DE102004043691A1

DE102004043691A1 - Vorrichtung zum Messen der geometrischen Abmessungen und/oder der Form eines Genstandes, insbesondere eines Werkstückes

Info

Publication number: DE102004043691A1
Application number: DE200410043691
Authority: DE
Inventors: Dieter Gebert
Original assignee: HELIOS MESSTECHNIK; Helios Messtechnik & Co KG GmbH
Current assignee: Carl Mahr Holding GmbH
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-09-11
Also published as: DE102004043691B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Messen der geometrischen Abmessungen und/oder der Form eines Gegenstandes (44), insbesondere eines Werkstückes, mit einem an einem Tragarm (2a, 2b) angeordneten und den Gegenstand (44) mit einem Tastkörper (4a) antastenden Messtaster (4), der eine Tastmesseinrichtung aufweist, mit der eine Auslenkung des Tastkörpers (4a) beim Antasten des Gegenstandes (44) messbar ist, wobei der Tragarm (2a, 2b) und der Gegenstand (44) mittels einer ersten Positioniereinrichtung relativ zueinander verfahrbar sind, und mittels einer eine Maßverkörperung (8) aufweisenden ersten Messeinrichtung die Relativposition zwischen Tragarm (2a, 2b) und Gegenstand (44) messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastkörper (4a) in einem unausgelenkten Ausgangszustand des Messtasters (4) auf einer Verlängerung einer durch die Maßverkörperung (8) definierten Raumkurve (42) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der geometrischen Abmessungen und/oder der Form eines Gegenstandes, insbesondere eines Werkstückes.

Gattungsgemäße Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 196 41 720 C2 bekannt, bei der ein Messtaster an einem Tragarm angeordnet ist, der wiederum gegenüber einem Ausleger eines ersten Schlittens schwenkbar gelagert ist, wobei der erste Schlitten in einer x-Achse der Vorrichtung verfahrbar ist. Die Führung des ersten Schlittens ist dabei gegenüber dem einen Antastpunkt des Messtasters an dem zu vermessenden Werkstück bildenden Tastkörper versetzt angeordnet. Entsprechendes gilt für die Maßverkörperung eines zugehörigen Positionssensors für die x-Achse, wobei die Maßverkörperung an dem Führungskörper der Führungseinrichtung für den ersten Schlitten angeordnet ist. Der Führungskörper für die x-Achse ist an einem zweiten Schlitten angeordnet, der wiederum in einer z-Achse verfahrbar ist. Ein Führungskörper für die Führung in z-Achse ist wiederum an einem dritten Schlitten angeordnet, der in einer y-Achse verfahrbar ist. Die drei Schlitten bilden die Positionierungseinrichtung einer Koordinatenmessmaschine, mittels welcher der Messtaster in allen drei Raumrichtungen in Bezug auf das feststehende, zu vermessende Werkstück verfahrbar ist.

Ein Problem derartiger Vorrichtung ist die Verbesserung der Messgenauigkeit. Zur Lösung dieses Problem werden hochpräzise Führungseinrichtungen für die Positionierungseinrichtungen verwendet, um die Fehlerursache eines Bewegungsspiels in den Führungseinrichtungen auf den Messwert zu reduzieren. Dies erfordert insbesondere im Hinblick auf die großen zu bewegenden Massen einen erheblichen konstruktiven Aufwand mit den damit verbundenen Kosten.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll die Vorrichtung den Einfluss einer nicht idealen Führungseinrichtung auf das Messergebnis reduzieren und damit die Messgenauigkeit erhöhen. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig in der Herstellung und robust im Betrieb sein.

Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.

Das Problem ist erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zum Messen der geometrischen Abmessungen und/oder der Form eines Gegenstandes, insbesondere eines Werkstückes, mit einem an einem Tragarm angeordneten und den Gegenstand mit einem Tastkörper antastenden Messtaster, der eine Tastmesseinrichtung aufweist, mit der eine Auslenkung des Tastkörpers beim Antasten des Gegenstandes messbar ist, wobei der Tragarm und der Gegenstand mittels einer ersten Positioniereinrichtung relativ zueinander verfahrbar sind, und mittels einer eine Maßverkörperung aufweisenden ersten Messeinrichtung die Relativposition zwischen Tragarm und Gegenstand messbar ist, dadurch gelöst, dass der Tastkörper in einem unausgelenkten Ausgangszustand des Messtasters auf einer Verlängerung einer durch die Maßverkörperung definierten Raumkurve liegt.

Erfindungsgemäß wird ein Messtaster verwendet, der nicht nur ein Schaltsignal abgibt, sondern auch eine Messung der Auslenkung in mindestens einer Raumrichtung bereitstellt, d.h. nicht nur ein schaltender Taster, sondern ein messender Taster. Vorzugsweise wird ein Messtaster verwendet, der Messsignale für die Auslenkung in allen drei Raumrichtungen ausgibt. Als Tastkörper können alle geeigneten Körperformen eingesetzt werden, insbesondere eine Tastspitze oder eine Tastkugel. Erfindungsgemäß erfolgt die Antastung auf der Verlängerung einer Linie, welche durch die Maßverkörperung gebildet ist. Bei der Maßverkörperung handelt es sich beispielsweise um einen Maßstab, der optisch, induktiv, kapazitiv oder dergleichen von einem Messaufnehmer oder Sensor vorzugsweise kontaktlos abgetastet wird. Eingesetzt werden können sowohl inkrementale als auch absolute Messwertaufnehmer.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Antastpunktes in Bezug auf die Maßverkörperung ergibt sich eine Reduzierung der Auswirkung einer nicht idealen Führungseinrichtung der Positioniereinrichtung für den Messtaster, insbesondere eine Reduzierung der Auswirkung eines in der Praxis stets vorhandenen Bewegungsspieles in der Führungseinrichtung. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Maßverkörperung von einem Führungskörper der Führungseinrichtung beabstandet angeordnet ist.

In vielen Anwendungsfällen wird ein geradliniger Maßstab verwendet, beispielsweise ein optisch kontaktlos abzutastender Metallmaßstab, insbesondere Stahlmaßstab, oder Glasmaßstab, und der von dem Tastkörper in einem unausgelenkten Ausgangszustand des Messtasters eingenommene Antastpunkt liegt auf einer geradlinigen Verlängerung des Maßstabes.

Besonders vorteilhaft ist der Messtaster lediglich in einer die erste Hauptachse oder x-Achse der Vorrichtung bildenden Raumrichtung verfahrbar, insbesondere wenn der Messtaster in den beiden weiteren hierzu vorzugsweise rechtwinklig verlaufenden Hauptachsen (y-Achse und z-Achse) der Vorrichtung nicht verfahrbar ist, sondern der zu vermessende Gegenstand in diesen Hauptachsen verfahrbar ist.

Besonders vorteilhaft ist ein Führungskörper der Führungseinrichtung für die erste Hauptachse neben der Maßverkörperung angeordnet. Dadurch ergibt sich eine weitgehende mechanische Entkopplung zwischen der Maßverkörperung und dem Führungskörper, wodurch die Messgenauigkeit weiter erhöht ist. Beispielsweise kann die Maßverkörperung an einer an dem Grundgehäuse der Vorrichtung festgelegten Leiste angeordnet sein. Dadurch ist auch eine Herabsetzung der Messgenauigkeit, beispielsweise aufgrund einer Verunreinigung und/oder einer Beschädigung der Maßverkörperung durch die Führungseinrichtung, weitgehend ausgeschlossen.

Besonders vorteilhaft ist der Schlitten für die Verschiebung entlang der ersten Hauptachse mittels eines Linearantriebes elektromotorisch antreibbar. Dadurch werden Schwingungen vermieden, die potentiell durch einen Antrieb hervorgerufen werden können. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schlitten für die Bewegung in der ersten Hauptachse auf einer Luftlagerung läuft. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Linearantrieb auf einer der Maßverkörperung gegenüberliegenden Seite eines Führungskörpers der Führungseinrichtung angeordnet ist, weil durch die räumliche Trennung der Störeinfluss des Antriebs auf die Messung weiter reduziert ist.

In einer besonderen Ausführungsart ist der Tragarm zweiteilig ausgebildet, und der Messtaster ist an einem ersten Tragarmteil angeordnet, das gegenüber einem zweiten Tragarmteil schwenkbar gelagert ist, welches vorzugsweise fest mit dem Schlitten verbunden ist. Durch die Schwenkbarkeit des Messtasters können auch unzugängliche Stellen an dem zu vermessenden Gegenstand erreicht werden. Die Schwenkachse schließt dabei mit der ersten Hauptachse einen rechten Winkel ein. Das erste Tragarmteil schließt mit der ersten Hauptachse vorzugsweise ebenfalls einen rechten Winkel ein.

Vorzugsweise ist das erste Tragarmteil in zwei, um 180° zueinander versetzten Positionen verrastend positionierbar, in denen das erste Tragarmteil mit der Schwenkachse einen Winkel von 45° einschließt. Gleichzeitig ist das erste Tragarmteil in den rastenden Positionen vorzugsweise rechtwinklig zu der Maßverkörperung ausgerichtet. Die Maßverkörperung verläuft vorzugsweise parallel zur ersten Hauptachse. Vorzugsweise in allen rastenden Positionen ist für das erste Tragarmteil eine Dreipunktauflage vorgesehen, durch welche die Rastposition präzise definiert und wiederholt präzise einnehmbar ist.

Vorzugsweise ist das erste Tragarmteil mit einem Druckluftantrieb gegenüber dem zweiten Tragarmteil schwenkbar. Dadurch wird die Zuführung einer elektrischen Energieversorgung in die Nähe des Messtasters vermieden und damit auch die zugehörigen Störeinflüsse. Durch den pneumatischen Antrieb lassen sich außerdem die rastenden Positionen wiederholbar definiert anfahren.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Messtaster lediglich in Richtung der ersten Hauptachse linear verfahrbar ist. Die weiteren Bewegungen, die zu einem dreidimensionalen Erfassen der Form des zu vermessenden Gegenstandes erforderlich sind, werden vorzugsweise von einer Aufspanneinrichtung ausgeführt, an welcher der zu vermessende Gegenstand lösbar festlegbar ist. Insbesondere ist die Aufspanneinrichtung in einer zweiten Hauptachse, der z-Achse, gegenüber einem Grundgehäuse der Vorrichtung mittels einer zweiten Positionierungseinrichtung verfahrbar, bei der es sich vorzugsweise um eine Hubbewegung in der Vertikalen handelt.

Besonders vorteilhaft weist die zweite Positioniereinrichtung hierzu einen Spindelantrieb derart auf, dass im statischen Zustand keine Energiezufuhr erforderlich ist. Die insbesondere bei einem elektromotorischen Antrieb infolge der Energiezufuhr auftretenden Vibrationen, die potentiell das Messergebnis verfälschen können, werden dadurch vermieden. Außerdem ist es nicht erforderlich, ein Gegengewicht für die zu bewegende Masse vorzusehen. Auch die zweite Positioniereinrichtung weist vorzugsweise eine aerostatische Lagerung oder Luftlagerung auf.

In einer besonderen Ausführungsart ist die Aufspanneinrichtung um die zweite Hauptachse drehbar, insbesondere rundum drehbar. Dadurch kann in Verbindung mit der Verfahrbarkeit in der ersten Hauptachse auf einfache Weise eine Umfangskontur des zu vermessenden Gegenstandes aufgenommen werden. Dabei bilden die Messwerte betreffend die erste Hauptachse und die Messwerte betreffend den Drehwinkel Zylinderkoordinaten der Oberfläche des zu vermessenden Gegenstandes in der durch die Position in der z-Achse bestimmten Ebene. Vorzugsweise ist der motorische Drehantrieb als getriebeloser Direktantrieb vorgesehen. Dadurch werden mögliche Störgrößen aufgrund eines Bewegungsspiels in einem Getriebe vermieden.

In einer besonderen Ausführungsart ist die Aufspanneinrichtung um eine dritte Hauptachse, der y-Achse, gegenüber einem Grundgehäuse der Vorrichtung mittels einer dritten Positioniereinrichtung verfahrbar. In vielen Anwendungen der vorliegenden Erfindung wird dabei der Verfahrweg in der dritten Hauptachse deutlich geringer sein als der in der ersten Hauptachse mögliche Verfahrweg, beispielsweise weniger als 50 % hiervon betragen. Vorzugsweise weist die dritte Positioniereinrichtung ebenfalls einen Linearantrieb auf, wodurch Schwingungen vermieden werden können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung aus der Richtung der ersten Hauptachse, und
4 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung aus der Richtung der dritten Hauptachse.
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Messen der geometrischen Abmessungen und/oder der Form eines in der 1 nicht dargestellten Gegenstandes, insbesondere eines Werkstückes. Hierzu weist die Vorrichtung 1 einen an einem Tragarm 2a, 2b angeordneten und den Gegenstand mit einem Tastkörper 4a an einem Tastpunkt 4b antastenden Messtaster 4 auf, der in seinem Inneren eine Tastmesseinrichtung aufweist, mit der eine Auslenkung des Tastkörpers 4a beim Antasten des Gegenstands messbar ist.
Der Tragarm 2a, 2b und damit der Messtaster 4 ist relativ in Bezug zu den zu vermessenden Gegenstand verfahrbar, wobei mittels einer an der Leiste 6 festgelegten Maßverkörperung 8 die Relativposition zwischen Tragarm 2a, 2b und Gegenstand messbar ist. Erfindungsgemäß liegt bei der Vorrichtung 1 der Tastkörper 4a in dem in der 1 dargestellten unausgelenkten Ausgangszustand des Messtasters 4 auf einer Verlängerung einer durch die Maßverkörperung 8 definierten Raumkurve. Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Tastkörper 4a und insbesondere seine an dem Gegenstand in Anlage zu bringende Tastspitze, durch welche der Tastpunkt definiert ist, in einer geradlinigen Verlängerung eines die Maßverkörperung 8 bildenden Glasmaßstabes, der auf einer in der 1 nicht sichtbaren Fläche der Leiste 6 angeordnet ist.
Der Tragarm 2a, 2b ist an einem Schlitten 10 angeordnet, der mittels einer ersten Positioniereinrichtung entlang der ersten Hauptachse 12 verfahrbar ist, die eine x-Achse der Vorrichtung 1 bildet. Ein prismenförmiger Führungskörper 14 der zugehörigen Führungseinrichtung ist im Querschnitt trapezförmig und neben der die Maßverkörperung 8 tragenden Leiste 6 auf einem Grundgehäuse 16 der Vorrichtung 1 festgelegt.
Der Messtaster 4 ist an einem ersten Tragarmteil 2a festgelegt, welches gegenüber dem am Schlitten 10 festgelegten zweiten Tragarmteil 2b mittels einer Antriebseinrichtung 18, beispielsweise eines pneumatisch angetriebenen Drehzylinders, um die Achse 20 schwenkbar ist. Die Achse 20 schließt mit der ersten Hauptachse 12 einen rechten Winkel ein. Das erste Tragarmteil 2a sowie der daran angeordnete Messtaster 4 schließen mit der Schwenkachse 20 einen Winkel von jeweils 45° ein, und mit der ersten Hauptachse 12 einen rechten Winkel.
Das erste Tragarmteil 2a ist in der in der 1 dargestellten Position unter Anlage an einer Dreipunktanlage verrastet. Durch Drehen des ersten Tragarmteils 2a um die Schwenkachse 20 um 180° kann der Messtaster 4 von der in der 1 dargestellten vertikalen Position in eine horizontale Position überführt werden. Vorzugsweise ist auch diese um 180° geschwenkte Position des zweiten Tragarmteils 2a mittels einer Dreipunktanlage definiert verrastbar. Die Antriebseinheit 18 kann auch ein Rundumdrehen des ersten Tragarmteils 2a um die Schwenkachse 20 vorsehen. Der von dem Ende des Tastkörpers 4a bestimmte Antastpunkt 4b liegt dabei vorzugsweise auf der Schwenkachse 20, sodass der Antastpunkt durch ein Drehen des ersten Tragarmteils 2a um die Schwenkachse 20 nicht verändert wird.
Der zu vermessende Gegenstand ist an einer Aufspanneinrichtung 22 lösbar festlegbar, die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Aufspannteller gebildet ist. Die Aufspanneinrichtung 22 ist gegenüber dem Grundgehäuse 16 der Vorrichtung 1 mittels einen zweiten Positioniereinrichtung in einer zweiten Hauptachse 24 verfahrbar, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die z-Achse bildet. Außerdem ist die Aufspanneinrichtung 22 um die zweite Hauptachse 24 drehbar, wie dies durch den Doppelpfeil 26 angedeutet ist. Weiterhin ist die Aufspanneinrichtung 22 um eine dritte Hauptachse 28 verfahrbar, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die y-Achse bildet. Mithin lässt sich der zu vermessende Gegenstand sowohl um die zweite Hauptachse 24 drehen als auch entlang der zweiten und der dritten Hauptachsen 24, 28 verfahren.
Insgesamt dienen insbesondere die Verfahrwege entlang der zweiten und dritten Hauptachse 24, 28 im Wesentlichen einer Positionierung des zu vermessenden Gegenstandes in Bezug auf den Messtaster 4. Der Messtaster 4 kann demgegenüber linear lediglich entlang der ersten Hauptachse 12 verfahren werden und darüber hinaus um die Achse 20 verschwenkt werden.
Die 2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Aus der Ansicht der 2 ist die an der Leiste 6 angeordnete Maßverkörperung 8 erkennbar, im Ausführungsbeispiel ein geradliniger Glasmaßstab zum berührungslosen optischen Auslesen mittels eines Messwertaufnehmers 30. Der Antastpunkt 4b am Ende des Tastkörpers 4a liegt dabei in dem dargestellen unausgelenkten Ausgangszustand des Messtasters 4 auf einer durch die Verlängerung der Maßverkörperung 8 gebildeten Raumkurve 42.
Der Messwertaufnehmer 30 und die Maßverkörperung 8 können ein sogenanntes inkrementales Messsystem bilden, das lediglich relative Abmessungen in Bezug auf einen zuvor eingenommenen Referenzpunkt ermittelt. Alternativ hierzu kann die Vorrichtung aber auch für mindestens eine Hauptachse ein absolutes Messsystem aufweisen, das in jedem Zustand eine Bestimmung der derzeit eingenommenen Absolutposition des Schlittens 10 ermöglicht, ohne dass ein Referenzpunkt angefahren werden muss. In jedem Fall wird die Position des Antastpunktes 4b durch Auswertung des Signals des Messwertaufnehmers 30 und des Messtasters 4 errechnet.
An dem durch den Führungskörper 14 geführten Schlitten 10 ist ein Antriebsbügel 32 festgelegt, der den Läufer eines Linearantriebs bildet und in einen zugehörigen Stator 34 eingreift. Die Leiste 6, der Führungskörper 14 und der Stator 34 sind dabei gemeinsam auf einer Oberfläche des Grundgehäuses 16 festgelegt und insbesondere parallel zueinander nebeneinander angeordnet, wobei die Leiste 6 mit der Maßverkörperung 8 und der Stator 34 des Linearantriebs auf gegenüberliegenden Seiten in Bezug auf den Führungskörper 14 angeordnet sind.
In der 2 ist die Aufspanneinrichtung 22 gegenüber der in 1 dargestellten Position angehoben, wobei das Verfahren in Richtung der zweiten Hauptachse 24, der z-Achse, durch einen unterhalb der Aufspanneinrichtung 22 angeordneten Spindelantrieb mit einem Antriebselement 36 erfolgt. Der Antrieb erfolgt vorzugsweise zentrisch in Bezug auf die Aufspanneinrichtung 22, wodurch vermieden wird, dass bei Antreiben Kippmomente auftreten, die das Messergebnis verfälschen können. Auch das Verfahren in Richtung der z-Achse wird von einer Messeinrichtung ermittelt, wobei die zugehörige zweite Maßverkörperung 38 parallel zur zweiten Hauptachse 24 (z-Achse) verläuft und einen Abstand von dem Antastpunkt 4b aufweist, der möglichst gering ist, insbesondere kleiner als die Erstreckung der Aufspanneinrichtung 22 in Richtung der ersten Hauptachse 12 (x-Achse).
Die Bewegung der Aufspanneinrichtung 22 in Richtung der dritten Hauptachse 28, der y-Achse, wird ebenfalls von einer Messeinrichtung ermittelt, wobei die zugehörige dritte Maßverkörperung 40 parallel zur dritten Hauptachse 28 verläuft und ebenfalls einen Abstand von dem Antastpunkt 4b aufweist, der möglichst gering ist, insbesondere kleiner als die Abmessung der Aufspanneinrichtung 22 in x-Richtung ist. Die Verfahrbarkeit in Richtung der dritten Hauptachse 28 erfolgt ebenfalls vorzugsweise über einen in der 2 nicht sichtbaren Linearantrieb.
Die 3 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 in Richtung der ersten Hauptachse 10, die senkrecht zur Zeichenebene der 3 verläuft. Der erste Tragarmteil 2a ist gegenüber der in den 1 und 2 dargestellten Stellung um 180° um die Achse 20 gedreht. Der Tastkörper 4a des Messtasters 4 befindet sich dementsprechend in einer waagrechten Stellung und das den Tastpunkt 4b definierende Ende des Tastkörpers 4a liegt auf einer senkrecht zur Zeichenebene und parallel zur ersten Hauptachse 10 verlaufenden Raumkurve 42, die durch die an der Leiste 6 angeordnete Maßverkörperung 8 definiert ist.
Der Bügel des auf dem Führungskörper 14 geführten Schlittens 10 greift mit einem Läuferteil 32a zwischen zwei zueinander und zu dem Führungskörper 14 ebenso wie zur Leiste 6 planparallel verlaufenden Statorelementen 34 ein, sodass der Schlitten 10 zusammen mit dem Messtaster 4 senkrecht zur Zeichenebene verfahrbar ist.
Die für die Aufnahme des zu vermessenden Gegenstandes vorgesehene Aufspanneinrichtung 22 ist in der 3 dargestellten Position im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche des Grundgehäuses 16, an dem die Leiste 6 und der Führungskörper 14 festgelegt sind.
Die 4 zeigt eine Ansicht der Vorrichtung 1 aus der Richtung der dritten Hauptachse 28, die senkrecht zur Zeichenebene der 4 verläuft, teilweise in der Ansicht und teilweise im Querschnitt. Der Messtaster 4 befindet sich wieder in der in den 1 und 2 dargestellten Position und ist im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. Der Antastpunkt 4b liegt wiederum auf dem Schnittpunkt, den die Achse 20 mit der Raumkurve 42 bildet.
Auf der Aufspanneinrichtung 22 ist ein zu vermessender Gegenstand 44 festgelegt, beispielsweise eine kreiszylindrische Welle. Die Positionierung des Gegenstandes 44 erfolgt dabei vorzugsweise zentrisch in Bezug auf die zweite Hauptachse 24, um welche die Aufspanneinrichtung 22 drehbar ist. Durch Antasten des Gegenstandes 44 mit dem Tastkörper 4a und anschließendes Drehen des Gegenstandes 44 um die zweite Hauptachse 24 kann die exakte Umfangsform des Gegenstandes ermittelt werden. Durch gleichzeitiges oder anschließendes Verfahren der Aufspanneinrichtung 22 in Richtung der zweiten Hauptachse 24 kann darüber hinaus die genaue Zylinderform gemessen werden. Eine Überprüfung der genauen Oberflächenform des Gegenstandes 44 ist auch dann möglich, wenn der Gegenstand 24 nicht exakt zentrisch in Bezug auf die zweite Hauptachse 24 an der Aufspanneinrichtung 22 festgelegt ist, da die sich dadurch ergebenden Offset-Werte mittels einer Recheneinheit aus den von der Vorrichtung 1 gemessen Werten herausgerechnet werden können.

Claims

Vorrichtung (1) zum Messen der geometrischen Abmessungen und/oder der Form eines Gegenstandes (44), insbesondere eines Werkstückes, mit einem an einem Tragarm (2a, 2b) angeordneten und den Gegenstand (44) mit einem Tastkörper (4a) antastenden Messtaster (4), der eine Tastmesseinrichtung aufweist, mit der eine Auslenkung des Tastkörpers (4a) beim Antasten des Gegenstandes (44) messbar ist, wobei der Tragarm (2a, 2b) und der Gegenstand (44) mittels einer ersten Positioniereinrichtung relativ zueinander verfahrbar sind, und mittels einer eine Maßverkörperung (8) aufweisenden ersten Messeinrichtung die Relativposition zwischen Tragarm (2a, 2b) und Gegenstand (44) messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastkörper (4a) in einem unausgelenkten Ausgangszustand des Messtasters (4) auf einer Verlängerung einer durch die Maßverkörperung (8) definierten Raumkurve (42) liegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßverkörperung (8) durch einen geradlinigen Maßstab gebildet ist, und dass der Tastkörper (4a) in einem unausgelenkten Ausgangszustand des Messtasters (4) auf einer geradlinigen Verlängerung des Maßstabes liegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (2a, 2b) an einem Schlitten (10) angeordnet ist, der mittels der ersten Positioniereinrichtung und einer Führungseinrichtung entlang einer ersten Hauptachse (12) gegenüber einem Grundgehäuse (16) der Vorrichtung (1) verfahrbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungskörper (14) der Führungseinrichtung neben der Maßverkörperung (8) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (10) mittels eines Linearantriebes (32a, 34) elektromotorisch antreibbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (32, 34) auf einer der Maßverkörperung (8) gegenüberliegenden Seite eines Führungskörpers (14) der Führungseinrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (2a, 2b) zweiteilig ist, und der Messtaster (4) an einem ersten Tragarmteil (2a) angeordnet ist, das gegenüber einem zweiten Tragarmteil (2b) schwenkbar gelagert ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (20) mit einer ersten Hauptachse (12) einen rechten Winkel einschließt, und vorzugsweise mit einer zweiten Hauptachse (24) und einer dritten Hauptachse (28) jeweils einen Winkel von 45° einschließt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tragarmteil (2a) in zwei, um 180° zueinander versetzten Positionen verrastend positionierbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den mindestens zwei Rastpositionen das erste Tragarmteil (2a) rechtwinklig zu der Maßverkörperung (8) ausgerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den zwei Rastpositionen eine Dreipunktauflage für das erste Tragarmteil (2a) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tragarmteil (2a) mit einem Druckluftantrieb schwenkbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zu vermessende Gegenstand (44) an einer Aufspanneinrichtung (22) lösbar festlegbar ist, und dass die Aufspanneinrichtung (22) in einer zweiten Hauptachse (24) gegenüber einem Grundgehäuse (16) der Vorrichtung (1) mittels einer zweiten Positioniereinrichtung verfahrbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Positioniereinrichtung einen Spindelantrieb aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Positioniereinrichtung einen selbsthemmenden Antrieb aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspanneinrichtung (22) um die zweite Hauptachse (24) drehbar ist, insbesondere rundum drehbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein motorischer Drehantrieb als getriebeloser Direktantrieb ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspanneinrichtung (22) um eine dritte Hauptachse (28) gegenüber einem Grundgehäuse (16) der Vorrichtung (1) mittels einer dritten Positioniereinrichtung verfahrbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Positioniereinrichtung einen Linearantrieb aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) für mindestens einen Teil der mehrachsigen Relativbewegungen zwischen dem Tragarm (2a, 2b) und dem zu vermessenden Gegenstand (44) eine Luftlagerung aufweist.