DE10030570A1

DE10030570A1 - Verfahren zum schnellen Lösen eines Taststiftes von einem Tastkopf eines Koordinatenmessgerätes sowie Koordinatenmessgerät zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10030570A1
Application number: DE2000130570
Authority: DE
Inventors: Rene Theska; Heinz-Eckhard Habermehl; Jan Neumann
Original assignee: Brown und Sharpe GmbH
Current assignee: Hexagon Metrology GmbH
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2002-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Lösen eines Taststiftes von einem Tastkopf eines Koordinatenmessgerätes, bei dem eine im Koordinatenmessgerät und/oder im Tastkopf vorgesehene Sensoreinrichtung eine Kollision erkennt, bei dem ein Signal zur automatischen Freigabe des Taststiftes gegeben wird, bei dem das elektrische Signal in einen mechanischen Auslöseimpuls umgesetzt wird, und bei dem die Freigabe des Taststiftes erfolgt. DOLLAR A Für die Freigabe ist in dem Koordinatenmessgerät eine entsprechende Vorrichtung, welche als Energiespeicher ausgebildet ist, vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Lö sen eines Taststiftes von einem Tastkopf eines Koordinaten messgerätes sowie ein Koordinatenmessgerät zur Durchführung des Verfahrens.

Die Verfahrgeschwindigkeit von Koordinatenmessgeräten wird heutzutage immer schneller, da sich bei kürzeren Mess zeiten die Anzahl der Werkstücke, die vermessen werden kön nen, erhöht.

Durch das schnellere Verfahren tritt das Problem auf, dass der Bremsweg bei möglichen Kollisionen immer länger wird. Hier ist es erforderlich, den Tastkopf zu schützen.

Gemäß dem Stand der Technik (EP 0 548 328 B1) ist ein Tastkopf bekannt, bei dem ein Taster mittels Magnetkraft am Tastkopf gelagert ist. Im Kollisionsfalle wird die Magnet kraft überwunden, und der Taster löst sich von dem Tast kopf. Dieser zum Stand der Technik gehörende Tastkopf hat den Nachteil, dass nur sehr leichte Taster, beispielsweise bis zu einem Gewicht von 20 Gramm, verwendet werden können. Schwerere Taster werden beim normalen Antastvorgang durch die Magnetkraft nicht gehalten. Damit im Kollisionsfall jedoch ein Lösen des Tasters erfolgt, darf die Haltekraft eine gewisse Grenze nicht übersteigen.

Dieser zum Stand der Technik gehörende Tastkopf hat darüber hinaus den Nachteil, dass die Schnittstelle zwi schen Taster und Tastkopf durch die begrenzte Haltekraft "weich" ausgebildet ist.

Ein weiterer Nachteil dieses zum Stand der Technik ge hörenden Tastkopfes besteht darin, dass eine passive Frei gabe im Kollisionsfall erfolgt. Das bedeutet: Wird die Hal tekraft von der äußeren Kraft überschritten, löst sich der Taster. Ein Einstellen der Haltekraft und damit der im Kollisionsfalle auf den Taster wirkenden maximalen Kraft ist nicht oder nur durch Austausch des Magneten möglich.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren und ein Koordinatenmessgerät anzugeben, bei dem der Tastkopf trotz einer hohen Verfahr geschwindigkeit auch im Falle von Kollisionen geschützt ist bei gleichzeitig hohen Haltekräften des Taststiftes.

Dieses technische Problem wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch das Koordinaten messgerät mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst.

Dadurch, dass gemäß der Erfindung die Taststiftauf nahme an dem Tastkopf derart ausgebildet ist, dass der Taststift im Falle einer Kollision sehr schnell freigegeben wird, ist der Tastkopf im Kollisionsfall gut geschützt.

Das bedeutet, dass die Taststiftaufnahme aus der üblichen Dreipunktauflage sehr rasch gelöst wird.

Dadurch, dass gemäß der Erfindung eine aktive Freigabe des Tastkopfes erfolgt, ist es möglich, eine an sich starre Verbindung zwischen einem Tastkopf und einem Taststift sehr schnell zu lösen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Kollisionskraft, bei der der Taststift gelöst werden soll, einstellbar ist, da die Sensoreinrichtung eine Kollision erkennt, und anschließend das von der Sensoreinrich tung ausgesendete elektrische Signal in einen mechanischen Auslöseimpuls umgesetzt wird.

Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise als Wegmess einrichtung, als Beschleunigungssensor, als Drucksensor oder dergleichen ausgebildet sein.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, beliebige Taster an dem Tastkopf anzuordnen und den Tastkopf im Kollisions falle trotzdem zu schützen, dadurch, dass nach wie vor eine starre Verbindung zwischen dem Tastkopf und dem Taststift gegeben ist.

Für das rasche Öffnen ist vorteilhaft eine pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbare Vorrichtung vorgesehen. Die Vorrichtung kann aus einem pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbaren Kolben ausgebildet sein. Zur Ansteuerung des pneumatischen Kolbens ist vorteilhaft wenigstens ein Gasgenerator vorgesehen.

Die Vorrichtung kann jedoch auch einen Energiespeicher in Form einer Sprengpille (Gasgenerator) oder wenigstens einer vorgespannten Feder aufweisen, die im Kollisionsfalle die Taststiftaufnahme sehr schnell freigibt.

Es ist auch möglich, dass die Vorrichtung wenigstens einen Zugmagneten, wenigstens ein Piezoelement, wenigstens ein magnetostriktives oder elektrostatisches Element auf weist.

Wie bereits ausgeführt, kann die Vorrichtung eine Art Airbagsystem vorsehen. Hierbei wird eine so genannte Sprengpille (Gasgenerator) oberhalb des Kolbens, an dem wiederum ein Haken zum Spannen der Taststiftaufnahme ange ordnet ist, vorgesehen. Diese Sprengpille oder Sprengpillen können im Millisekundenbereich auf ein Volumen von zehn Ku bikzentimetern einen Druck von bis zu fünf bar erzeugen. Im Falle einer Kollision kann hierdurch der Taststift explo sionsartig freigegeben werden. Im Falle einer Kollision kann hierdurch die Verbindung zwischen dem Taststift und dem Tastkopf sehr schnell freigegeben werden, indem das Gas Druck auf eine mechanische Vorrichtung ausübt, beispiels weise auf den Kolben mit dem Haken, der im normalen Antast fall die Taststiftaufnahme in ihren Lagern fixiert.

Allgemein gesagt, ist es gemäß der Erfindung erforder lich, einen Energiespeicher vorzusehen, der die Energie im Kollisionsfalle spontan freisetzt.

Die im Tastkopf und im Koordinatenmessgerät vorhande nen Sensoreinrichtungen erlauben gemäß der Erfindung die Erkennung einer Kollision. Mittels der Bearbeitung dieser Signale lassen sich Kriterien jeweils passend zum individu ellen Taster für eine Kollisionserkennung automatisch be stimmen und überwachen. Zu diesen Kriterien gehören: Aus lenkung, Biegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Wird eine Kollision erkannt, wird ein Signal zur me chanischen Freigabe der Taststiftaufnahme gegeben. Die Um setzung des elektrischen Signals in eine mechanische Frei gabe kann dabei auf verschiedene Arten geschehen:

- Ansteuerung eines pneumatischen oder hydraulischen Kol bens über ein Ventil;
- Ansteuerung wenigstens eines Zugmagneten, wenigstens ei nes Piezoelementes, wenigstens eines magnetostriktiven Elementes oder wenigstens eines elektrostatischen Ele mentes;
- Ansteuerung eines pneumatischen Kolbens über einen Gas generator (Sprengpille).

Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum schnellen Lösen eines Taststiftes mit einem externen Gasgenerator im Schnitt;

Fig. 2 eine Vorrichtung zum schnellen Lösen eines Taststiftes mit einer Feder im Schnitt;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum schnellen Lösen eines Taststiftes mit einer Sprengpille (Gasgene rator) im Schnitt;

Fig. 4 eine Darstellung einer mechanischen Verbin dung Tastkopf-Taststift im Schnitt.

Fig. 1 zeigt ein Koordinatenmessgerät (1) mit einem Tastkopf (2), an dem über eine Taststiftaufnahme (3) ein Taststift (4) angeordnet ist. Die Taststiftaufnahme (3) ist mit einer an sich bekannten Dreipunktlagerung (5) an dem Tastkopf (2) angeordnet. Ein Haken (6) zieht mittels Feder kraft einer Feder (7) die Taststiftaufnahme (3) in Richtung des Pfeiles (A) und fixiert diese in der Dreipunktlagerung (5).

Zum schnellen Lösen der Taststiftaufnahme (3) von dem Tastkopf (2) ist ein Gasgenerator (8) vorgesehen, der über ein Ventil (9) im Falle einer Kollision blitzartig eine Druckerhöhung in einem Raum (10) bewirkt. Das Ventil (9) wird über einen Rechner (11) gesteuert. Der Rechner (11) steuert das Ventil (9) an, sobald Wegmesssysteme (12) des Koordinatenmessgerätes und/oder des Tastkopfes (2) eine Kollision erkennen.

Im Falle der Kollision wird ein Kolben (16) mit dem Haken (6) sehr schnell in Richtung des Pfeiles (B) bewegt und gibt damit die Taststiftaufnahme (3) und den Taststift (4) frei.

Fig. 2 zeigt einen Tastkopf (13), an dem die Tast stiftaufnahme (3) mit dem Taststift (4) über die Dreipunkt lagerung (5) gelagert ist. Zum schnellen Lösen ist eine vorgespannte Feder (14) vorgesehen, welche über eine Steue rung (15) im Falle einer Kollision betätigt wird und die Taststiftaufnahme (3) in Richtung des Pfeiles (C) blitz schnell freigibt.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung (17) mit einem in der Vorrichtung (17) angeordneten Kolben (18). An dem Kolben (18) ist ein Haken (19) angeordnet, der eine Taststiftauf nahme (20) eines Taststiftes (21) in Lagern (22) fixiert.

In einem Raum (23) oberhalb des Kolbens (18) ist eine Sprengpille (Gasgenerator) (24) angeordnet, welche von ei ner nicht dargestellten Wegmesseinrichtung über eine Lei tung (25) ausgelöst wird.

Durch den sich im Raum (23) aufbauenden Druck wird der Kolben (18) mit dem Haken (19) in kürzester Zeit in Richtung des Pfeiles (D) bewegt und gibt damit die Taststift aufnahme (20) frei.

Fig. 4 zeigt eine nach einem Kollisionsfall gelöste Taststiftaufnahme (26) mit einem Taststift (27). Die Aus gestaltung einer Aufnahme (28) in Form eines tastkopfseitig angeordneten Topfes (29) sorgt dafür, dass die Taststift aufnahme (26) über einen Haken (30) frei beweglich ist, aber nicht aus dem Tastkopf fällt und hierbei eventuell beschädigt wird. Hierbei wird auch vermieden, dass der Taststift (27) mit der Taststiftaufnahme (26) auf ein Werk stück (nicht dargestellt) fällt.

Dadurch, dass der Topf (29) des Hakens (28) auch seit lich geschlossen ist, kann die Taststiftaufnahme (26) mit dem Taster (27) eine Pendelbewegung in Richtung des Pfeiles (E) ausführen.

Bezugszahlen

1

Koordinatenmessgerät

2

Tastkopf

3

Taststiftaufnahme

4

Taststift

5

Dreipunktlagerung

6

Haken

7

Feder

8

Gasgenerator

9

Ventil

10

Raum

11

Rechner

12

Wegmesssystem

13

Tastkopf

14

Feder

15

Steuerung

16

Kolben

17

Vorrichtung

18

Kolben

19

Haken

20

Taststiftaufnahme

21

Taststift

22

Lager

23

Raum

24

Sprengpille

25

Leitung

26

Taststiftaufnahme

27

Taststift

28

Aufnahme

29

Topf

30

Haken
A, B, C, D, E Pfeile

Claims

1. Verfahren zum schnellen Lösen eines Taststiftes von einem Tastkopf eines Koordinatenmessgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass we nigstens eine im Koordinatenmessgerät (1) und/oder Tastkopf (2) vorgesehene Sensoreinrichtung (12) eine Kollision er kennt, dass von der Sensoreinrichtung (12) ein Signal zur automatischen, aktiven Freigabe des Taststiftes (4) gegeben wird, dass das elektrische Signal in einen mechanischen Auslöseimpuls des Taststiftes (4) umgesetzt wird, und dass die aktive Freigabe des Taststiftes (4) erfolgt.

2. Koordinatenmessgerät zur Durchführung des Verfah rens nach Anspruch 1 mit einem Tastkopf und einem an dem Tastkopf lösbar angeordneten Taststift, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Vorrichtung (8, 9; 14; 24) zum auto matischen schnellen Lösen des Taststiftes (4) vom Tastkopf (2) vorgesehen ist.

3. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vorrichtung (8, 9) zum Lösen als eine pneumatisch und/oder hydraulisch beaufschlagbare Vor richtung ausgebildet ist.

4. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass ein pneumatisch und/oder hydraulisch beaufschlagbarer Kolben (16) vorgesehen ist.

5. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Ansteuerung des pneumatischen Kol bens (16) wenigstens ein Gasgenerator (8) vorgesehen ist.

6. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen Gasge nerator aufweist.

7. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens eine vorge spannte Feder (14) aufweist.

8. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen Zugmag neten, wenigstens ein Piezoelement, wenigstens ein magneto striktives oder wenigstens ein elektrostatisches Element aufweist.

9. Koordinatemessgerät nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Tastkopf eine topfförmige Aufnahme (29) für ein Verbindungselement (30) der Taststiftaufnahme (26) aufweist.