bzw. nur ein Spiegel für den Einsatz des Laserinterferometers vorgesehen ist.Of course, it is possible that in both the X and the Y coordinate only one incremental scale or only one mirror is provided for the use of the laser interferometer.

Die Laserinterferometer 34 bzw. die Leseköpfe 30 und 33 sind mit einer Meßwertauswerteeinheit 36 und einer Anzeigeeinheit 37 verbunden. Diese Konfiguration ist in Figur 3 stark schematisiert dargestellt.The laser interferometers 34 and the read heads 30 and 33 are connected to a Meßwertauswerteeinheit 36 and a display unit 37. This configuration is shown in highly schematic form in FIG.

Claims

1. Measuring device with a stand on which a measuring probe carrying and electric motor driven carriage is arranged vertically displaceable, characterized in that the stator (2) on guides (19,27) movable in the X and Y coordinate directions within a path detection system and about a vertical axis (23) passing through the probe head (13) of the probe (12) is rotatable.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the guides (19,27) above the measuring table (4) are provided approximately in the head region of the stator (2).

3. Measuring device according to claims 1 and 2, characterized in that on the upper end side of the stator (2) has a driving device (20) is provided, which via a pin-hole connection (21,24) with a guide head (25). is connected, wherein the longitudinal axis (22) of the pin (24) and the bore (21) through the vertical axis of rotation (23) through the probing head (13) of the probe (12) extends, and that in the guide head (25) two spaced parallel Guide bores (26) are arranged for receiving the guides (27) which are connected at the end to guide housings (28) whose housing bores (27) arranged at right angles to the guide bores (26) receive the guides (19) in the second coordinate direction.

4. Measuring device according to claims 1 to 3, characterized in that the guides (19) of the second coordinate direction are connected to a frame (16) extending over support rods (15) on or on the measuring table (4) or his feet ( 14) is supported.

5. Measuring device according to claims 1 to 4, characterized in that parallel to the guides (19,27) incremental measuring rods (31,32) are provided with the read heads (30,33) in the guide housings (28) and in the guide head (25) are in operative connection, which pass the determined measured values in the X and Y coordinate directions to a Meßwertauswerteeinheit (36) and to a display unit (37).

6. Measuring device according to claims 1 to 4, characterized in that on at least two mutually perpendicular outer surfaces (38) of the guide head (25) Laser interferometer (34) are arranged, the light beams of mirror surfaces (35) are reflected, located on the frame (16) are in the X and Y coordinate directions, wherein the determined measured values are forwarded to a Meßwertauswerteeinheit (36) and to a display unit (37).