DD294337A5 - MEASURING DEVICE - Google Patents

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DD294337A5
DD294337A5 DD34032390A DD34032390A DD294337A5 DD 294337 A5 DD294337 A5 DD 294337A5 DD 34032390 A DD34032390 A DD 34032390A DD 34032390 A DD34032390 A DD 34032390A DD 294337 A5 DD294337 A5 DD 294337A5
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Joseph Zink
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Mauser-Werke Oberndorf Gmbh,De
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meszeinrichtung, insbesondere eine 3-D-Raumkoordinaten-Meszeinrichtung, mit einem Staender 2, an dem ein Mesztaster 10 hoehenverschiebbar an einem elektromotorisch angetriebenen Schlitten 9 angeordnet ist. Um ein erweitertes Meszvolumen zu erreichen und eine dreidimensionale Messung zu ermoeglichen, ist der Staender 2 in den X- und Y-Koordinaten frei bewegbar und um seine Laengsachse drehbar. Die Bewegungen des Staenders 2 auf dem Mesztisch 1 werden durch eine Wegerfassungseinrichtung erfaszt. Als Wegerfassungseinrichtung dient im bevorzugten Fall ein Laser-Interferometer 16, 17, 20 mit einer automatischen Nachfuehrregelung 26. Fig. 1{Raumkoordinaten; Meszeinrichtung; hoehenverschiebbarer Mesztaster; Staender; Mesztisch; Wegerfassungseinrichtung; Laser-Interferometer; automatische Nachfuehrregelung}The invention relates to a measuring device, in particular a 3-D spatial coordinate measuring device, with a stand 2, on which a Mesztaster 10 is arranged vertically displaceable on an electric motor driven carriage 9. In order to achieve an extended measurement volume and to enable a three-dimensional measurement, the stator 2 is freely movable in the X and Y coordinates and rotatable about its longitudinal axis. The movements of the stator 2 on the measuring table 1 are detected by a path detecting device. In the preferred case, a laser interferometer 16, 17, 20 with an automatic tracking control 26 serves as the path detection device. FIG. 1 {spatial coordinates; Meszeinrichtung; height-adjustable touch probe; Stand; Mesztisch; Position detection device; Laser interferometer; automatic follow-up control}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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

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

Eine Meßeinrichtung der vorgenannten Art ist als Höhenmeßgerät aus der DE 3109856C2 bekannt Dabei übt der an einem Schlitten starr angebrachte Meßtaster in Meßposition auf eine Meßstelle eine Meßkraft aus. Die konstante Meßkraft wird durch eine dem Elektromotor nachgeschaltete Magnetfeldkupplung erzeugt. Diese bekannte Meßeinrichtung erlaubt nur Messungen in der Z-Koordinatenrichtung. Die Verschiebung des Höhenmeßgerätes auf dem Meßtisch ist einstellbar und erfolgt in der Praxis auf Luftlagern bzw. Luftkissen, welche durch eine integrierte, batteriebetriebene Pumpe erzeugt werden. An das bekannte Höhenmeßgerät ist ein Tischrechner und eine Anzeigevorrichtung drahtlos über Infrarotlicht verbunden.A measuring device of the aforementioned type is known as a height measuring device from DE 3109856C2. In this case, the measuring probe rigidly mounted on a slide exerts a measuring force on a measuring point in the measuring position. The constant measuring force is generated by a magnetic coupling connected downstream of the electric motor. This known measuring device only allows measurements in the Z coordinate direction. The displacement of the height measuring device on the measuring table is adjustable and takes place in practice on air bearings or air cushions, which are generated by an integrated, battery-operated pump. To the known height measuring a desktop computer and a display device is wirelessly connected via infrared light.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung sind die Erweiterung der Einsatzmöglichkeit und ein erweitertes Meßvolumen.The aim of the invention are the extension of the possible use and an extended measuring volume.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter Beibehaltung der leichten Handhabung über die eindimensionale Messung hinaus auf eine dreidimensionale Messung erweitertThe invention has for its object to provide a measuring device of the type mentioned, which extends while maintaining easy handling on the one-dimensional measurement addition to a three-dimensional measurement

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ständer in den X- und Y-Koordinaten frei bewegbar und mit einer Wegerfassungseinrichtung in den X- und Y-Koordinaten ausgestattet istAccording to the invention the object is achieved in that the stand in the X and Y coordinates is freely movable and equipped with a path detection device in the X and Y coordinates

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der frei bewegliche und um seine Längsachse drehbare Ständer kopfseitig einen relativ zum Ständer drehbaren Aufsatz auf, der mit einem vom Ständer entfernt an einer Halteeinrichtung schwenkbar angeschlossenen Ausleger verbunden ist. Der Ausleger besitzt ein inkrementales Wegerfassungssystem in Verbindung mit einem am Ständer angeordneten Sensor, dessen Signalerfassung auf eine senkrechte Drehachse durch den Antastkopf des Meßtasters bezogen ist, wobei die Halteeinrichtung mit dem Ausleger einen Drehgeber aufweist, der ebenso wie dasAccording to a further feature of the invention, the freely movable and rotatable about its longitudinal axis stand on the head side a rotatable relative to the stand essay, which is connected to a remote from the stand to a holding device pivotally connected boom. The boom has an incremental path detection system in conjunction with a sensor arranged on the stator, the signal detection is based on a vertical axis of rotation by the probe head of the probe, wherein the holding device with the boom has a rotary encoder, as well as the

Wegerfassungssystem mit einem Sensor, einer Meßwerterfassungs- und Signalverarbeitungseinheit und einerPathfinding system with a sensor, a Meßwerterfassungs- and signal processing unit and a Anzeigeeinrichtung in Verbindung steht. Diese neue Meßeinrichtung mit einer hinreichenden Genauigkeit im WerkstattbereichDisplay device is connected. This new measuring device with a sufficient accuracy in the workshop area

besitzt ein flexibles und in die zusätzlichen Koordinaten X und Y erweitertes Meßvolumen. Dadurch erlaubt diese neuehas a flexible and in the additional coordinates X and Y extended measuring volume. This allows this new

Meßeinrichtung das Messen von Raumkoordinaten in einem relativ großen Meßvolumen, wobei der Meßtisch als ArbeitsplatteMeasuring device measuring spatial coordinates in a relatively large volume, the measuring table as a worktop

dient und eine bedienungssichere Handhabung durch eine manuelle Antastung der X- und Y-Koordinaten zusätzlich zu dermotorisch abfahrbaren Z-Koordinate gegeben ist. Dadurch ist eine manuelle bzw. halbautomatisch, allseitige Antastung desServes and safe handling by manually probing the X and Y coordinates in addition to the engine retractable Z coordinate is given. This is a manual or semi-automatic, all-sided probing of

Werkstückes mit einfachen Mitteln erreicht worden.Workpiece has been achieved by simple means. Die Wegerfassung mit dem Laser-Interferometer-System bietet außerdem den großen Vorteil, daß der Meßtisch von allen SeitenThe path detection with the laser interferometer system also offers the great advantage that the measuring table from all sides

und auch von oben beladbar ist. Ein weiterer grundsätzlicher Vorteil besteht darin, daß der Ständer des Höhenmeßgerätes bzw.der neuen Meßeinrichtung auf dem Meßtisch frei bewegbar ist und das jeweils eingesetzte Wegerfassungssystem die X- undand also from above can be loaded. Another fundamental advantage is that the stand of the altimeter or the new measuring device is freely movable on the measuring table and each used Wegerfassungssystem the X and

Y-Koordinaten in allen Bewegungsrichtungen exakt erfaßt Durch die automatische Nachführeinrichtung erreicht das LaserlichtY-coordinates in all movement directions exactly detected The laser light reaches through the automatic tracking device

den Spiegelaufsatz des Ständers in jeder Position. In dem eingesetzten Rechner werden die erfaßten Daten der Polar-the mirror attachment of the stand in every position. In the computer used, the recorded data of the polar

Koordinaten in entsprechende Längenmaße für die X- und Y-Koordinaten umgerechnet und in der Anzeigeeinheit sichtbarCoordinates converted into corresponding length measures for the X and Y coordinates and visible in the display unit

gemacht.made.

Im Falle des Einsatzes eines Laser-Interferometers sind sowohl eine Säule als auch zwei Säulen mit eingesetztem InterferometerIn the case of using a laser interferometer are both a column and two columns with inserted interferometer

einsetzbar.used.

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. Durch die Möglichkeit der manuellen Antastung wird der sonst üblicherweise bei 3-D-Meßmaschinen notwendige hoheDue to the possibility of manual probing the otherwise usually necessary in 3-D measuring machines high Schulungsaufwand vermieden, weil das Basiswissen eines Facharbeiters bei dieser Meßeinrichtung auch für 3-D-MessungenTraining effort avoided, because the basic knowledge of a skilled worker at this measuring device for 3-D measurements

bereits ausreicht. Der Freiheitsgrad der Antastung ist in keinem Fall eingeschränkt.already sufficient. The degree of freedom of touch is not limited in any case.

Ausführungsbeispieleembodiments In der Zeichnung sind Beispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigenIn the drawing, examples of the invention are shown. Show it

Fig. 1: eine Meßeinrichtung mit einem Laser-Interferometer in vereinfachter perspektivischer Ansicht Fig. 2: eine Meßeinrichtung mit einem Inkremental-Meßsystem in vereinfachter perspektivischer Ansicht.1: a measuring device with a laser interferometer in a simplified perspective view Fig. 2: a measuring device with an incremental measuring system in a simplified perspective view.

Auf einem Meßtisch 1 befindet sich eine Meßeinrichtung aus einem Ständer 2, der mit seinem Fuß 3 auf dem Meßtisch 1On a measuring table 1 is a measuring device of a stand 2, with his foot 3 on the measuring table. 1

bewegbar ist. Für eine leichte Verschiebung dieses Ständers 2 sorgt ein einstelbares Luftkissen zwischen der Unterseite desis movable. For a slight displacement of this stand 2 provides a adjustable air cushion between the bottom of the

Fußes 3 und dem Meßtisch 1, welches durch eine integrierte und batteriebetriebene Pumpe erzeugt wird.Foot 3 and the measuring table 1, which is generated by an integrated and battery-powered pump. Durch einen im Ständer 2 vorgesehenen Elektromotor 4 wird ein Antriebsrad 5 angetrieben, welches ein Band oder ein Zugseil 6By a provided in the stator 2 electric motor 4, a drive wheel 5 is driven, which is a band or a pull cable. 6

oder dergleichen unter Zwischenschaltung einer Magnetfeldkupplung 7 über eine obere Umlenkrolle 8 bewegt. Das Band 6 istmit einem Schlitten 9 fest verbunden, der den wahlweise starren, schaltenden oder messenden Meßtaster 10 mit demor the like with the interposition of a magnetic coupling 7 via an upper guide roller 8 moves. The belt 6 is fixedly connected to a carriage 9, which the optional rigid, switching or measuring probe 10 with the

Antastkopf 11 aufnimmt.Probe 11 receives. Der Meßtisch 1 ruht auf entsprechenden Füßen 12.The measuring table 1 rests on corresponding feet 12. Außerhalb des Meßtisches 1 ist eine Halteeinrichtung 13 angeordnet, die aus einer Säule besteht und kopfseitig eine relativ zuOutside the measuring table 1, a holding device 13 is arranged, which consists of a column and the head side a relative to

der Halteeinrichtung 13 um die Längsachse 15 schwenkbare Aufnahmeeinrichtung 14 für die Laserlichtquelle 16 und demteildurchlässigen Spiegel 17 aufweist. Die Aufnahmeeinrichtung 14 bzw. die Laserlichtquelle 16 ist mit einem Drehgeber 18verbunden, um die Winkeländerungen der Bewegung des Ständers 2 in bezug auf die Halteeinrichtung 13 exakt zu bestimmen.the holding device 13 about the longitudinal axis 15 pivotable receiving device 14 for the laser light source 16 and demtei pervious mirror 17 has. The recording device 14 or the laser light source 16 is connected to a rotary encoder 18 in order to precisely determine the angular changes of the movement of the stator 2 with respect to the holding device 13.

Aus der Laserlichtquelle 16 trifft ein Lichtstrahl 19 einen Ringreflektor 20, der auf der oberen Stirnfläche 21 des Ständers 2From the laser light source 16, a light beam 19 strikes a ring reflector 20, which on the upper end face 21 of the stator. 2

angebracht ist. Von diesem Reflektor wird der Lichtstrahl in Richtung des Pfeiles 22 zu dem teildurchlässigen Spiegel 17reflektiert und von dort einem Rechner 23mitVor-Rück-Zählerund Multiplikatoren zugeleitet. Mit dem Rechner 23 ist ferner eineis appropriate. From this reflector, the light beam is reflected in the direction of the arrow 22 to the partially transmitting mirror 17 and fed from there to a computer 23 with front-to-back counter and multipliers. With the computer 23 is also a

Meßwertauswerteeinrichtung 24 und eine Anzeigeeinheit 25 verbunden.Meßwertauswerteinrichtung 24 and a display unit 25 is connected. Um den Lichtstrahl 19 aus der Laserlichtquelle 16 ohne Winkelabweichung genau auf den Ringreflektor 20 senden zu können, istIn order to send the light beam 19 from the laser light source 16 without angular deviation exactly on the ring reflector 20 is

in der Halteeinrichtung 13 eine automatische Nachführregeleinrichtung 26 für die Laserlichtquelle 16 mit dem Spiegel 17 bzw.für die Aufnahmeeinrichtung 14 eingerichtet. Dadurch wird das Laser-Interferometer unmittelbar und exakt jeder Bewegung desin the holding device 13, an automatic tracking control device 26 for the laser light source 16 with the mirror 17 bzw.fürfür the receiving device 14 is set up. As a result, the laser interferometer is directly and accurately every movement of the

Ständers nachgeführt.Stander tracked. Es ist also möglich, entweder die Aufnahmeeinrichtung 14 zusammen mit den ortsfest eingesetzten Einrichtungen 16 und 17 zuIt is therefore possible to either the receiving device 14 together with the stationary inserted devices 16 and 17

drehen und die Drehung in Winkelgraden zu erfassen oder stattdessen nur die Laserlichtquelle 16 und/oder den Spiegel 17 zudrehen und die Drehung zu messen. In beiden Fällen wird die Drehung durch die automatische Nachführregelung 26 bewirkt.rotate and detect the rotation in degrees, or instead turn off only the laser light source 16 and / or the mirror 17 and measure the rotation. In both cases, the rotation is effected by the automatic tracking control 26.

Wie in Figur 1 angedeutet worden ist, besteht die Möglichkeit des Einsatzes einer zweiten Halteeinrichtung 13.1 mit einemAs has been indicated in Figure 1, there is the possibility of using a second holding device 13.1 with a Laserinterferometer 16.1 und 17.1 sowie allen Einrichtungen entsprechend der Halteeinrichtung 13.Laser interferometer 16.1 and 17.1 and all devices according to the holding device 13th Da der Ständer 2 um seine Längsachse 27 drehbar ist, ist es erforderlich, daß die Drehachse durch den Ringreflektor 20Since the stator 2 is rotatable about its longitudinal axis 27, it is necessary that the axis of rotation through the ring reflector 20th

gleichzeitig durch die senkrechte Achse 28 durch den Antastkopf 11 des Meßtasters 10 geht.simultaneously through the vertical axis 28 through the probe 11 of the probe 10 goes.

In Figur 2 ist eine Meßeinrichtung anderer Bauart dargestellt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1FIG. 2 shows a measuring device of a different type, with identical elements having the same reference numerals as in FIG. 1

versehen sind. Die Antriebseinrichtung, bestehend aus dem Elektromotor, der Magnetfeldkupplung und dem Getriebe, ist indem Ständer 2 in gleicher Weise wie in Figur 1 eingebaut. Diese Antriebseinrichtung ist in Figur 2 der Einfachheit halber nichteingezeichnet worden. Der Ständer 2 ist um seine Längsachse 27 drehbar. Er besitzt einen Aufsatz 29, der relativ um eineare provided. The drive device, consisting of the electric motor, the magnetic field clutch and the transmission, is installed in the stator 2 in the same way as in FIG. This drive device has not been marked in FIG. 2 for the sake of simplicity. The stator 2 is rotatable about its longitudinal axis 27. He has an essay 29, the relatively one

Achse 30 zum Ständer 2 drehbar ist Auf dem Aufsatz 29 befindet sich eine Halteeinrichtung 31 für die Aufnahme einesAxis 30 to the stand 2 is rotatable On the top 29 is a holding device 31 for receiving a Sensors 32 und eines Verbindungsarmes 33, der teleskopartig ineinander verschiebbar ist und ein inkremmentalesSensor 32 and a connecting arm 33 which is telescopically slidable and an inkremmentales Meßsystem 34 aufweist. Der Verbindungsarm ist kopfseitig mit der Halteeinrichtung 13 schwenkbar über einen Zapfen 35Measuring system 34 has. The connecting arm is the head side with the holding device 13 pivotally via a pin 35th

verbunden. Ferner befindet sich in der Halteeinrichtung 13 ein Drehgeber 18, welcher die Schwenkbewegung desconnected. Further, in the holding device 13, a rotary encoder 18, which controls the pivoting movement of the

Verbindungsarms 33 erfaßt und an den Rechner 23 zur Bestimmung der Längenmaße in den X- und Y-Koordinaten weitergibt.Verbindungsarms 33 detected and passes on to the computer 23 for determining the length dimensions in the X and Y coordinates. Mit der Recheneinheit 23 ist ferner der Sensor 32 mit dem inkrementalen Meßsystem 34 verbunden. Außerdem sind an demThe computing unit 23 further connects the sensor 32 to the incremental measuring system 34. In addition, at the Rechner 23 eine Meßwertauswerteeinheit 24 und eine Anzeigeeinheit 25 angeschlossen. Die Signalerfassung des Sensors 32 istComputer 23 a Meßwertauswerteeinheit 24 and a display unit 25 connected. The signal detection of the sensor 32 is

immer auf die senkrechte Drehachse 28 durch den Antastkopf 11 des Meßtasters 10 bezogen.always related to the vertical axis of rotation 28 through the probing head 11 of the probe 10.

Bei einer Bewegung des Ständers 2 auf dem Meßtisch 1 führen der Ständer 2 und der Aufsatz 29 relative Drehbewegungen zueinander durch. Der Verbindungsarm 33 schwenkt dabei jeweils um die Achse 35, wobei die jeweilige Winkeländerung durch den Drehgeber 18 aufgenommen wird. Gleichzeitig kann eine Verschiebung des Verbindungsarms 33 in den Pfeilrichtungen 36 oder 37 stattfinden. Diese geradlinien Bewegungen des Verbindungsarmes 33 werden von dem Sensor über das Wegerfassungssystem 34, welches aus einem Glasmeßstab bestehen kann, aufgenommen.During a movement of the stator 2 on the measuring table 1, the stator 2 and the attachment 29 perform relative rotational movements relative to one another. The connecting arm 33 pivots in each case about the axis 35, wherein the respective angle change is received by the rotary encoder 18. At the same time, a displacement of the connecting arm 33 in the directions of arrows 36 or 37 take place. These straight line movements of the link arm 33 are received by the sensor via the path detection system 34, which may be a glass gauge.

Claims (4)

1. Meßeinrichtung mit einem Ständer, an dem ein einen Meßtaster tragender, elektromotorisch angetriebener Schlitten höhenverschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (2) in den X- und Y-Koordinaten frei bewegbar und mit einer Wegerfassungseinrichtung in den X- und Y-Koordinaten eingerichtet ist.1. measuring device with a stand on which a measuring probe carrying, electric motor driven carriage is arranged vertically displaceable, characterized in that the stator (2) in the X and Y coordinates freely movable and with a path detection device in the X and Y. Coordinates is set up. 2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (2) auf seiner oberen Stirnfläche (21) mit einem Ringreflektor (20) versehen ist, dessen vertikale Drehachse (28) durch den Antastkopf (11) des Meßtasters (10) geht, wobei der Ringrefektor (20) mit zumindest einer vom Ständer (2) entfernten Laserlichtquelle (16) mit optischen Einrichtungen (17) und einer Nachführregeleinrichtung (26) sowie einer Signalverarbeitungseinrichtung (25,24,23) in Wirkverbindung steht.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the stator (2) on its upper end face (21) with a ring reflector (20) is provided, the vertical axis of rotation (28) through the probe head (11) of the probe (10) in which the ring refector (20) is in operative connection with at least one laser light source (16) remote from the stator (2), with optical devices (17) and a tracking control device (26) and a signal processing device (25, 24, 23). 3. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachführregeleinrichtung (26) für den Laserlichtstrahl (19) der Laserlichtquelle (16) aus einem Drehgeber (18) gebildet ist, dessen Winkelwerte ständig einer Steuerungseinrichtung (26,23) zufließen, welche den Laserlichtstrahl (19) bei Bewegungen des Ständers (2) in den X- und Y-Koordinaten nachführt.3. Measuring device according to claims 1 and / or 2, characterized in that the tracking control device (26) for the laser light beam (19) of the laser light source (16) from a rotary encoder (18) is formed, whose angle values are constantly a control device (26,23 ), which tracks the laser light beam (19) during movements of the stator (2) in the X and Y coordinates. 4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der frei bewegliche und um seine Längsachse drehbare Ständer (2) kopfseitig einen relativ zum Ständer (2) drehbaren Aufsatz (29) aufweist, der mit einem vom Ständer (2) entfernt an einer Halteeinrichtung (13) schwenkbar angeschlossenen Ausleger (33) verbunden ist, welcher ein inkrementales Wegerfassungssystem in Verbindung mit einem am Ständer (2) angeordneten Sensor (32) besitzt, dessen Signalerfassung auf eine senkrechte Drehachse (28) durch den Antastkopf (11) des Meßtasters (10) bezogen ist, wobei die Halteeinrichtung mit dem Ausleger (33) einen Drehgeber (18) aufweist, der ebenso wie das Wegerfassungssystem mit Sensor (32) mit einer Meßwerterfassungs- und Signalverarbeitungseinheit (23,24) sowie einer Anzeigeeinrichtung (25) in Verbindung steht.4. Measuring device according to claim 1, characterized in that the freely movable and rotatable about its longitudinal axis stand (2) at the head has a relative to the stator (2) rotatable attachment (29) with one of the stand (2) remote from a holding device (13) pivotally connected arm (33) is connected, which has an incremental path detection system in conjunction with a stator (2) arranged sensor (32) whose signal detection on a vertical axis of rotation (28) by the probe head (11) of the probe ( 10), wherein the holding device with the arm (33) has a rotary encoder (18), which as well as the path detection system with sensor (32) with a Meßwerterfassungs- and signal processing unit (23,24) and a display device (25) in combination stands.
DD34032390A 1989-05-05 1990-05-03 MEASURING DEVICE DD294337A5 (en)

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