DE10057736C5

DE10057736C5 - Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte und Meßgerät mit derartiger Kollisionsverhinderungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10057736C5
Application number: DE10057736A
Authority: DE
Inventors: Sadayuki Matsumiya; Masanori Arai
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: JP3831561B2; US6333696B1; DE10057736A1; DE10057736B4; JP2001147115A

Abstract

Kollisionsverhinderungsvorrichtung (2; 3) für Messgeräte zum Messen von Abmessungen eines Werkstücks unter relativer Bewegung des Werkstücks und eines kontaktlosen Messfühlers (18) durch ein Antriebssystem (200), umfassend, eine Halterung (20), die am kontaktlosen Messfühler (18) befestigt ist, einen Kollisionserfassungsabschnitt (30), der den kontaktlosen Messfühler (18) abdeckt, eine Halteeinrichtung (70), die den Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der Weise hält, dass er in Bezug auf die Halterung (20) verschiebbar ist, und einen Schalter (50), der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) erfasst und dem Antriebssystem (200) befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Messfühlers (18) anzuhalten, oder das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) in einer Zurückweichrichtung, in der sich das Werkstück und der kontaktlose Messfühler (18) voneinander entfernen, zu bewegen, wobei die Halteeinrichtung eine erste Halteeinrichtung (40) aufweist, die den Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der Weise hält, dass er in einer ersten...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte und ein Meßgerät mit einer derartigen Kollisionsverhinderungsvorrichtung und insbesondere eine derartige Kollisionsverhinderungsvorrichtung und ein derartiges Meßgerät, wobei das Meßgerät die Abmessungen und dergleichen eines Werkstücks mißt, während das Werkstück und ein kontaktloser Meßfühler durch ein Antriebssystem relativ zueinander bewegt werden.
Als Meßgerät, das einen kontaktlosen Meßfühler verwendet, ist eine CMM (= Coordinate Measuring Machine = Koordinatenmeßmaschine) mit kontaktloser Visionsmessung bekannt. Die CMM mit kontaktloser Visionsmessung kann die Abmessungen und dergleichen eines Werkstücks anhand eines Bildes messen, das von einem kontaktlosen Meßfühler erfaßt wird, während das Werkstück oder der kontaktlose Meßfühler in X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung, die jeweils zueinander senkrecht sind, bewegt wird.
Bekannter Stand der Technik ist in den Druckschriften DE 37 39 607 A1 , DE 42 01 482 A1 , DE 196 22 987 A1 , DE 197 49 754 A1 und US 5 339 535 A offenbart.
Wie in 13 gezeigt ist, weist eine CMM mit kontaktloser Visionsmessung einen Meßtisch 11 und einen brückenartigen Rahmen 12 auf. Der brückenartige Rahmen 12 kann sich auf dem Meßtisch 11 in Y-Richtung bewegen. An einer Seite des Meßtisches 11 ist eine Führungsschiene 13 befestigt, wobei sich ein Bein 121 des brückenartigen Rahmens 12 bewegt, indem es längs dieser Führungsschiene 13 in Y-Richtung gleitet. Hierbei wird die relative Verschiebung des brückenartigen Rahmens 12 und der Führungsschiene 13 durch eine Verschiebungserfassungseinheit gemessen, die eine Skala 14, die an der Führungsschiene 13 angeordnet ist, und einen (nicht gezeigten) Detektor, der am Bein 121 angeordnet ist, umfaßt. Es wird angemerkt, daß an der Unterseite des anderen Beins 122 des brückenartigen Rahmens 12 ein Luftlager oder dergleichen vorgesehen ist, durch das das Bein 122 am Meßtisch 11 gleitend unterstützt ist.
An einer Brücke 123 ist ein X-Gleiter 15 in der Weise angeordnet, daß er in X-Richtung gleiten kann, wobei die relative Verschiebung der Brücke 123 und des X-Gleiters 15 durch eine Verschiebungserfassungseinheit, die jener für die Y-Richtung ähnlich ist, gemessen wird. Die Brücke 123 verbindet die beiden Beine 121 und 122 des brückenartigen Rahmens 12. Ferner ist an dem X-Gleiter 15 ein Z-Unterstützungselement 16 angeordnet, das mit einer Z-Spindel 17 versehen ist, die sich in Z-Richtung bewegen kann. An der Z-Spindel 17 ist ein kontaktloser Meßfühler 18 befestigt, der eine CCD-Kamera 181 und ein an der CCD-Kamera 181 befestigtes Objektiv 182 umfaßt.
Der kontaktlose Meßfühler 18 kann durch ein (nicht gezeigtes) Antriebssystem, das in der CMM mit kontaktloser Visionsmessung vorgesehen ist, in X-, Y- und Z-Richtung bewegt werden. Obwohl nicht gezeigt, umfaßt das Antriebssystem ein X-Achsen-Antriebssystem, ein Y-Achsen-Antriebssystem und ein Z-Achsen-Antriebssystem, die den kontaktlosen Meßfühler 18 in X-, Y- bzw. Z-Richtung bewegen. Beispielsweise ist das Antriebssystem so beschaffen, daß es entweder manuell oder durch Eingabe der Koordinaten in einen mit dem Antriebssystem verbundenen (nicht gezeigten) Computer betätigt werden kann.
Bei der Messung wird der kontaktlose Meßfühler 18 zunächst durch das Antriebssystem längs des Werkstücks in X-, Y- und Z-Richtung bewegt. Dann wird in einem Zustand, in dem sich der kontaktlose Meßfühler 18 an der gewünschten Position befindet, durch die CCD-Kamera 181 ein Bild des Werkstücks aufgenommen. Die Abmessungen und dergleichen des Werkstücks werden dann anhand dieses Bildes bestimmt.
Der kontaktlose Meßfühler 18 der oben beschriebenen CMM mit kontaktloser Visionsmessung wird an einer Position in der Nähe des Werkstücks eingesetzt. Insbesondere wird der kontaktlose Meßfühler 18 zum Zeitpunkt der Messung dreidimensional bewegt, es kann jedoch der Fall auftreten, daß der kontaktlose Meßfühler 18 aufgrund einer Unvorsichtigkeit der Bedienungsperson oder aufgrund eines Fehlers bei der Eingabe der Koordinaten in den Computer gegen das Werkstück stößt. Außerdem wird im Fall eines Geräts, das mehrere Vorrichtungen umfaßt, etwa ein Kombinationsmeßgerät, ein Mechanismus verwendet, bei dem die Vorrichtungen außer in dem Fall, in dem sie benötigt werden, gelagert sind und eine Vorrichtung, wenn sie benötigt wird, in eine normale Benutzungsposition bewegt wird. Auch in einem solchen Fall besteht die Möglichkeit einer Kollision der Meßvorrichtung mit dem Werkstück, wenn der Abstand zwischen der Vorrichtung und dem Werkstück nicht korrekt ist.
Da der oben beschriebene kontaktlose Meßfühler 18, die Vorrichtungen und dergleichen nicht selbst mit Kollisionserfassungsvorrichtungen ausgerüstet sind, wird die Antriebskraft des Antriebssystems selbst dann, wenn der kontaktlose Meßfühler 18 beispielsweise gegen das Werkstück stößt, fortgesetzt auf den kontaktlosen Meßfühler 18 ausgeübt. Das Antriebssystem hält erst an, wenn auf das Antriebssystem eine Überlast wirkt oder wenn ein Überstrom aufgetreten ist oder ein Fehlersignal wie etwa ein Servonachlauffehler im Antriebssystem von diesem ausgegeben wird. Daher besteht das Problem, daß der Hauptkörper, das Antriebssystem, der kontaktlose Meßfühler 18 der CMM 1 mit kontaktloser Visionsmessung und/oder das Werkstück erheblich beschädigt werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte sowie ein verbessertes Meßgerät mit einer derartigen Kollisionsverhinderungsvorrichtung zu schaffen, die eine kollisionsbedingte Beschädigung des kontaktlosen Meßfühlers, des Hauptkörpers des Meßgeräts, des Werkstücks und dergleichen in drei Raumrichtungen verhindern können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte nach Anspruch 1 bzw. durch ein Meßgerät nach Anspruch 14. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte zum Messen von Abmessungen und dergleichen eines Werkstücks unter relativer Bewegung des Werkstücks und eines kontaktlosen Meßfühlers durch ein Antriebssystem umfaßt eine Halterung, die am kontaktlosen Meßfühler befestigt ist, einen Kollisionserfassungsabschnitt, der den kontaktlosen Meßfühler abdeckt, eine Halteeinrichtung, die den Kollisionserfassungsabschnitt in der Weise hält, daß er in Bezug auf die Halterung verschiebbar ist, und einen Schalter, der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt erfaßt und dem Antriebssystem befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Meßfühlers anzuhalten, oder das Werkstück und den kontaktlosen Meßfühler in einer Zurückweichrichtung, in der sich das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler voneinander entfernen, zu bewegen.
Wenn sich beispielsweise der kontaktlose Meßfühler dem Werkstück angenähert hat, stößt erfindungsgemäß zunächst der den kontaktlosen Meßfühler abdeckende Kollisionserfassungsabschnitt gegen das Werkstück. Dann tritt zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und der Halterung eine relative Verschiebung auf. Wenn die relative Verschiebung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und der Halterung aufgetreten ist, erfaßt der Schalter sofort die relative Verschiebung und befiehlt dem Antriebssystem des Meßgeräts, die relative Bewegung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Meßfühler in Zurückweichrichtung relativ zueinander zu bewegen. Daher wird entweder die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers oder des Werkstücks angehalten oder werden das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler in Zurückweichrichtung relativ zueinander bewegt.
Wenn daher der kontaktlose Meßfühler gegen das Werkstück zu stoßen droht, ist es, da zunächst der den kontaktlosen Meßfühler abdeckende Kollisionserfassungsabschnitt mit dem Werkstück in Kontakt gelangt, möglich, zu verhindern, daß der kontaktlose Meßfühler selbst gegen das Werkstück stößt, wodurch es möglich ist, eine Beschädigung des kontaktlosen Meßfühlers und/oder des Hauptkörpers des Meßgeräts zu verhindern. Da außerdem eine Kollision zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und dem Werkstück sofort erfaßt wird und die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers oder des Werkstücks angehalten wird oder das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler relativ zueinander in Zurückweichrichtung bewegt werden, kann eine Beschädigung oder dergleichen des Werkstücks verhindert werden. Falls insbesondere der Kollisionserfassungsabschnitt aus einem leichten oder weichen Werkstoff wie etwa Kunststoff oder Gummi gebildet ist, kann eine Beschädigung oder dergleichen des Werkstücks zuverlässig verhindert werden. Dieser Kollisionserfassungsabschnitt kann ringförmig sein. Ferner hält das Halteelement den Kollisionserfassungsabschnitt so, daß er in Bezug auf die Halterung verschiebbar ist. Das heißt, daß das Halteelement den Kollisionserfassungsabschnitt so hält, daß sich der Kollisionserfassungsabschnitt aus einer Ausgangsposition in Bezug auf die Halterung bewegen und in die Ausgangsposition zurückkehren kann. Daher kann die relative Verschiebung zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt erfaßt werden, so daß eine Kollision erfaßt werden kann.
In dieser Kollisionserfassungsvorrichtung umfaßt das Antriebssystem vorzugsweise ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem zum relativen Bewegen des Werkstücks und des kontaktlosen Meßfühlers in einer ersten bzw. in einer zweiten Richtung, die zueinander senkrecht sind.
Erfindungsgemäß kann die Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte auf ein dreidimensionales Meßgerät angewendet werden, in dem das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler in ersten und zweiten Richtungen, die zueinander senkrecht sind, relativ bewegt werden, beispielsweise eine CMM mit kontaktloser Visionsmessung oder dergleichen.
Vorzugsweise weist in der Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 1 die Halteeinrichtung eine erste Halteeinrichtung auf, die den Kollisionserfassungsabschnitt in der Weise hält, daß er in einer ersten Richtung in bezug auf die Halterung verschiebbar ist, und ein Gleitelement, das mit einem Ende an der Halterung und mit dem anderen Ende am Kollisionserfassungsabschnitt befestigt ist und in der ersten Richtung gleiten kann, sowie ein erstes elastisches Element, das zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet ist und den Kollisionserfassungsabschnitt in der Weise hält, daß er in bezug auf Halterung in der ersten Richtung verschiebbar ist, umfaßt. Der Schalter weist einen ersten Schalter auf, der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt in der ersten Richtung erfaßt.
Vorzugsweise weist in einer Kollisionsverhinderungsvorrichtung die Halteeinrichtung eine zweite Halteeinrichtung auf, die den Kollisionserfassungsabschnitt in der Weise hält, daß er in Bezug auf die Halterung in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung verschiebbar ist, und ein Zwischenelement, das zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet ist, wenigstens eine Positionierungseinrichtung, die zwischen dem Zwischenelement und dem Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet ist und eine relative Verschiebung zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt in der zweiten Richtung erfaßt, sowie ein zweites elastisches Element, das zwischen dem Zwischenelement und dem Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet ist und den Kollisionserfassungsabschnitt in der Weise hält, daß er in Bezug auf die Halterung in der zweiten Richtung verschiebbar ist, umfaßt. Das Gleitelement ist mit einem Ende an der Halterung befestigt und mit dem anderen Ende am Zwischenelement so befestigt, daß es in der ersten Richtung gleiten kann, wobei das erste elastische Element zwischen der Halterung und dem Zwischenelement angeordnet ist und das Zwischenelement so hält, daß es in Bezug auf die Halterung in der ersten Richtung verschiebbar ist. Der Schalter weist einen zweiten Schalter auf, der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt erfaßt.
Vorzugsweise umfaßt in einer weiteren Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 3 die Positionierungseinrichtung eine Kugel, die entweder am Zwischenelement oder am Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet ist, und zwei Rollen, die mit der Kugel in Eingriff sind und am jeweils anderen des Zwischenelements und des Kollisionserfassungsabschnitts angeordnet sind. Das zweite elastische Element hält die Kugel und die beiden Rollen so, daß sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen können.
Erfindungsgemäß kann die Kollision in jeder von drei zueinander senkrechten Richtungen erfaßt werden, da die Halteeinrichtung eine erste Halteeinrichtung, die den Kollisionserfassungsabschnitt so hält, daß er in der ersten Richtung in Bezug auf die Halterung verschiebbar ist, und eine zweite Halteeinrichtung, die den Kollisionserfassungsabschnitt so hält, daß er in der zweiten Richtung in Bezug auf die Halterung verschiebbar ist, umfaßt.
Falls ferner bei einer Kollision in der ersten Richtung der kontaktlose Meßfühler abgesenkt wird, gelangt der Kollisionserfassungsabschnitt mit dem Werkstück in Kontakt, wobei eine relative Verschiebung in der ersten Richtung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und der Halterung auftritt. Genauer gleitet der Kollisionserfassungsabschnitt mittels des Zwischenelements und des Gleitelements in der ersten Richtung relativ zur Halterung. Wenn der kontaktlose Meßfühler zurückweicht, wird das Zwischenelement durch das erste elastische Element in seine Ausgangsposition zurückgestellt, so daß auch der Kollisionserfassungsabschnitt in seine Ausgangsposition zurückgestellt wird. Da folglich die erste Halteeinrichtung einen einfachen Aufbau besitzt, kann die Kollisionsverhinderungsvorrichtung einfach und wirtschaftlich hergestellt werden.
Wenn beispielsweise bei einer Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers in der zweiten Richtung eine Kollision in der zweiten Richtung auftritt, stößt der Kollisionserfassungsabschnitt gegen das Werkstück, wobei eine relative Verschiebung in der zweiten Richtung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und der Halterung auftritt. Da insbesondere der Kollisionserfassungsabschnitt bestrebt ist, in der zweiten Richtung in Bezug auf das Zwischenelement gegen das zweite elastische Element verschoben zu werden, werden die Kugel und die Rollen der Positionierungseinrichtung voneinander getrennt, so daß eine relative Verschiebung in der zweiten Richtung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und dem Zwischenelement auftritt. Da das Zwischenelement in der zweiten Richtung in Bezug auf die Halterung durch das Gleitelement nicht verschiebbar ist, tritt auch eine relative Verschiebung in der zweiten Richtung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und der Halterung auf. Falls der kontaktlose Meßfühler zurückweicht, wird der Kollisionserfassungsabschnitt durch das zweite elastische Element in seine Ausgangsposition zurückgestellt, ferner gelangen die Kugel und die Rollen der Positionierungseinrichtung in gegenseitigen Eingriff. Da die Positionierungseinrichtung, die die Kugel und die beiden Rollen umfaßt, verwendet wird, kann eine Positionierung des Kollisionserfassungsabschnitts in Bezug auf die Halterung mit hoher Genauigkeit erfolgen.
Vorzugsweise umfaßt in einer Variante der Kollisionsverhinderungsvorrichtung die Positionierungseinrichtung eine Kugel, die entweder am Zwischenelement oder am Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet ist, und ein Paar Halteelemente, die am jeweils anderen des Zwischenelements und des Kollisionserfassungsabschnitts angeordnet sind und die Kugel zwischen den Oberflächen der Halteelemente, die jeweils eine konische Form haben, festklemmen. Das zweite elastische Element hält die Kugel und das Paar Halteelemente so, daß sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen können.
Vorzugsweise umfaßt in der Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einer weiteren Variante der erste Schalter einen Schaltabschnitt mit einem Hebel, der in einer ersten Richtung schwenken kann, sowie eine Klaue, die am Gleitelement befestigt ist und den Hebel aufgrund einer Bewegung des Gleitelements schwenkt und einen Schwenkzustand des Hebels erfaßt und dem Antriebssystem befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Fühlers in der ersten Richtung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Fühler in der Zurückweichrichtung zu bewegen.
Vorzugsweise umfaßt in einer weiteren Variante der Kollisionsverhinderungsvorrichtung der zweite Schalter eine Kollisionserfassungsschaltung mit Kontakten, die zwischen der Kugel und den beiden Rollen der Positionierungseinrichtung gebildet und elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei die Kollisionserfassungsschaltung einen offenen Zustand erfaßt und dem Antriebssystem befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Meßfühlers in der zweiten Richtung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Meßfühler in der Zurückweichrichtung zu bewegen.
Da erfindungsgemäß die Kugel und die Rollen der Positionierungseinrichtung als Schalter verwendet werden, kann die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Schalter getrennt hiervon vorgesehen ist, verringert werden, so daß dieser Aufbau im Hinblick auf die Kosten wirtschaftlich ist.
Vorzugsweise umfaßt in einer Variante der Kollisionsverhinderungsvorrichtung die Positionierungseinrichtung wenigstens eine erste Positionierungseinrichtung mit einer am Zwischenelement oder am Kollisionserfassungsabschnitt angeordneten Kugel und mit zwei Rollen, die mit der Kugel in Eingriff sind und am jeweils anderen des Zwischenelements und des Kollisionserfassungsabschnitts angeordnet sind, sowie wenigstens eine zweite Positionierungseinrichtung mit einer Kugel, die entweder am Zwischenelement oder am Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet ist, und einem Paar Halteelemente, die am jeweils anderen des Zwischenelements und des Kollisionserfassungsabschnitts angeordnet sind und die Kugel zwischen den Oberflächen der Halteelemente, die jeweils im wesentlichen eine konische Form besitzen, festklemmen. Das zweite elastische Element hält die Kugel und die beiden Rollen der ersten Positionierungseinrichtung so, daß sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen können.
Erfindungsgemäß verwendet die zweite Halteeinrichtung die erste Positionierungseinrichtung, die die Kugel und die zwei Rollen enthält, und die zweite Positionierungseinrichtung, die die Kugel und das Paar Halteelemente mit im wesentlichen konischen Oberflächen enthält. Da wenigstens zwei der wenigstens drei Positionierungseinrichtungen, die zwischen dem Zwischenelement und dem Kollisionserfassungsabschnitt angeordnet sind, einen einfachen Aufbau besitzen, der die Kugel und das Paar Halteelemente mit im wesentlichen konischen Oberflächen umfaßt, kann die Positionierungseinrichtung einfach und wirtschaftlich hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Meßgerät zum Messen der Abmessungen und dergleichen eines Werkstücks durch einen kontaktlosen Meßfühler umfaßt einem Antriebssystem, das das Werkstück und den kontaktlosen Meßfühler relativ zueinander bewegt, und eine Kollisionsverhinderungseinheit, die verhindert, daß der kontaktlose Meßfühler mit dem Werkstück zusammenstößt. Die Kollisionsverhinderungseinheit umfaßt eine Halterung, die am kontaktlosen Meßfühler befestigt ist, einen Kollisionserfassungsabschnitt, der den kontaktlosen Meßfühler abdeckt, eine Halteeinrichtung, die den Kollisionserfassungsabschnitt so hält, daß er in bezug auf die Halterung verschiebbar ist, und einen Schalter, der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt erfaßt und dem Antriebssystem befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Meßfühlers anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Meßfühler in einer Zurückweichrichtung, in der sich das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler voneinander entfernen, zu bewegen.
Wenn sich beispielsweise der kontaktlose Meßfühler dem Werkstück angenähert hat, stößt erfindungsgemäß zunächst der den kontaktlosen Meßfühler abdeckende Kollisionserfassungsabschnitt gegen das Werkstück. Dann erfolgt eine relative Verschiebung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und der Halterung. Wenn zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und der Halterung die relative Verschiebung aufgetreten ist, erfaßt der Schalter sofort diese relative Verschiebung und befiehlt dem Antriebssystem des Meßgeräts, die relative Bewegung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Meßfühler relativ zueinander in Zurückweichrichtung zu bewegen. Daher wird die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers oder des Werkstücks angehalten oder das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler werden in Zurückweichrichtung relativ zueinander bewegt.
Wenn daher der kontaktlose Meßfühler gegen das Werkstück zu stoßen droht, kann, da zunächst der den kontaktlosen Meßfühler abdeckende Kollisionserfassungsabschnitt mit dem Werkstück in Kontakt gelangt, eine Kollision zwischen dem kontaktlosen Meßfühler selbst und dem Werkstück verhindert werden, so daß eine Beschädigung des kontaktlosen Meßfühlers und/oder des Hauptkörpers des Meßgeräts verhindert werden kann. Da ferner die Kollision zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt und dem Werkstück sofort erfaßt wird und die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers oder des Werkstücks angehalten wird oder das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler in Zurückweichrichtung relativ zueinander bewegt werden, kann eine Beschädigung oder dergleichen des Werkstücks verhindert werden. Insbesondere kann, wenn der Kollisionserfassungsabschnitt aus einem leichten oder weichen Werkstoff wie etwa Kunststoff oder Gummi gebildet ist, eine Beschädigung oder dergleichen des Werkstücks zuverlässig verhindert werden. Dieser Kollisionserfassungsabschnitt kann ringförmig sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
1 eine Ansicht zur Erläuterung einer Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte;
2 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung wesentlicher Abschnitte der Vorrichtung nach 1;
3 einen Seitenaufriß zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach 1;
4 eine Ansicht zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte;
5A eine Querschnittsansicht zur Erläuterung wesentlicher Abschnitte der Vorrichtung nach 4 parallel zur Richtung einer Rolle;
5B eine Querschnittsansicht zur Erläuterung wesentlicher Abschnitte der Vorrichtung nach 4 längs einer gekrümmten Bahn der Kollisionsverhinderungsvorrichtung;
6 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung nach 4;
7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der ersten und zweiten Schalteinrichtungen der Vorrichtung nach 4;
8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Schaltungsanordnung der ersten und zweiten Schalteinrichtungen der Vorrichtung nach 4;
9 einen Seitenaufriß zur Erläuterung der Funktionsweise der Vorrichtung nach 4;
10A, 10B Seitenaufrisse zur Erläuterung einer abgewandelten Ausführungsform (Parabolspiegel);
11A, 11B Seitenaufrisse zur Erläuterung einer weiteren abgewandelten Ausführungsform (Lichtquelle);
12 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Abwandlung der Positionierungseinrichtung nach 4; und
13 die bereits erwähnte Ansicht einer herkömmlichen CMM mit kontaktloser Visionsmessung.
In 1 ist eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 an einem kontaktlosen Meßfühler 18 der CMM 1 mit kontaktloser Visionsmessung, wie sie in 13 gezeigt ist, befestigt. Diese Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 umfaßt eine Halterung 20, einen ringförmigen Kollisionserfassungsabschnitt 30, eine Halteeinrichtung 40 und eine Schalteinrichtung 50. Die Halterung 20 ist am kontaktlosen Meßfühler 18 befestigt. Der ringförmige Kollisionserfassungsabschnitt 30 deckt den kontaktlosen Meßfühler 18 ab. Die Halteeinrichtung 40 hält den Kollisionserfassungsabschnitt 30 so, daß er in Bezug auf die Halterung 20 in Z-Richtung verschiebbar und zurückstellbar ist. Die Schalteinrichtung 50 erfaßt die relative Verschiebung, die zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 auftritt, und befiehlt einem Antriebssystem 200, die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 anzuhalten oder den kontaktlosen Meßfühler 18 in einer Zurückweichrichtung zu bewegen. Hierbei hat ”Zurückweichrichtung” die Bedeutung einer Richtung, in der sich das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler voneinander entfernen.
Die Halterung 20 besitzt eine im wesentlichen hohlzylindrische Form, wobei längs des inneren Umfangs der zylindrischen Halterung 20 ein Ring 21 vorgesehen ist. Wenn der Ring 21 mit dem äußeren Umfang des kontaktlosen Meßfühlers 18 in Eingriff ist, ist die Halterung 20 am kontaktlosen Meßfühler 18 befestigt.
Der Kollisionserfassungsabschnitt 30 ist so ausgebildet, daß er den äußeren Umfang der Spitze des kontaktlosen Meßfühlers 18 bedeckt. Weiterhin befindet sich die untere Oberfläche des Kollisionserfassungsabschnitts 30 in Bezug auf das Werkstück unter einer vorstehenden Oberfläche 18A des kontaktlosen Meßfühlers 18 und über dem Brennpunkt eines Objektivs 182.
Die Halteeinrichtung 40 besitzt zwei Wellen 41 und 41A und ein Paar Kompressionsschraubenfedern 42. Die beiden Wellen 41 und 41A sind jeweils mit einem Ende am Kollisionserfassungsabschnitt 30 befestigt und mit dem jeweils anderen Ende am Ring 21 der Halterung 20 gleitend angebracht. Die beiden Kompressionsschraubenfedern 42 dienen als elastische Elemente, die zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 angeordnet sind, um den Kollisionserfassungsabschnitt 30 in bezug auf die Halterung 20 verschiebbar und zurückstellbar zu halten.
Die beiden Wellen 41 und 41A sind so angeordnet, daß sie voneinander um 180° beabstandet sind. Im Ring 21 der Halterung 20 sind zwei Gleitbohrungen 21A, die sich in Z-Richtung erstrecken, ausgebildet, in denen jeweils eine geradlinige Buchse 22 vorgesehen ist. Die Welle 41 oder 41A ist in eine der geradlinigen Buchsen 22 gleitend eingeschoben. Daher kann sich der Kollisionserfassungsabschnitt 30 in Bezug auf die Halterung 20 nur in Z-Richtung bewegen.
Die Kompressionsschraubenfedern 42 sind jeweils um die beiden Wellen 41 bzw. 41A gewickelt, wobei jeweils eines ihrer Enden an der Halterung 20 und das andere ihrer Enden am Kollisionserfassungsabschnitt 30 befestigt ist.
Wie auch in 2 gezeigt ist, enthält die Schalteinrichtung 50 einen Schaltabschnitt 52 und eine Klaue 53. Der Schaltabschnitt 52 ist an der Oberseite des Rings 21 der Halterung 20 angeordnet und besitzt einen Schwenkhebel 51. Die Klaue 53 ist am oberen Ende der Welle 41A befestigt und kann den Hebel 51 des Schaltabschnitts 52 entsprechend der Höhenposition der Welle 41A in Öffungsrichtung oder Schließrichtung schwenken. Von diesen Abschnitten befindet sich der Schaltabschnitt 52 in einem geschlossenen Zustand, wenn sich der Hebel 51 in einer Anfangsposition befindet, während der Schaltabschnitt 52 in einen geöffneten Zustand versetzt wird, wenn der Hebel 51 aus seiner Anfangsposition bewegt (geschwenkt) wird.
Das Antriebssystem 200 umfaßt ein Z-Achsen-Antriebssystem, ein Y-Achsen-Antriebssystem und ein X-Achsen-Antriebssystem, wie in 1 gezeigt ist. Das Z-Achsen-Antriebssystem besitzt eine Z-Achsenantriebseinheit 201 und einen Z-Achsenmotor 204. Ebenso besitzen das Y-Achsen-Antriebssystem und das X-Achsen-Antriebssystem eine Y-Achsenantriebseinheit 202 und einen Y-Achsenmotor 205 bzw. eine X-Achsenantriebseinheit 203 und einen X-Achsenmotor 206.
Eine Steuereinrichtung 201, beispielsweise ein Personalcomputer, gibt an jedes Achsen-Antriebssystem Befehle aus, um den kontaktlosen Meßfühler 18 längs der X-, Y- bzw. Z-Achse zu bewegen, um so die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 in allen drei Richtungen zu steuern.
Der Ausgang der Schalteinrichtung 50 ist mit den Z-, Y- und X-Achsenantriebseinheiten 201, 202 und 203 und mit der Steuereinrichtung 210 verbunden. Wenn der Schaltabschnitt 52 in den geöffneten Zustand versetzt wird, hält jede Achsenantriebseinheit die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 sofort an. Das heißt, daß jede Achsenantriebseinheit die von der Steuereinrichtung eingegebenen Bewegungsbefehle ignoriert.
Wenn die Steuereinrichtung den geöffneten Zustand des Schaltabschnitts 52 erfaßt, kann die Steuereinrichtung die Bewegungsbefehle für jede Achsenantriebseinheit unterbrechen, nachdem eine vorgegebene Zeit, die ausreicht, den kontaktlosen Meßfühler durch jede Achsenantriebseinheit anzuhalten, verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuereinrichtung Befehle zum Bewegen des kontaktlosen Meßfühlers in Zurückweichrichtung ausgeben.
Nun wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform erläutert.
In 3 wird ein kontaktloser Meßfühler 18 mit einer daran befestigten Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 durch das Antriebssystem 200 in Z-Richtung abgesenkt. Wenn der kontaktlose Meßfühler 18 aus der Position, in der er sich nahe am Werkstück befindet, weiter abgesenkt wird, stößt zunächst der Kollisionserfassungsabschnitt 30 der Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 gegen das Werkstück. Wenn der Kollisionserfassungsabschnitt 30 gegen das Werkstück stößt, tritt zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 eine relative Verschiebung in Z-Richtung auf. Wenn der Kollosionserfassungsabschnitt 30 relativ zur Halterung 20 nach oben bewegt wird, werden die am Kollisionserfassungsabschnitt 30 befestigten Wellen 41 und 41A angehoben, ferner wird die an der Welle 41A befestigte Klaue 53 angehoben. Daher wird der Hebel 51 aus seiner Anfangsposition nach oben geschwenkt und wird der Schalterabschnitt 52 in den geöffneten Zustand versetzt. Dann wird von der Schalteinrichtung 50 an das Antriebssystem 200 ein Befehl zum Anhalten der Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 oder zum Bewegen des kontaktlosen Meßfühlers 18 in Zurückweichrichtung geschickt. Folglich wird die Absenkung des kontaktlosen Meßfühlers 18 angehalten oder wird der kontaktlose Meßfühler 18 angehoben, so daß eine Beschädigung des kontaktlosen Meßfühlers 18, des Hauptkörpers der CMM 1 mit kontaktloser Visionsmessung und/oder des Werkstücks verhindert werden kann. Wenn andererseits der Kollisionserfassungsabschnitt 30 vom Werkstück wegbewegt wird, kehrt der Kollisionserfassungsabschnitt 30 durch die schraubenlinienförmigen Kompressionsfedern 42 der Halteeinrichtung 40 relativ zur Halterung 20 in seine Anfangsposition zurück, so daß die Welle 41A und die Klaue 53 abgesenkt werden. Da dann der Hebel 51 in seine Anfangsposition zurückkehrt, während er durch die Klaue 53 nach unten geschwenkt wird, wird der Schaltabschnitt 52 in den geschlossenen Zustand versetzt.
Mit der Kollisionsverhinderungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die folgenden Vorteile erhalten werden:

(1) Wenn sich der kontaktlose Meßfühler 18 dem Werkstück annähert, stößt zunächst der den kontaktlosen Meßfühler 18 abdeckende Kollisionserfassungsabschnitt 30 gegen das Werkstück. Dann tritt zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 und der Halterung 20 eine relative Verschiebung auf. Wenn die relative Verschiebung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 und der Halterung 20 auftritt, erfaßt die Schalteinrichtung 50 sofort diese relative Verschiebung und befiehlt dem Antriebssystem 20 der CMM mit kontaktloser Visionsmessung, die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 anzuhalten oder den kontaktlosen Meßfühler 18 in Zurückweichrichtung zu bewegen, so daß der kontaktlose Meßfühler 18 angehalten oder in Zurückweichrichtung bewegt wird. Wenn daher der kontaktlose Meßfühler 18 gegen das Werkstück zu stoßen droht, kann, da zunächst der den kontaktlosen Meßfühler 18 abdeckende Kollisionserfassungsabschnitt 30 mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird, verhindert werden, daß der kontaktlose Meßfühler 18 selbst gegen das Werkstück stößt, so daß verhindert werden kann, daß der kontaktlose Meßfühler 18 und/oder der Hauptkörper der CMM mit kontaktloser Visionsmessung beschädigt werden. Da weiterhin die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 angehalten wird oder der kontaktlose Meßfühler 18 in Zurückweichrichtung bewegt wird, indem die Kollision zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 und dem Werkstück sofort erfaßt wird, kann eine Beschädigung oder dergleichen des Werkstücks verhindert werden. Falls insbesondere der Kollisionserfassungsabschnitt 30 aus einem leichten oder weichen Material wie etwa Kunststoff oder Gummi gebildet ist, kann eine Beschädigung oder dergleichen des Werkstücks zuverlässig verhindert werden.
(2) Bei einer Kollision in Z-Richtung gelangt der Kollisionserfassungsabschnitt 30 mit dem Werkstück in Kontakt, wenn der kontaktlose Meßfühler 18 abgesenkt wird, so daß eine relative Verschiebung in Z-Richtung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 und der Halterung 20 auftritt. Genauer gleitet der Kollisionserfassungsabschnitt 30 relativ zur Halterung 20 durch die Welle 41 nach oben. Wenn der kontaktlose Meßfühler 18 zurückweicht, wird der Kollisionserfassungsabschnitt 30 durch die Kompressionsschraubenfedern 42 in seine Ausgangsposition zurückgestellt. Da folglich die Halteeinrichtung 40 einen einfachen Aufbau besitzt, kann die Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 einfach und wirtschaftlich hergestellt werden.

Ausführungsform
Nun wird mit Bezug auf die 4 bis 9 eine zweite Ausführungsform der Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte beschrieben.
In 4 ist eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung 3 am kontaktlosen Meßfühler 18 der CMM mit kontaktloser Visionsmessung in der gleichen Weise wie die Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 befestigt. Die Kollisionsverhinderungsvorrichtung 3 umfaßt die am kontaktlosen Meßfühler 18 befestigte Halterung 20, den Kollisionserfassungsabschnitt 30, der den kontaktlosen Meßfühler 18 abdeckt, eine Halteeinrichtung 70 und eine Schalteinrichtung 80. Die Halteeinrichtung 70 hält den Kollisionserfassungsabschnitt 30 so, daß er in Bezug auf die Halterung 20 verschiebbar und zurückstellbar ist. Die Schalteinrichtung 80 erfaßt die zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 auftretende relative Verschiebung und befiehlt dem Antriebssystem 200', die relative Bewegung anzuhalten oder eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem kontaktlosen Meßfühler 18 in Zurückweichrichtung auszuführen. Da von diesen Abschnitten die Halterung 20 und der Kollisionserfassungsabschnitt 30 in der gleichen Weise wie die Halterung 20 und der Kollisionserfassungsabschnitt 30 der Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 beschaffen sind, besitzen sie die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals beschrieben.
Die Halteeinrichtung 70 enthält eine Z-Achsen-Halteeinrichtung 71 und eine X-Y-Achsen-Halteeinrichtung 72. Die Z-Achsen-Halteeinrichtung 71 hält den Kollisionserfassungsabschnitt 30 so, daß er in Z-Richtung in Bezug auf die Halterung 20 verschiebbar und zurückstellbar ist. Die X-Y-Achsen-Halteeinrichtung 72 hält den Kollisionserfassungsabschnitt 30 so, daß er in Bezug auf die Halterung 20 in X- und Y-Richtung verschiebbar und zurückstellbar ist.
Die Z-Achsen-Halteeinrichtung 71 besitzt ein Zwischenelement 711, die Wellen 41 und 41A und das Paar Kompressionsschraubenfedern 42. Das Zwischenelement 711 ist zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 angeordnet. Die Wellen 41 und 41A sind mit jeweils einem ihrer Enden am Zwischenelement 711 befestigt und mit dem jeweils anderen ihrer Enden an der Halterung 20 so angeordnet, daß sie in Z-Richtung gleiten können. Die beiden Kompressionsschraubenfedern 42 dienen als elastische Elements, die zwischen der Halterung 20 und dem Zwischenelement 711 angeordnet sind, um das Zwischenelement 711 in Bezug auf die Halterung 20 verschiebbar und zurückstellbar zu halten. Von diesen Elementen besitzt das Zwischenelement 711 eine ringförmige Gestalt und deckt den kontaktlosen Meßfühler 18 ab. Die übrigen Anordnungen der Z-Achsen-Halteeinrichtung 71 mit Ausnahme des Zwischenelements 711 sind jenen der Halteeinrichtung 40 der Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 ähnlich, so daß sie die gleichen Bezugszeichen besitzen und nicht nochmals beschrieben werden.
Die X-Y-Achsen-Halteeinrichtung 72 besitzt drei Positionierungseinrichtungen 72A und eine Zugschraubenfeder 72B. Die drei Positionierungseinrichtungen 72A sind zwischen dem Zwischenelement 711 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 wie in 6 gezeigt in gleichen Winkeln (z. B. 120°) angeordnet. Die Zugschraubenfeder 72B dient als elastisches Element, wovon ein Ende mit dem Zwischenelement 711 verbunden ist und das andere Ende mit dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 verbunden ist.
In den 5A, 5B und 6 umfaßt jede der Positionierungseinrichtungen 72A eine Kugel 722 und zwei im wesentlichen zylindrische Rollen 724. Die Kugel 722 ist an der oberen Oberfläche des Kollisionserfassungsabschnitts 30 angeordnet, wobei dazwischen ein Isolator 721 vorgesehen ist. Die beiden im wesentlichen zylindrischen Rollen 724 sind mit der Kugel 722 in Eingriff und an einer unteren Oberfläche des Zwischenelements 711 angeordnet, wobei dazwischen ein Isolator 723 vorgesehen ist. Die Axialrichtung jeder Rolle 724 ist zu einer Linie, die den Mittelpunkt der Kugel 722 mit dem radialen Mittelpunkt des Kollisionserfassungsabschnitts 30 verbindet, parallel. Daher ist der Kollisionserfassungsabschnitt 30 in Z-Richtung nicht verschiebbar und in X- und Y-Richtung in bezug auf das Zwischenelement 711 verschiebbar. Die Positionierungseinrichtung 72A wird durch die Zugschraubenfeder 72B so gehalten, daß sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen kann.
Die Schalteinrichtung 80 umfaßt eine erste Schalteinrichtung 50 und eine zweite Schalteinrichtung 80A. Die erste Schalteinrichtung 50 erfaßt die relative Verschiebung, die in Z-Richtung zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 (Zwischenelement 711) auftritt, und befiehlt dem Antriebssystem 200', die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 anzuhalten oder den kontaktlosen Meßfühler 18 in Zurückweichrichtung zu bewegen. Die zweite Schalteinrichtung 80A erfaßt die relative Verschiebung, die in X- und Y-Richtung zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 auftritt, und befiehlt dem Antriebssystem 200', die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 anzuhalten oder den kontaktlosen Meßfühler 18 in Zurückweichrichtung zu bewegen. Von diesen Schalteinrichtungen besitzen die erste Schalteinrichtung 50 und die Schalteinrichtung 50 der obenbeschriebenen Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 einen ähnlichen Aufbau, so daß diese Anordnungen die gleichen Bezugszeichen besitzen und eine nochmalige Beschreibung hiervon weggelassen wird.
In einer Ausführungsform ist der Ausgang der Schalteinrichtung 50 mit einer Z-Achsen-Antriebseinheit 201 und mit einer Steuereinrichtung 210' verbunden. Ferner ist der Ausgang der Schalteinrichtung 80A mit Y- und X-Achsen-Antriebseinheiten 202 und 203' und mit der Steuereinrichtung 210' verbunden. In dieser Verbindungsstruktur ist beispielsweise der Ausgang der Schalteinrichtung 80A so beschaffen, daß er den kontaktlosen Fühler 18 in X- und Y-Richtung sofort anhält, während die Bewegung in Z-Richtung durch die Steuerung der Steuereinrichtung 210' entweder fortgesetzt oder sofort angehalten werden kann. Daher ist der Freiheitsgrad bei der Steuerung hoch und kann eine geeignete Steuerung des Zurückweichens des kontaktlosen Fühlers auch in einer komplizierteren Situation erfolgen.
In den 7 und 8 besitzt die zweite Schalteinrichtung 80A eine Kollisionserfassungsschaltung 81. In der Kollisionserfassungsschaltung 81 dienen die beiden Rollen 724 und die Kugel 722 der entsprechenden Positionierungseinrichtung 72A als Kontakte, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Bei Erfassung des offenen Zustandes dieser Kollisionserfassungsschaltung 81 befiehlt die zweite Schalteinrichtung 80A dem Antriebssystem 200', die Bewegung des kontaktlosen Fühlers 18 anzuhalten oder den kontaktlosen Fühler 18 in Zurückweichrichtung zu bewegen. Genauer wird die Kollisionserfassungsschaltung 81 in den offenen Zustand versetzt, wenn in wenigstens einer der drei Positionierungseinrichtungen 72A die Kontakte der Rollen 724 und der Kugel 722 getrennt sind.
Wie in 7 gezeigt ist, können dadurch, daß die Kollisionserfassungsschaltung 81 von der ersten Schalteinrichtung 50 elektrisch getrennt ist, die Befehle für das Antriebssystem 200' für die erste Schalteinrichtung 50 und die zweite Schalteinrichtung 80A unterschiedlich sein. Genauer kann die erste Schalteinrichtung 50 an das Antriebssystem 200' den Befehl zum Bewegen des kontaktlosen Fühlers 18 in Zurückweichrichtung schicken, während die zweite Schalteinrichtung 80A an das Antriebssystem 200' den Befehl zum Anhalten der Bewegung des kontaktlosen Fühlers 18 schicken kann. Andererseits können, wie in 8 gezeigt ist, dadurch, daß die Kollisionserfassungsschaltung 81 und die erste Schalteinrichtung 50 elektrisch in Reihe geschaltet sind, die erste Schalteinrichtung 50 und die zweite Schalteinrichtung 80A die gleichen Befehle an das Antriebssystem 200' schicken.
Nun wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform beschrieben.
Wenn der kontaktlose Fühler 18 durch das Antriebssystem 200' in Z-Richtung (siehe 3) abgesenkt wird und aus einer Position, in der sich der kontaktlose Fühler 18 nahe beim Werkstück befindet, weiter abgesenkt wird, stößt zunächst der Kollisionserfassungsabschnitt 30 der Kollisionsverhinderungsvorrichtung 3 gegen das Werkstück. Dann wird das Zwischenelement 711, das in Z-Richtung relativ zum Kollisionserfassungsabschnitt 30 nicht verschiebbar ist, nach oben bewegt, so daß zwischen der Halterung 20 und dem Zwischenelement 711 eine relative Verschiebung in Z-Richtung auftritt. Des heißt, daß zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 eine relative Verschiebung erfolgt. Dann wird in der gleichen Weise wie bei der Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 von der ersten Schalteinrichtung 50 an das Antriebssystem 200' ein Befehl geschickt, wodurch die Absenkung des kontaktlosen Fühlers 18 angehalten oder der kontaktlose Fühler 18 angehoben wird.
Wenn, wie in 9 gezeigt ist, der kontaktlose Fühler 18 durch das Antriebssystem 200' in X- und Y-Richtung bewegt wird und aus einer Position, in der sich der kontaktlose Fühler 18 nahe beim Werkstück befindet, weiter bewegt wird, stößt zunächst der Kollisionserfassungsabschnitt 30 der Kollisionsverhinderungsvorrichtung 3 gegen das Werkstück. Wenn der Kollisionserfassungsabschnitt 30 gegen das Werkstück stößt, bewegt sich der Kollisionserfassungsabschnitt 30 entgegen der Zugschraubenfeder 72B in einer Richtung, die zur Bewegungsrichtung des kontaktlosen Fühlers entgegengesetzt ist, so daß in X- und Y-Richtung zwischen dem Zwischenelement 711 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 (d. h. zwischen der Halterung 20 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30) eine relative Verschiebung erfolgt. Aus diesem Grund werden die Kontakte der Rollen 724 und der Kugel 722 in irgendeiner der drei Positionierungseinrichtungen 72A getrennt. Dann wird ein Befehl zum Anhalten der Bewegung des kontaktlosen Fühlers 18 oder zum Bewegen des kontaktlosen Fühlers 18 in Zurückweichrichtung von der zweiten Schalteinrichtung 80A an das Antriebssystem 200' übertragen. Das heißt, daß die Bewegung des kontaktlosen Fühlers 18 angehalten wird oder daß der kontaktlose Fühler 18 in Zurückweichrichtung bewegt wird.
Zusätzlich zu den Vorteilen (1) und (2) der Kollsionsverhinderungsvorrichtung können mit einer Ausführungsform der Kollisionsverhinderungsvorrichtung der Erfindung die folgenden Vorteile erzielt werden:

(3) In der CMM mit kontaktloser Visionsmessung, die das X-Achsen-Antriebssystem 200', das Y-Achsen-Antriebssystem und das Z-Achsen-Antriebssystem zum Bewegen des kontaktlosen Fühlers 18 in den zueinander senkrechten X-, Y- bzw. Z-Richtungen enthält, kann die Kollisionsverhinderungsvorrichtung 3 Kollisionen nicht nur in X-Richtung, sondern auch in Y- und Z-Richtung erfassen, so daß eine Beschädigung des kontaktlosen Fühlers 18 und/oder des Hauptkörpers der CMM mit kontaktloser Visionsmessung zuverlässig verhindert werden kann. Da weiterhin Befehle zum Anhalten der Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 oder zum Bewegen des kontaktlosen Meßfühlers 18 in Zurückweichrichtung an die Z-, X- und Y-Achsen-Antriebssysteme gesendet werden können, können an die jeweiligen Antriebssysteme optimale Befehle geschickt werden. Genauer wird bei einer Kollision in Z-Richtung der kontaktlose Fühler 18 in Zurückweichrichtung bewegt, während die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers 18 in X- und Y-Richtung angehalten wird, um einen Kontakt mit dem Werkstück zu vermeiden, sofern das Werkstück eine Stufe oder dergleichen aufweist.
(4) Die Kollision in irgendeiner der drei zueinander senkrechten Richtungen kann erfaßt werden, da eine Z-Achsen-Halteeinrichtung 71 zum Halten des Kollisionserfassungsabschnitts 30, die in Z-Richtung in Bezug auf die Halterung 20 verschiebbar und zurückstellbar ist, sowie eine X-Y-Achsen-Halteeinrichtung 71 zum Halten des Kollisionserfassungsabschnitts 30, die in Bezug auf die Halterung 20 in X- und Y-Richtung verschiebbar und zurückstellbar ist, vorgesehen sind.
(5) Bei einer Kollision in X- und Y-Richtung stößt der Kollisionserfassungsabschnitt 30 dann, wenn der kontaktlose Fühler 18 in X- und Y-Richtung bewegt wird, gegen das Werkstück, wobei in X- und Y-Richtung zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 und der Halterung 20 eine relative Verschiebung auftritt. Da insbesondere der Kollisionserfassungsabschnitt 30 bestrebt ist, in X- und Y-Richtung in Bezug auf das Zwischenelement 711 entgegen der schraubenlinienförmigen Zugfeder 72B verschoben zu werden, werden die Kugel 722 und die Rollen 724 der Positionierungseinrichtung 72A voneinander getrennt, wobei in X- und Y-Richtung zwischen dem Kollisionserfassungselement 30 und dem Zwischenelement 711 eine relative Verschiebung auftritt. Da das Zwischenelement 711 in X- und Y-Richtung in Bezug auf die Halterung 20 durch die Wellen 41 und 41A nicht verschiebbar ist, tritt zwischen dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 und der Halterung 20 auch eine relative Verschiebung in X- und Y-Richtung auf. Falls der kontaktlose Meßfühler 18 zurückweicht, wird der Kollisionserfassungsabschnitt 30 durch die schraubenlinienförmige Zugfeder 72B in seine Ausgangsposition zurückgestellt, außerdem gelangen die Kugel 722 und die Rollen 724 der Positionierungseinrichtung 72A in gegenseitigen Eingriff. Da die Positionierungseinrichtung 72A, die die Kugel 722 und die beiden Rollen 724 umfaßt, verwendet wird, kann die Positionierung des Kollisionserfassungsabschnitts 30 in Bezug auf die Halterung 20 (Zwischenelement 711) mit hoher Genauigkeit erfolgen.
(6) Da die zweite Schalteinrichtung 80A die Kugel 722 und die Rollen 724 der Positionierungseinrichtung 72A als Kontakte verwendet, kann die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Schalteinrichtung getrennt vorgesehen ist, verringert werden, wobei diese Anordnung im Hinblick auf die Kosten wirtschaftlich ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen eingeschränkt ist und daß Abwandlungen oder Verbesserungen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, vorgenommen werden können.
Obwohl beispielsweise in der obenbeschriebenen Ausführungsform die drei Positionierungseinrichtungen 72A jeweils eine Kugel 722 und zwei Rollen 724 umfassen, die zwischen dem Zwischenelement 711 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 angeordnet sind, ist die Positionierungseinrichtung der Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann eine der drei Positionierungseinrichtungen als erste Positionierungseinrichtung 72A, die die Kugel 722 und die Rollen 724 enthält, vorgesehen sein, während die beiden verbleibenden Positionierungseinrichtungen als zweite Positionierungseinrichtungen 72C vorgesehen sein können, wie in 12 gezeigt ist.
Die zweite Positionierungseinrichtung 72C besitzt eine Kugel 725, die zwischen dem Zwischenelement 711 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 angeordnet ist und ein Paar Halteelemente 726, die am Zwischenelement 711 bzw. am Kollisionserfassungsabschnitt 30 angeordnet sind, um die Kugel 725 festzuklemmen. Hierbei sind die Oberflächen der Halteelemente 726 zum Festklemmen der Kugel 725 jeweils im Wesentlichen konisch. Da die beiden Halteelemente 726, die am Zwischenelement 711 und am Kollisionserfassungsabschnitt 30 vorgesehen sind, die Kugel 725 mit ihren im Wesentlichen konischen Oberflächen festklemmen, ist der Kollisionserfassungsabschnitt 30 in X- und Y-Richtung sowie in Z-Richtung in bezug auf das Zwischenelement 711 verschiebbar.
Wenn die oben beschriebene zweite Positionierungseinrichtung 72C verwendet wird, besitzt die zweite Schalteinrichtung 80A eine Kollisionserfassungsschaltung, in der die Kugel 722 und die beiden Rollen 724 der ersten Positionierungseinrichtung 72A und die Kugel 725 und die beiden Halteelemente 726 jeder der zweiten Positionierungseinrichtungen 72C als Kontakte verwendet werden, wobei die Kontakte elektrisch in Reihe geschaltet sind. Wenn beispielsweise der Kollisionserfassungsabschnitt 30 gegen das Werkstück stößt, wird der Kollisionserfassungsabschnitt 30 in Bezug auf seine Ausgangsstellung geneigt.
Daher werden die Kugel 725 und die Halteelemente 726 der zweiten Positionierungseinrichtung 72C voneinander getrennt, so daß die Kollisionserfassungsschaltung in den offenen Zustand versetzt wird.
Die erste Positionierungseinrichtung 72A, die die Kugel 722 und die beiden Rollen 724 umfaßt, und die zweite Positionierungseinrichtung 72C, die die Kugel 725 und die beiden Halteelemente 726 mit im wesentlichen konischen Oberflächen umfaßt, werden als Positionierungseinrichtungen verwendet. Das heißt, da wenigstens zwei der wenigstens drei Positionierungseinrichtungen, die zwischen dem Zwischenelement 711 und dem Kollisionserfassungsabschnitt 30 angeordnet sind, durch die zweite Positionierungseinrichtung 72C mit einfachem Aufbau gebildet sind, kann die Positionierungseinrichtung einfach und wirtschaftlich hergestellt werden.
Obwohl für die jeweiligen Schalteinrichtungen 50 und 80A in den oben beschriebenen Ausführungsformen Einrichtungen des Kontakttyps verwendet werden, ist es möglich, einen Lichtsensor, einen Berührungsschalter oder dergleichen unter Verwendung bekannter Techniken zu verwenden. Mit anderen Worten, es genügt, wenn die relative Verschiebung zwischen der Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt erfaßt werden kann.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 zur Erfassung einer Kollision in allen drei zueinander senkrechten Raumrichtungen beschrieben worden sind, ist die Kollisionsverhinderungsvorrichtung der Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Mit anderen Worten, es genügt, wenn die Kollisionserfassungsvorrichtung einen Mechanismus zum Erfassen der relativen Verschiebung zwischen der am kontaktlosen Meßfühler befestigten Halterung und einem ringförmigen Kollisionserfassungsabschnitt, der den kontaktlosen Meßfühler enthält, und zum Steuern des Antriebssystems des Meßgeräts in der Weise, daß die Bewegung des kontaktlosen Meßfühlers angehalten wird oder daß der kontaktlose Meßfühler zum Zeitpunkt der Erfassung in Zurückweichrichtung bewegt wird, umfaßt. Die Richtung der zu erfassenden Kollision kann entsprechend dem Meßgerät geeignet bestimmt werden.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 oder 3 an der CMM mit kontaktloser Visionsmessung befestigt ist und der kontaktlose Meßfühler 18 bewegt wird, kann die Kollisionsverhinderungsvorrichtung auch für ein Meßgerät, in dem nur das Werkstück bewegt wird, oder für ein Meßgerät, in dem sowohl der kontaktlose Meßfühler als auch das Werkstück bewegt werden, verwendet werden.
Obwohl in den obenbeschriebenen Ausführungsformen der kontaktlose Meßfühler 18 eine CCD-Kamera 181 und das Objektiv 182 enthält, ist der kontaktlose Meßfühler der Erfindung nicht darauf eingeschränkt und kann auch ein kontaktloser Meßfühler sein, der einen Mechanismus besitzt zum Lenken von externem Licht diagonal zur axialen Richtung, etwa der kontaktlose Meßfühler 100, der in den 10A und 10B gezeigt ist. Dieser kontaktlose Meßfühler 100 besitzt einen Parabolspiegel 101, der in axialer Richtung 100A an der Außenseite angeordnet ist, wobei das Licht durch den Parabolspiegel 101 in axialer Richtung 100A diagonal reflektiert wird. Durch Befestigen des Kollisionserfassungsabschnitts 2 oder 3 am Parabolspiegel 101 kann eine Beschädigung des Parabolspiegels 101 und dergleichen verhindert werden.
Weiterhin kann der kontaktlose Meßfühler ein kontaktloser Meßfühler 110 sein, wie er etwa in den 11A und 11B gezeigt ist. Dieser kontaktlose Meßfühler 110 besitzt eine ringförmige Lichtquelle 111, die in der axialen Richtung 110A an der Außenseite angeordnet und so beschaffen ist, daß sie das Werkstück in diagonaler Richtung beleuchtet. Durch Befestigen der Kollisionsverhinderungsvorrichtung 2 oder 3 an dieser ringförmigen Lichtquelle 111 kann eine Beschädigung der Lichtquelle 111 und dergleichen verhindert werden.
Weiterhin kann der kontaktlose Meßfühler ein kontaktloser Meßfühler einer Laser-Verschiebungslehre sein, der die Konfiguration der Oberfläche des Werkstücks dadurch mißt, daß Laserlicht durch ein Objektiv auf das Werkstück gelenkt wird und dabei das Objektiv vertikal in der Weise bewegt wird, daß sich die Oberfläche des Werkstücks stets im Brennpunkt des Objektivs befindet.
Weiterhin kann der kontaktlose Meßfühler eine Vorrichtung eines Kombinationsmeßgeräts mit einer Anzahl von Vorrichtungen sein, die als kontaktlose Meßfühler dienen und mit einem Mechanismus versehen sind, durch den die Vorrichtungen außer wenn sie erforderlich sind, gelagert werden und eine Vorrichtung in ihre normale Position bewegt wird, wenn sie benötigt wird. Das heißt, daß es genügt, daß ein kontaktloser Meßfühler für ein Meßgerät zum Messen der Abmessungen und dergleichen des Werkstücks vorgesehen ist und das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler durch das Antriebssystem relativ zueinander bewegt werden.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen als Meßgerät die CMM 1 mit kontaktloser Visionsmessung angegeben wurde, ist das Meßgerät nicht darauf eingeschränkt, wobei es genügt, wenn das Meßgerät die Abmessungen und dergleichen des Werkstücks mißt und der kontaktlose Meßfühler und das Werkstück durch das Antriebssystem relativ zueinander bewegt werden. Somit umfaßt die Erfindung nicht nur ein dreidimensionales Meßgerät, sondern auch ein zweidimensionales und ein eindimensionales Meßgerät. Außerdem umfaßt das Meßgerät eine Rundheit-Meßmaschine oder eine Oberflächenstruktur-Meßmaschine, die die Oberflächenrauheit, die Welligkeit oder das Profil mißt.
Wenn sich in der Kollisionsverhinderungsvorrichtung für Meßgeräte der Erfindung der kontaktlose Meßfühler dem Werkstück oder dergleichen angenähert hat, stößt der den kontaktlosen Meßfühler abdeckende Kollisionserfassungsabschnitt gegen das Werkstück oder dergleichen, so daß es möglich ist, eine kollisionsbedingte Beschädigung des kontaktlosen Meßfühlers und/oder des Hauptkörpers des Meßgeräts zu verhindern. Da weiterhin die relative Verschiebung zwischen der am kontaktlosen Meßfühler befestigten Halterung und dem Kollisionserfassungsabschnitt sofort erfaßt wird und die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Meßfühlers angehalten wird oder das Werkstück und der kontaktlose Meßfühler relativ zueinander in Zurückweichrichtung bewegt werden, kann eine kollisionsbedingte Beschädigung des Werkstücks und dergleichen verhindert werden.

Claims

Kollisionsverhinderungsvorrichtung (2; 3) für Messgeräte zum Messen von Abmessungen eines Werkstücks unter relativer Bewegung des Werkstücks und eines kontaktlosen Messfühlers (18) durch ein Antriebssystem (200), umfassend, eine Halterung (20), die am kontaktlosen Messfühler (18) befestigt ist, einen Kollisionserfassungsabschnitt (30), der den kontaktlosen Messfühler (18) abdeckt, eine Halteeinrichtung (70), die den Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der Weise hält, dass er in Bezug auf die Halterung (20) verschiebbar ist, und einen Schalter (50), der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) erfasst und dem Antriebssystem (200) befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Messfühlers (18) anzuhalten, oder das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) in einer Zurückweichrichtung, in der sich das Werkstück und der kontaktlose Messfühler (18) voneinander entfernen, zu bewegen, wobei die Halteeinrichtung eine erste Halteeinrichtung (40) aufweist, die den Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der Weise hält, dass er in einer ersten Richtung in Bezug auf die Halterung (20) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (70) eine zweite Halteeinrichtung (72) aufweist, die den Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der Weise hält, dass er bei einer Kollision des Kollisionserfassungsabschnittes (30) mit dem Werkstück in Bezug auf die Halterung (20) in einer zur ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung verschiebbar ist und die zweite Halteeinrichtung (72) eine Positionierungseinrichtung (72A) aufweist, die bei der Kollision des Kollisionserfassungsabschnittes (30) mit dem Werkstück die resultierende relative Verschiebung zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der zweiten Richtung erfasst.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Halteeinrichtung (40) ein Gleitelement (41, 41A) aufweist, das mit einem Ende an der Halterung (20) und mit dem anderen Ende am Kollisionserfassungsabschnitt (30) befestigt ist und in der ersten Richtung gleiten kann, sowie ein erstes elastisches Element (42), das zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist und den Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der Weise hält, dass er in Bezug auf die Halterung (20) in der ersten Richtung verschiebbar ist, und der Schalter einen ersten Schalter (50) aufweist, der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der ersten Richtung erfasst.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Halteeinrichtung (72) ein Zwischenelement (711) aufweist, das zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist, die wenigstens eine Positionierungseinrichtung (72A), die zwischen dem Zwischenelement (711) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist, sowie ein zweites elastisches Element (72B), das zwischen dem Zwischenelement (711) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist und den Kollisionserfassungsabschnitt (30) in der Weise hält, dass er in Bezug auf die Halterung (20) in der zweiten Richtung verschiebbar ist, umfasst, das Gleitelement (41, 41A) mit einem Ende an der Halterung befestigt ist und mit dem anderen Ende am Zwischenelement (711) so befestigt ist, dass es in der ersten Richtung gleiten kann, wobei das erste elastische Element (42) zwischen der Halterung (20) und dem Zwischenelement (711) angeordnet ist und das Zwischenelement (711) so hält, dass es in Bezug auf die Halterung (20) in der ersten Richtung verschiebbar ist, und der Schalter einen zweiten Schalter (80A) aufweist, der eine relative Verschiebung zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) erfasst.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Positionierungseinrichtung (72A) eine Kugel (722), die entweder am Zwischenelement (711) oder am Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist, und zwei Rollen (724), die mit der Kugel (722) in Eingriff sind und am jeweils anderen des Zwischenelements (711) und des Kollisionserfassungsabschnitts (30) angeordnet sind, umfasst und das zweite elastische Element (72B) die Kugel (722) und die beiden Rollen (724) so hält, dass sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen können.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Positionierungseinrichtung (72C) eine Kugel (725), die entweder am Zwischenelement (711) oder am Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist, und ein Paar Halteelemente (726), die am jeweils anderen des Zwischenelements (711) und des Kollisionserfassungsabschnitts (30) angeordnet sind und die Kugel (725) zwischen den Oberflächen der Halteelemente (726), die jeweils eine konische Form haben, festklemmen, umfasst und das zweite elastische Element (72B) die Kugel (725) und das Paar Halteelemente (726) so hält, dass sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen können.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der erste Schalter (50) einen Schaltabschnitt (52) mit einem Hebel (51), der in einer ersten Richtung schwenken kann, sowie eine Klaue (53) umfasst, die am Gleitelement (41, 41A) befestigt ist und den Hebel (51) aufgrund einer Bewegung des Gleitelements (41, 41A) schwenkt und einen Schwenkzustand des Hebels (51) erfasst und dem Antriebssystem (200) befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Messfühlers (18) in der ersten Richtung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) in der Zurückweichrichtung zu bewegen.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der zweite Schalter (80A) eine Kollisionserfassungsschaltung (81) mit Kontakten, die zwischen der Kugel (722) und den beiden Rollen (724) der Positionierungseinrichtung (72A) gebildet und elektrisch in Reihe geschaltet sind, umfasst, wobei die Kollisionserfassungsschaltung (81) einen offenen Zustand erfasst und dem Antriebssystem (200) befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Messfühlers (18) in der zweiten Richtung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) in der Zurückweichrichtung zu bewegen.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der zweite Schalter (80A) eine Kollisionserfassungsschaltung (81) mit Kontakten, die zwischen der Kugel (722) und den beiden Rollen (724) der Positionierungseinrichtung (72A) gebildet und elektrisch in Reihe geschaltet sind, umfasst, wobei die Kollisionserfassungsschaltung einen offenen Zustand erfasst und dem Antriebssystem (200) befiehlt, die relative Bewegung des Werkstücks und des kontaktlosen Messfühlers (18) in der zweiten Richtung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) in der Zurückweichrichtung zu bewegen.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der erste Schalter (50) und der zweite Schalter (80A) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Positionierungseinrichtung wenigstens eine erste Positionierungseinrichtung (72A) mit einer am Zwischenelement (711) oder am Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordneten Kugel (722) und mit zwei Rollen (724), die mit der Kugel (722) in Eingriff sind und am jeweils anderen des Zwischenelements (711) und des Kollisionserfassungsabschnitts (30) angeordnet sind, sowie wenigstens eine zweite Positionierungseinrichtung (72C) mit einer Kugel (725), die entweder am Zwischenelement (711) oder am Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist, und einem Paar Halteelemente (726), die am jeweils anderen des Zwischenelements (711) und des Kollisionserfassungsabschnitts (30) angeordnet sind und die Kugel (725) zwischen den Oberflächen der Halteelemente (726), die jeweils eine konische Form besitzen, festklemmen, umfasst und das zweite elastische Element (72B) die Kugel (722) und die beiden Rollen (724) der ersten Positionierungseinrichtung (72A) so hält, dass sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen können.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Kollisionserfassungsabschnitt (30) ringförmig ist.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der kontaktlose Messfühler einen Parabolspiegel (101) umfasst.
Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der kontaktlose Messfühler eine ringförmige Lichtquelle (111) umfasst.
Messgerät mit einer Kollisionsverhinderungsvorrichtung nach Anspruch 1 sowie mit einem kontaktlosen Messfühler und einem Antriebssystem, wobei das Antriebssystem (200) umfasst: ein X-Achsen-Antriebssystem (203, 206), das das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) relativ zueinander in X-Richtung bewegt, ein Y-Achsen-Antriebssystem (202, 205), das das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) relativ zueinander in der zur X-Richtung senkrechten Y-Richtung bewegt, und ein Z-Achsen-Antriebssystem (201, 204), das das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) relativ zueinander in der zur X-Richtung und zur Y-Richtung senkrechten Z-Richtung bewegt.
Messgerät nach Anspruch 14, wobei die Halteeinrichtung (70) umfasst: eine Z-Achsen-Halteeinrichtung (71), die den Kollisionserfassungsabschnitt so hält, dass er in Z-Richtung in Bezug auf die Halterung (20) verschiebbar ist, und ein Zwischenelement (711), das zwischen der Halterung (20) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist, ein Gleitelement (41, 41A), das mit einem Ende an der Halterung (20) und mit dem anderen Ende am Zwischenelement (711) so befestigt ist, dass es in Z-Richtung gleiten kann, sowie ein erstes elastisches Element (42), das zwischen der Halterung (20) und dem Zwischenelement (711) angeordnet ist und das Zwischenelement (711) so hält, dass es in Bezug auf die Halterung (20) verschiebbar ist, umfasst, und eine X-Y-Achsen-Halteeinrichtung (72), die den Kollisionserfassungsabschnitt (30) so hält, dass er in X- und Y-Richtung in Bezug auf die Halterung (20) verschiebbar ist, und wenigstens drei erste Positionierungseinrichtungen (72A) mit einer am Zwischenelement (711) oder am Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordneten Kugel (722) und mit zwei Rollen (724), die mit der Kugel (722) in Eingriff sind und am jeweils anderen des Zwischenelements (711) und des Kollisionserfassungsabschnitts (30) angeordnet sind, sowie ein zweites elastisches Element (72C), das zwischen dem Zwischenelement (711) und dem Kollisionserfassungsabschnitt (30) angeordnet ist und die Kugel (722) und die beiden Rollen (724) der ersten Positionierungseinrichtung (72A) so hält, dass sie in Eingriff und außer Eingriff gelangen können, umfasst.
Messgerät nach Anspruch 15, wobei der Schalter (80A) eine Kollisionserfassungsschaltung (81) mit Kontakten, die zwischen der Kugel (722) und den beiden Rollen (724) der Positionierungseinrichtung (72A) ausgebildet sind und elektrisch in Reihe geschaltet sind, umfasst und dann, wenn er einen offenen Zustand der Kollisionserfassungsschaltung erfasst, dem Antriebssystem (200) befiehlt, die relative Bewegung in X- und Y-Richtung anzuhalten oder das Werkstück und den kontaktlosen Messfühler (18) in Zurückweichrichtung zu bewegen.