DE102009019129A1

DE102009019129A1 - Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors

Info

Publication number: DE102009019129A1
Application number: DE200910019129
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Breitmeier
Original assignee: Breitmeier Messtechnik GmbH
Current assignee: Breitmeier Messtechnik GmbH
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2010-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zur Positionierung eines Sensors (22) zur Erfassung bzw. Messung von Eigenschaften der Oberfläche eines Messobjekts in einer Messrichtung (23) parallel zu einer Messachse (24), umfassend einen Befestigungskörper (25) zur lösbaren Befestigung an einem Koordinatenmessgerät und umfassend ein rohrförmiges erstes Segment (31), das relativ zu dem Befestigungskörper (25) um eine erste Drehachse (41) drehbar an diesem befestigt ist, und umfassend ein rohrförmiges zweites Segment (32), das relativ zu dem Befestigungskörper (25) und relativ zu dem ersten Segment (31) um eine zweite Drehachse (42) drehbar gelagert ist. Der Sensor (22) ist an dem zweiten Segment (32) derart befestigbar bzw. befestigt, dass die Messachse (24) und die zweite Drehachse (42) einen Winkel von 45° einschließen. Das zweite Segment (32) ist relativ zu dem ersten Segment (31) um eine dritte Drehachse (42) drehbar gelagert, die mit der ersten Drehachse (41) einen Winkel 45° einschließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere einen Manipulator, zur Positionierung eines Sensors zur Erfassung bzw. Messung von, insbesondere physikalischen, Eigenschaften der Oberfläche eines Messobjekts, beispielsweise eines Werkstückes, in einer Messrichtung parallel zu einer Messachse, umfassend einen Befestigungskörper zur, vorzugsweise lösbaren, Befestigung der Vorrichtung an einem Koordinatenmessgerät und umfassend ein, vorzugsweise rohrförmiges, erstes Segment, das relativ zu dem Befestigungskörper um eine erste Drehachse drehbar an diesem befestigt ist und umfassend ein, vorzugsweise rohrförmiges, zweites Segment, das relativ zu dem Befestigungskörper und auch relativ zu dem ersten Segment um eine zweite Drehachse drehbar gelagert ist, und wobei der Sensor an dem zweiten Segment derart befestigt ist, dass die Messachse mit der zweiten Drehachse einen Winkel einschließt.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2004 014 153 A1 in Form eines Wechseloptiksystems für Koordinatenmessgeräte mit Lasersensor-Technik bekannt geworden. Dieses Wechseloptiksystem umfasst eine Anzahl von Wechseloptiken, von denen jede ein Adapterstück zum Anschließen der jeweiligen Wechseloptik an das Koordinatenmessgerät hat. An das Adapterstück schließt sich ein Rohrelement oder ein Aufnahmesockel an, das/der sich in Laseraustrittsrichtung des Koordinatenmessgeräts erstreckt und das/der an seinem distalen Ende eine Ab- oder Umlenkeinrichtung für ein Ab-/Umlenken des Laserstrahls unter einem vorbestimmten Winkel über eine passende Aufnahme trägt. Die Laserstrahl-Umlenkvorrichtung besteht aus einem zu dem Rohrelement schräg ausgerichteten Spiegel oder einem Prisma, der/das so ausgebildet ist, dass ein durch das Rohrelement geleiteter einfallender Laserstrahl unter einem bestimmten Winkel ab- bzw. umgelenkt wird. In der Aufnahme befindet sich eine Laserstrahl-Austrittsöffnung, in der sich ein Linsensystem bzw. eine Optik zur Fokussierung des austretenden Laserstrahls auf ein abzutastendes Objekt befindet. Die Anflanschstelle zwischen dem Adapterstück und dem Rohrelement und/oder die Verbindungsstelle zu dem Rohrelement und der Aufnahme können drehbar ausgeführt sein, wodurch eine Rotation des Rohrelements und/oder der Aufnahme um dessen/deren Hochachse bei feststehendem Adapterstück möglich wird. Die die Austrittsöffnung aufweisende Aufnahme bzw. das dort aufgenommene Linsensystem bzw. die Optik sind in einem Winkel von 90 Grad zur Längsachse des Rohrelements angeordnet. Auch ist es denkbar, die Aufnahme schwenkbar am distalen Ende des Rohrstückes zu lagern, derart, dass bei einer scharnierartigen Verschwenkung der Aufnahme die darin befindliche Umlenkvorrichtung mit verschwenkt und damit der Laseraustrittswinkel gerastet oder kontinuierlich verstellbar ist. Die jeweilige Wechseloptik kann über geeignete Adapter, vorzugsweise magnetisch, an eine Koordinatenmessmaschine angekoppelt werden. Dabei stellen Sensor und Koppelstück jeweils eine Einheit dar. Ein derartiges Wech seloptiksystem bzw. eine derartige Wechseloptik hat den Nachteil, dass mit deren Hilfe nur ein begrenzter Bereich von Raumwinkeln bzw. nur eine begrenzte Anzahl von Raumwinkeln einstellbar sind und dass die Positionierungsmöglichkeiten der jeweiligen Wechseloptik begrenzt sind. Ferner ist dieses Wechseloptiksystem auf bestimmte Sensoren begrenzt und genügt den an eine Positionierung und Ausrichtung von Messtastern gestellten Anforderungen nicht.
Es ist demgemäß eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Positionierung eines Sensors, insbesondere eines Messtasters, zur Erfassung bzw. Messung von, insbesondere physikalischen, Eigenschaften der Oberfläche eines Messobjekts zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe der Sensor in beliebigen Raumwinkeln relativ zu dem Messobjekt, vorzugsweise normal zu der Oberfläche des Messobjekts, ausrichtbar ist, auch derart, dass mit Hilfe des Sensors eine bestimmte, vorzugsweise linienförmige, insbesondere geradlinige, Messstrecke bzw. Abtaststrecke entlang der Oberfläche des Messobjekts abtastbar ist, und die es ermöglicht, den Sensor auch an schwierig erreichbaren Messpositionen zu positionieren und dort die gewünschten Eigenschaften der Oberfläche des Messobjekts mit Hilfe des Sensors zu erfassen bzw. zu messen.
Diese Aufgabe wird, insbesondere durch die Merkmale des Anspruches 1, vorzugsweise bei einer eingangs erwähnten Vorrichtung, insbesondere dadurch gelöst, dass der Sensor, vorzugsweise lösbar, an dem zweiten Segment derart befestigbar bzw. befestigt ist, dass die Messachse und die zweite Drehachse einen Winkel von 45 Grad einschließen, und wobei das zweite Segment relativ zu dem ersten Segment um eine von der zweiten Drehachse verschiedene dritte Drehach se, vorzugsweise an einem weiteren bzw. dritten Segment, drehbar gelagert ist, und wobei die dritte Drehachse einen Winkel von 45 Grad mit der ersten Drehachse einschließt. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung bzw. der Manipulator aus mindestens zwei Segmenten bestehen, die sinnvollerweise rohrförmig gestaltet sind und die sich unter einem Anstellwinkel von 45 Grad gegeneinander verdrehen lassen. Die mit einem Sensor, insbesondere mit einem Rauheits- oder Profilmesstaster ausgestattete, erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit Hilfe eines Koordinatenmessgeräts bzw. einer Koordinatenmessmaschine vorpositioniert werden, während die Feinpositionierung und/oder die Ausrichtung des Sensors, insbesondere des Rauheits- oder Profilmesstasters, mit Hilfe eines die Segmente enthaltenden erfindungsgemäßen Manipulatorarmes bzw. Gelenkarmes erfolgen kann.
Ein Rauheits- oder Profilmessgerät misst die Oberflächenrauheit bzw. das Oberflächenprofil dadurch, dass eine Tastnadel oder eine Tastkugel über eine Oberfläche eines Messobjektes geführt und dabei deren Auslenkung in einer Messrichtung normal zur Messoberfläche erfasst bzw. gemessen wird. Man kann ein derartiges Rauheits- oder Profilmessgerät nicht direkt an den Arm bzw. an eine der Achsen eines Koordinatenmessgeräts montieren. Denn dann wird die Auslenkung des Antastkörpers nicht nur von der Rauheit bzw. von dem Profil bzw. von der Form der Oberfläche des Messobjekts bestimmt, sondern auch durch eventuelle Vibrationen zwischen dem Koordinatenmessgerät und dem Messgerät. Man kann derartige Vibrationseinflüsse eliminieren, wenn man das Messsystem bestehend aus Messtaster und Vorschub gegen das Messobjekt, beispielsweise ein Werkstück, presst. Derartige Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtungen und/oder Abstandsmessvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 20 2008 011 629 U1 und aus den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2009 011 844.6 sowie DE 10 2009 017 171.1 des Anmelders bekannt geworden, deren Inhalt der Einfachheit halber hier durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird. Eine Koordinatenmessmaschine ist jedoch nicht dafür ausgelegt, einen Sensor an eine Oberfläche eines Messobjekts anzupressen bzw. anzudrücken. Außerdem können die Oberflächen, deren Rauheit und/oder Profil bzw. Form gemessen werden soll, beliebig im Raum orientiert sein, so dass das Rauheits- bzw. Profilmessgerät von einem Arm bzw. von einer Achse des Koordinatenmessgeräts nicht geeignet positioniert und ausgerichtet werden kann. Auch diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf Messtaster, insbesondere Rauheits- und/oder Profilmesstaster, beschränkt, sondern es können eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensoren zur Erfassung bzw. Messung einer oder mehrerer lokaler physikalischer, chemischer, biologischer und/oder geometrischer Eigenschaften der Oberfläche des Messobjekts eingesetzt werden. Der Anwendungsbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also deutlich größer als bei herkömmlichen Positioniervorrichtungen zum Anschluss an eine Koordinatenmessmaschine.
Unabhängig davon kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Sensor als ein oder mit einem Oberflächen-Antastelement eines, vorzugsweise als Freitaster ausgebildeten, Messtasters zur Erfassung bzw. Messung der Rauheit und/oder der Form und/oder des Profils, insbesondere des Mikroprofils, und/oder eines Abstandes ausgebildet sein kann. Bei einem derartigen Oberflächen-Antastelement kann es sich um eine eine Tastspitze aufweisende Tastnadel oder um einen kugel förmigen Antastkörper handeln, mittels der bzw. dessen eine berührende Erfassung bzw. Messung des, vorzugsweise mikroskopischen, Oberflächenprofils des Messobjekts möglich ist bzw. durchgeführt wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Vor- richtung eine integrierte, als Vorschubeinrichtung gestaltete, Antriebsvorrichtung enthalten, mittels derer der Sensor in einer bestimmten, vorzugsweise geradlinigen, Bewegungsrichtung entlang des Oberflächenprofils des Messobjekts bewegbar ist bzw. sind oder bewegt wird bzw. werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine eine Geradheitsreferenz der Antriebs- bzw. Vorschubbewegung bildende Bezugsebene enthält, entlang welcher der Messtaster bzw. ein diesen tragender Schlitten bei einer Bewegung des Oberflächen-Antastelements entlang des Oberflächenprofils des Messobjekts bewegt wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Befestigungskörper, vorzugsweise über einen auswechselbaren Adapterkörper, insbesondere lösbar, an dem Koordinatenmessgerät, vorzugsweise an einer, jeweils als Linearachse ausgebildeten, X-Achse, Y-Achse oder gegebenenfalls vorhandenen Z-Achse des Koordinatenmessgeräts, befestigt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung wenigstens ein weiteres bzw. drittes, vorzugsweise rohrförmiges, Segment umfasst, das um die dritte Drehachse relativ zu dem ersten Segment drehbar an dem ersten Segment befestigt ist, wobei an dem weiteren bzw. dritten Segment das um die zweite Drehachse relativ zu dem weiteren bzw. dritten Segment drehbare zweite Segment befestigt ist.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die zweite Drehachse und die dritte Drehachse einen Winkel von 90 Grad einschließen.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Befestigungskörper und/oder das erste Segment und/oder das zweite Segment und/oder das gegebenenfalls vorgesehene weitere bzw. dritte Segment als Hohlkörper bzw. rohrförmig, vorzugsweise als ein, insbesondere zylindrisches, Rohrsegment gestaltet ist bzw. sind. Dadurch lässt sich das Gewicht des Manipulators bzw. Manipulatorarmes weiter reduzieren und zugleich eine große Steifigkeit der jeweilige Segmente verwirklichen.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das erste Segment und/oder das zweite Segment und/oder das gegebenenfalls vorgesehene weitere bzw. dritte Segment jeweils aus wenigstens zwei Segmentteilen, vorzugsweise jeweils aus wenigstens zwei Rohrsegmenten, gebildet ist bzw. sind, deren Längsachsen einen Winkel einschließen, der 45 Grad oder ein ganzzahliges Vielfaches von 45 Grad, vorzugsweise 90 Grad, beträgt.
Das weitere bzw. dritte Segment kann aus wenigstens drei Segmentteilen bestehen, deren jeweilige Längsachse und die Längsachse des jeweils benachbarten Segmentteils dieses Segments jeweils einen Winkel von 45 Grad einschließen können. Mit anderen Worten kann die Längsachse eines ersten Segmentteils des weiteren bzw. dritten Segments mit der Längsachse eines dritten Segmentteils des weiteren bzw. dritten Segments einen Winkel von 90 Grad einschließen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass außer den Mitteln zur Winkelorientierung der Segmente Mittel zu deren Verdrehung bezüglich der jeweiligen Längsachse bzw. Rohrachse des jeweiligen Segments vorhanden sind.
Das erste Segment und/oder das zweite Segment und/oder das gegebenenfalls vorgesehene dritte Segment kann bzw. können mit Hilfe wenigstens eines Motors um die Drehachse bzw. um die Drehachsen drehbar sein bzw. gedreht werden.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in dem Befestigungskörper und/oder in dem ersten Segment und/oder in dem zweiten Segment und/oder in dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren bzw. dritten Segment wenigstens ein bzw. jeweils wenigstens ein Motor, vorzugsweise mehrere Motoren, angeordnet bzw. aufgenommen ist bzw. sind, mittels dessen bzw. mittels deren das erste Segment um die erste Drehachse und/oder das zweite Segment um die zweite Drehachse und/oder das gegebenenfalls vorgesehene weitere bzw. dritte Segment um die dritte Drehachse drehbar ist bzw. sind oder gedreht wird bzw. werden.
Durch die Integration eines oder mehrerer Motoren in dem jeweiligen Hohlkörper lässt sich eine besonders kompakte und platzsparende sowie antriebstechnisch vorteilhafte Konstruktion verwirklichen.
Bevorzugt können Mittel zur Steuerung bzw. Regelung der Motoren unabhängig voneinander vorgesehen sein, so dass die Motoren unabhängig voneinander steuerbar bzw. regelbar sind oder gesteuert bzw. geregelt werden.
In dem Befestigungskörper oder an einer anderen Stelle der Vorrichtung kann eine Elektronik zur Steuerung oder Regelung der Bewegung des Segments bzw. der Segmente angeordnet sein.
Ferner kann in der Vorrichtung wenigstens ein eingebauter bzw. integrierter Drehgeber zur Erfassung bzw. Messung der Dreh- und/oder Winkelstellung des ersten Segments und des zweiten Segments und des ggf. vorgesehenen dritten Segments vorgesehen sein, so dass die jeweilige Dreh- und/oder Winkelstellung des jeweiligen Segments mittels des jeweiligen Drehgebers erfassbar bzw. messbar ist oder erfasst bzw. gemessen wird.
In weiter vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Elektronik und/oder die Drehgeber über einen eingebauten bzw. integrierten, vorzugsweise wieder aufladbaren, Stromspeicher, insbesondere über eine Batterie oder einen Akkumulator, mit Strom versorgt wird bzw. werden. Dies ermöglicht einen mobilen Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung unabhängig von dem Vorhandensein oder der Art von Anschlussmöglichkeiten an oder von etwaig vor Ort vorhandenen Energiequellen.
Bevorzugt kann die Vorrichtung eine Schnittstelle zur Signalübertragung von der und zu der Vorrichtung sei es kabelgebunden oder über Funk oder über Infrarot aufweisen. Beispielsweise kann eine USB-Schnittstelle vorhanden sein.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Befestigungskörper als Befestigungssockel gestaltet ist, der ein Gegenstück zu einem handelsüblichen Wechseladaptersockel eines kommerziellen bzw. handelsüblichen Koordinatenmessgerätes darstellt.
Der Befestigungskörper kann einen Schnell-, Bajonett- oder Steckverschluss zur Befestigung an dem Koordinatenmessgerät aufweisen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Segmente oder mehrere Segmente oder alle Segmente der Segmente mit oder aus Metallschaum gefertigt ist bzw. sind. Durch eine derartige Werkstoffwahl kann das Gewicht der Vorrichtung, insbesondere des beweglichen Manipulatorarmes bzw. Gelenkarmes, weiter reduziert werden, bei noch immer ausreichend großer Festigkeit und Steifigkeit desselben.
Ferner können Mittel zur gestuften oder stufenlosen Änderung der Länge eines Segments oder mehrerer Segmente oder aller Segmente der Segmente vorhanden sein. Beispielsweise kann bzw. können ein Segment oder mehrere Segmente oder alle Segmente der Segmente einseitig oder auf beiden Seiten teleskopierbar verlängerbar bzw. verkürzbar sein. Dadurch kann das Anwendungs- und Einsatzspektrum der Vorrichtung abhängig von den vor Ort vorhandenen Verhältnissen weiter vergrößert werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass an dem zweiten Segment ein Adapterelement zum Anschluss unterschiedlicher Sensoren und/oder zum Anschluss des Sensors bzw. der Sensoren in unterschiedlichen Dreh- und/oder Winkelpositionen relativ zu dem zweiten Segment befestigt ist. Auch dadurch oder zusätzlich kann das Anwendungs- und Einsatzspektrum der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter vergrößert werden.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass im Bereich, insbesondere in der Nähe, des Sensors, vorzugsweise an dem Adapterelement, ein Kraft- und/oder Drucksensor zur Erfassung bzw. Messung einer äußeren Kraft und/oder eines Druckes, insbesondere zur Erfassung bzw. Messung einer Anpresskraft und/oder eines Anpressdruckes, angeordnet ist. Durch Erfassung bzw. Messung von Kräften bzw. Drücken, die bei einer Berührung bzw. die bei einem Anpressen des Sensors, insbesondere des Messtasters, mit bzw. an der Oberfläche des Messobjekts und/oder mit bzw. an damit verbundenen Teilen auftreten, kann eine Überlastung bzw. Beschädigung sowohl des Sensors als auch der Vorrichtung als auch des Koordinatenmessgeräts bzw. von Teilen desselben bzw. derselben vermieden werden. Außerdem kann auch das Messobjekt selbst vor zu hohen mechanischen Belastungen geschützt werden. Demgemäß kann mit Hilfe des Kraft- und/oder Drucksensors die Kraft und/oder der Druck gemessen werden, mit der bzw. mit dem der Sensor oder ein mit diesem verbundener Teil der Vorrichtung die Oberfläche des Messobjekts oder damit verbundenen Teile berührt. Bei Erreichen oder Überschreiten einer bzw. eines bestimmten bzw. voreinstellbaren Kraft bzw. Druckes können geeignete Maßnahmen zur Verringerung der Kraft bzw. des Druckes getroffen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der Manipulator kann mit Hilfe eines geeigneten Wechseladapters und in Verbindung mit einer entsprechenden Arretierung, beispielsweise mechanisch, elektrisch und/oder mechanisch an dem Koordinatenmessgerät lösbar befestigt werden. Am anderen bzw. distalen Ende kann die Vorrichtung bzw. der Manipulator eine Adaptervorrichtung für den Sensor, insbesondere für einen Rauheits- und/oder Profilmesstaster bzw. für das Rauheits- und/oder Profilmessgerät aufweisen. Man kann deshalb alternativ die Vorrichtung bzw. den Manipulator an dem Koordinatenmessgerät montiert lassen und nur den Sensor bzw. das Rauheits- und/oder Profil- und/oder Abstandsmesssystem, auswechseln.
Die Koordinatenmessmaschine kann die gewünschte Vorrichtung bzw. den gewünschten Manipulator, ggf. einschließlich Sensor bzw. Messtaster herausholen. Zur Messung der gewünschten, insbesondere physikalischen, Werkstoffeigenschaft, beispielsweise der Rauheit, Farbe, Temperatur und/oder des Materials kann der Sensor bzw. die den Sensor tragende Vorrichtung geeignet im Raum in der Nähe des Messobjekts vorpositioniert werden. Anschließend oder gleichzeitig kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der Manipulator derart bewegt bzw. gesteuert werden, dass der Sensor bzw. die Sensoren in eine Messstellung gelangen, in welche eine bestimmungsgemäße Messung der Eigenschaften der Oberfläche des Messobjekts durchgeführt werden kann. Während also mit Hilfe des Koordinatenmessgeräts vorzugsweise eine Vorpositionierung in zwei oder ggf. drei zueinander senkrecht stehenden Raumkoordinaten X und Y bzw. X, Y und Z verwirklicht werden kann, ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der Manipulator eine Positionierung des Sensors in einem beliebigen Raumwinkel, üblicherweise normal zur Oberfläche des Messobjekts. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Ausrichtung des Sensors relativ zu dem Messobjekt derart, dass auch über eine bestimmte, vorzugsweise linienförmige, insbesondere geradlinige, Messstrecke bzw. Abtaststrecke entlang der Oberfläche des Messobjekts bestimmungsgemäß gemessen werden kann.
Zur Erfüllung der vorstehenden Aufgaben kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der Manipulator aus mindestens zwei Segmenten bestehen, die sinnvollerweise rohrförmig gestaltet sein können und bei denen vorgesehen sein kann, dass sich diese unter einem Anstellwinkel von 45 Grad gegeneinander verdrehen lassen. Die Länge und die Anzahl der Segmente, insbesondere Rohrsegmente, richten sich nach der Messaufgabe. Innerhalb der Segmente bzw. Rohrstücke können Motoren, ggf. auch Getriebe, angeordnet sein, um eine gegenseitige Verdrehung der Segmente zu ermöglichen.
Zur Erzielung eines möglichst niedrigen Gewichts können die Segmente bzw. Rohrsegmente, ggf. auch andere Teile der Vorrichtung, aus einem möglichst leichten Material, beispielsweise aus Metallschaum, bestehen.
Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung durch Mittel zur körperlichen bzw. mechanischen Verlängerung der Vorrichtung bzw. dessen Manipulators, ergänzt werden. Hierzu kann beispielsweise eine Hubvorrichtung direkt hinter dem Befestigungskörper bzw. Befestigungsadapter vorgesehen sein. Außerdem oder zusätzlich können Mittel vorhanden sein, die Segmente bzw. die Rohrsegmente um ihre Quer- und/oder Längsachsen zu drehen. Alle Bewegungen können bevorzugt motorisch, vorzugsweise programmgesteuert, erfolgen. Zu diesem Zwecke kann die Vorrichtung bzw. der Manipulator eine geeignete Schnittstelle, beispielsweise eine USB-Schnittstelle oder auch eine kabellose Verbindung, beispielsweise über Funk oder Infrarot, aufweisen.
Sinnvoll kann die Energieversorgung der Motoren und/oder des bzw. der Sensoren und/oder des bzw. der ggf. eingesetzten Drehwinkelgeber und/oder des Druck- bzw. Kraftsensors mittels einer Batterie oder eines Akkus erfolgen. Letzterer kann während der Verweilzeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise in einem Vorrichtungsmagazin, aufgeladen werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Koordinatenmessgerät, an dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung, vorzugsweise lösbar, befestigt ist.
Es versteht sich, dass die vorstehenden Merkmale und Maßnahmen im Rahmen der Ausführbarkeit beliebig kombinierbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus dem nachfolgenden Beschreibungsteil, in dem ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben ist.
Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht schräg von unten;
2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer dreidimensionalen Ansicht schräg von oben;
3 eine Seitenansicht der Vorrichtung;
4 einen Längsschnitt der Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 ist als ein Manipulator gestaltet bzw. fungiert als ein Manipulator zur Positionierung eines Sensors 22 zur Erfassung bzw. Messung von, insbesondere physikalischen, Eigenschaften, hier der Rauheit, der Oberfläche eines nicht gezeigten Messobjekts, beispielsweise eines Werkstückes.
Die Vorrichtung 20 umfasst einen hier im Wesentlichen rotationssymmetrisch gestalteten Befestigungskörper 25, der als Befestigungssockel zur lösbaren Befestigung an einem in den Figuren nicht gezeigten Koordinatenmessgerät bzw. einer Koordinatenmessmaschine dient. Der Befestigungskörper ist als ein Hohlkörper gestaltet.
Die Vorrichtung 20 umfasst ferner einen als Gelenkarm ausgebildeten Manipulatorarm 21. Der Manipulatorarm 21 besteht hier aus drei Segmenten 31, 32, 33, d. h. aus einem ersten Segment 31, aus einem zweiten Segment 32 und aus einem weiteren bzw. dritten Segment 33. Die Segmente 31, 32, 33 sind jeweils rohrförmig bzw. als Rohrsegmente gestaltet, bilden also jeweils ebenfalls Hohlkörper aus. Das erste Segment 31 und das zweite Segment 32 bestehen jeweils aus zwei Segmentteilen bzw. Rohrsegmentteilen 31.1, 31.2; 32.1, 32.2, die erfindungsgemäß gegeneinander abgekröpft bzw. abgewinkelt sind. Das weitere bzw. dritte Segment 33 besteht hier aus drei Segmentteilen bzw. Rohrsegmentteilen 33.1, 33.2, 33.3 und ist U- bzw. V-förmig gestaltet. Dabei sind das erste Segmentteil 33.1 und das zweite Segmentteil 33.3 gegenüber dem mittleren Segmentteil 33.2 jeweils ebenfalls um 45 Grad abgewinkelt bzw. abgekröpft. Folglich sind das erste Segmentteil 33.1 und das dritte Segmentteil 33.3 um 90 Grad zueinander abgewinkelt.
Das erste Segment 31 ist relativ zu dem Befestigungskörper 25 um eine erste Drehachse 41 drehbar an diesem befestigt und gelagert, und zwar hier über ein als Wälzlager ausgebildetes Lager 49. Das an dem distalen Ende des Manipulatorarmes bzw. Gelenkarmes 21 angeordnete zweite Segment 32 ist relativ zu dem Befestigungskörper 25 und relativ zu dem ersten Segment 31 um eine zweite Drehachse 42 drehbar gelagert. Ein hier als Messtaster 30 zur Erfassung bzw. Messung von Mikroprofilen bzw. der Rauheit der Oberfläche des nicht gezeigten Messobjekts, der als Sensor 22 eine mit einer Tastspitze 47 versehene Tastnadel als Oberflächen-Antastelement 46 umfasst, ist an dem zweiten Segment 32 über ein im Querschnitt U-förmiges Adapterelement 60 lösbar befestigt.
Im Bereich, insbesondere in der Nähe des Sensors 22, hier an dem Adapterelement 60, ist ein Kraft- oder Drucksensor 61 zur Erfassung bzw. Messung einer Anpresskraft und/oder eines Anpressdruckes vorgesehen, mit der bzw. mit dem der Messtaster 30 über Materialerhebungen in Form von Anlagekörpern 70 an der Oberfläche des nicht gezeigten Messobjekts angepresst bzw. angedrückt werden kann. Über eine Überwachung durch Erfassung bzw. Messung der Anpresskraft und/oder des Anpressdruckes und einer Regelung derselben bzw. desselben kann sichergestellt werden, dass die Anpresskraft bzw. der Anpressdruck vorgegebene Grenzen nicht übersteigt, so dass dadurch weder das nicht gezeigte Messobjekt selbst noch das ebenfalls nicht gezeigte Koordinatenmessgerät bzw. Teile desselben noch die Vorrichtung 20 selbst unbeabsichtigt beschädigt werden können.
Die Erfindung betrifft auch ein Koordinatenmessgerät (nicht gezeigt) an dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 lösbar bzw. auswechselbar befestigt ist.
In anderer, zusammenfassender Darstellung betrifft die Erfindung einen Manipulatorarm 21 zur vorwiegend winkelmäßigen Orientierung und Positionierung eines Messtasters 30 oder eines anderen Sensors. Die Vorrichtung 20 umfasst mehrere zylinderförmige Segmente 31, 32, 33, die unter einem vorgegebenen Winkel bzw. unter vorgegebenen Winkeln aneinander montiert sind und die sich gegeneinander motorisch drehen lassen.
In alternativ zusammengefasster Darstellung betrifft die Erfindung einen Manipulator 20 mit einem Befestigungssockel 25 und einem Ankoppelende für ein taktiles Messsystem, beispielsweise einem taktilen Messtaster 30, oder einem anderen Sensor, bestehend aus mindestens zwei relativ zueinander beweglichen rohrförmigen Teilstücken bzw. Segmenten 31, 32, wobei diese unter einem konstruktionsbedingten Winkel von 45 Grad gegeneinander drehbar miteinander verbunden sind.
Mit Hilfe der Tastnadel 46 kann das Mikroprofil bzw. die Rauheit der Oberfläche des nicht gezeigten Messobjekts erfasst bzw. gemessen werden, wobei üblicherweise diese Erfassung bzw. Messung derart durchgeführt wird, dass die Messrichtung 23 parallel zu einer Messachse 24 gewählt ist, die normal zu der Oberfläche des nicht gezeigten Messobjekts während der Erfassung bzw. Messung des Mikroprofils bzw. der Rauheit ausgerichtet bzw. angeordnet ist. Zur Erfassung bzw. Messung der Rauheit bzw. des Oberflächenprofils der Oberfläche des Messobjekts wird der Messtaster 30 über die Anlagekörper 70 auf das Messobjekt gedrückt bzw. gepresst und es wird die Tastnadel 46, vorzugsweise motorisch, in einer Bewegungsrichtung 48 senkrecht zu der Messrichtung 23 bzw. der Messachse 24 entlang der Oberfläche des Messobjekts bewegt. Gleichzeitig wird die Auslenkung der Tastnadel in der Messrichtung 23 erfasst, die ein Maß für die Rauheit bzw. für die Form des Oberflächenprofils der Oberfläche des Messobjekts ist.
Die Messachse 24 schließt mit der zweiten Drehachse 42, um welche das zweite Segment 32 relativ zu dem weiteren bzw. dritten Segment 33 und auch relativ zu dem ersten Segment 31 drehbar ist, einen Winkel 44 ein, der erfindungsgemäß 45 Grad beträgt. Das zweite Segment 32 ist also um die zweite Drehachse 42 relativ zu dem weiteren, mittleren, dritten Segment 33 drehbar an diesem befestigt. Das weitere bzw. dritte bzw. mittlere Segment 33 ist um die dritte Drehachse 43 relativ zu dem ersten Segment drehbar an dem ersten Segment 31 befestigt. Demgemäß ist das an dem distalen Ende des Gelenk- bzw. Manipulatorarms 21 vorgesehene zweite Segment 32 relativ zu dem ersten Segment ebenfalls um die dritte Drehachse 33 drehbar gelagert. Die dritte Drehachse 33 schließt mit der ersten Drehachse 31 einen Winkel 45 ein, der erfindungsgemäß ebenfalls 45 Grad beträgt. Die zweite Drehachse 42 und die dritte Drehachse 43 schließen einen Winkel 52 ein, der hier 90 Grad beträgt.
Die Längsachse 34.1 des ersten Segmentteils 31.1 des ersten Segments 31 schließt mit der Längsachse 34.2 des zweiten Segmentteils 31.2 des ersten Segments 31 einen Winkel 37 ein, der erfindungsgemäß 45 Grad beträgt.
Die Längsachse 36.1 des ersten Segmentteils 33.1 des weiteren bzw. mittleren bzw. dritten Segments 33 schließt mit der Längsachse 36.2 des zweiten bzw. mittleren Segmentteils 33.2 des Segments 33 einen Winkel 39.1 ein, der ebenfalls 45 Grad beträgt. Auch die Längsachse 36.3 des dritten Segmentteils 33.3 des Segments 33 schließt mit der Längsachse 36.2 des weiteren bzw. mittleren Segmentteils 33.2 des Segments 33 einen Winkel 39.2 ein, der 45 Grad beträgt. Demgemäß schließen die Längsachse 36.1 des ersten Segmentteils 33.1 des Segments 33 und die Längsachse 36.3 des dritten Segmentteils 33.3 des Segments 33 einen Winkel 39.3 ein, der hier 90 Grad beträgt.
Die Längsachse 35.1 des ersten Segmentteils 32.1 des zweiten Segments 32 schließt mit der Längsachse 35.2 des zweiten Segmentteils 32.2 des zweiten Segments 32 einen Winkel ein, der erfindungsgemäß 45 Grad beträgt.
Die jeweiligen Segmentteile 31.1, 31.2; 32.1, 32.2; 33.1, 33.2, 33.3 der Segmente 31; 32; 33 sind miteinander starr verbunden und sind jeweils als Hohlkörper in Form zylindrischer Rohrsegmentteile gestaltet.
Wie aus 4 ersichtlich, können die hier drei Segmente 31, 32 und 33 jeweils motorisch mit Hilfe der Motoren 53, 54.1, 54.2 unabhängig voneinander um ihre jeweilige Drehachse 41, 42, 43 gedreht werden.
Der Motor 53 zur Drehung des ersten Segments 31 um die erste Drehachse 41 befindet sich im Inneren des Befestigungskörpers 25. Dieser Motor 53 umfasst ein Motorgehäuse 63 und eine über dieses herausstehende Motorwelle 57. Die Drehachse der Motorwelle 57 ist hier exzentrisch zu der ersten Drehachse 41 angeordnet. Die Motorwelle 57 trägt ein Ritzel 55 eines Getriebes und steht im Eingriff mit einem nicht gezeigten Innenzahnrad des Getriebes, das drehfest mit dem Befestigungskörper 25 verbunden ist. Durch eine Drehung der Motorwelle 57 des Motors 53 kann also das erste Segment 31 und können folglich auch das zweite Segment 32 zusammen mit dem Messtaster 30 und auch das dritte Segment 33 relativ zudem Befestigungskörper 25 um die Drehachse 41 gedreht werden.
Die beiden Motoren 54.1 und 54.2 sind vorzugsweise als Innengetriebemotoren gestaltet, wobei diese hier identisch ausgebildet sind. Der jeweilige Motor 54.1, 54.2 umfasst ein Motorgehäuse 64.1, 64.2 und eine aus diesem herausragende Motor- und Lagerwelle 58.1, 58.2. Die jeweilige Lagerwelle 58.1, 58.2 ist in einer topfförmigen Aufnahme 66.1, 66.2 aufgenommen bzw. eingesteckt und ist dort mit Hilfe einer Fixierschraube 68.1, 69.1 und einer Mutter 69.1, 69.2 drehfest relativ zu der Aufnahme 66.1, 66.2 fixiert. Im Ausführungsbeispiel ist die das Motorgehäuse 64.1 drehfest aufnehmende topfförmige Aufnahme 67.1 drehfest, ggf. einstückig, an dem ersten Segmentteil 33.1 des weiteren bzw. mittleren bzw. dritten Segments 33 befestigt und die topfförmige Aufnahme 66.2, in welcher das Motorgehäuse 64.2 des Motors 54.2 drehfest befestigt ist, ist drehfest, vorzugsweise einstückig, an dem dritten Segmentteil 33.3 des weiteren bzw. mittleren bzw. dritten Segments 33 befestigt. Im Unterschied dazu ist das jeweilige Motorgehäuse 64.1, 64.2 in einer topfförmigen Aufnahme 67.1, 67.2 des mittleren bzw. weiteren bzw. dritten Segments 33 jeweils drehfest relativ zu diesem befestigt, wobei die jeweilige Aufnahme 67.1, 67.2 drehfest, ggf. auch einteilig, an dem dritten Segment 33 befestigt ist.
Demgemäß sind also die Motoren 54.1 und 54.2 im Wesentlichen in dem hier C- bzw. V-förmigen mittleren bzw. weiteren bzw. dritten Segment angeordnet, während der die Motor- und Lagerwelle 58.1 umfassende Teil des Motors 54.1 in dem ersten Segment 31 angeordnet ist und der die Motor- und Lagerwelle 58.2 umfassende Teil des Motors 54.2 im Inneren des zweiten Segments 32 angeordnet ist. Folglich sind also die Motoren 54.1 und 54.2 komplett in den Segmenten 31, 32 und 33 aufgenommen.
Über die als Lagerwelle ausgebildete Motorwelle 58 ist das dritte bzw. mittlere bzw. weitere Segment 33 relativ zu dem ersten Segment 31 drehbar an diesem gelagert. Über die ebenfalls als Lagerwelle ausgebildete Motorwelle 58.2 ist das zweite Segment 32 um die zweite Drehachse 42 drehbar relativ zu dem mittleren bzw. weiteren bzw. dritten Segment 33 drehbar an diesem gelagert. Es versteht sich, dass die Lagerung des zweiten Segments an dem dritten bzw. mittleren bzw. weiteren Segment und dessen Lagerung an dem ersten Segment auch über andere Lager erfolgen kann.
Als Mittel zur Steuerung bzw. Regelung der Motoren 53, 54.1, 54.2 ist eine Elektronik 56 vorgesehen, die hier in dem Befestigungskörper 25 angeordnet ist. Mit Hilfe der Elektronik 56 können die Motoren 53, 54.1, 54.2 jeweils unabhängig voneinander gesteuert bzw. geregelt werden, so dass also die Drehung und/oder die Drehgeschwindigkeit der Motorwellen 57, 58.1, 58.2 mit Hilfe der Elektronik 56 unabhängig voneinander gesteuert bzw. geregelt werden können. Jedem der Motoren 53, 54.1, 54.2 bzw. deren Motorwellen 57, 58.1, 58.2 ist ein in den Figuren nicht gezeigter integrierter Drehgeber zur Erfassung bzw. Messung der jeweiligen Dreh- bzw. Winkelstellung der Segmente 31, 32, 33 relativ zueinander bzw. des zweiten Segments relativ zu dem dritten Segment und des dritten Segments relativ zu dem ersten Segment angeordnet, so dass die Dreh- und/oder Winkelstellung der Segmente 31, 32, 33 mittels der Drehgeber erfassbar bzw. messbar ist oder erfasst bzw. gemessen wird. Die Elektronik 56 und die nicht gezeigten Drehgeber sind über einen vorzugsweise in dem Befestigungskörper 25 integrierten, wieder aufladbaren Stromspeicher bzw. Akkumulator, der in den Figuren nicht gezeigt ist, mit Strom versorgt. Zum Zwecke einer Signalübertragung von der Elektronik bzw. zu der Elektronik und von dem Sensor 22 und ggf. weiterer elektronischer bzw. elektrischer Elemente umfasst die Vorrichtung 20 eine Schnittstelle 62 (siehe 1), die hier als USB-Schnittstelle gestaltet ist. Dort kann eine Datenerfassungs- und Auswertungsvorrichtung, beispielsweise ein Computer, angeschlossen werden.
Der als Befestigungssockel gestaltete Befestigungskörper 25 bildet ein Gegenstück zu einem handelsüblichen Adapterkörper 51, der hier als Wechseladapter bzw. Wechseladaptersockel eines kommerziellen bzw. für ein kommerzielles, in den Figuren nicht gezeigtes Koordinatenmessgerät bildet. Der Befestigungskörper 25 ist also über den Adapterkörper 51 wieder lösbar an dem nicht gezeigten Koordinatenmessgerät, vorzugsweise an einer deren Linearachsen, also an einer X-Achse oder an einer Y-Achse oder an einer ggf. vorgesehenen Z-Achse eines dann als 3D-Koordinatenmessgerät gestalteten Koordinatenmessgeräts lösbar bzw. auswechselbar befestigbar. Zu diesem Zwecke kann der Befestigungskörper 25 einen Schnell-, Bajonett- oder Steckverschluss aufweisen.
In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Segmente 31, 32 und 33 aus einem leichten aber dennoch stabilen bzw. steifen Werkstoff hergestellt, vorzugsweise aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium. Die Segmente können jedoch beispielsweise auch aus einem Metallschaum, insbesondere aus einem Leichtmetallschaum, vorzugsweise aus einem Aluminiumschaum, hergestellt sein. Derartige Metallschaum-Segmente weisen ein noch kleineres Gewicht bei einer noch immer guten bzw. ausreichenden Festigkeit bzw. Steifigkeit auf.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 zeichnet sich auch dadurch aus, dass deren Gesamtgewicht, einschließlich dem Messtaster 30, nur weniger als 600 Gramm beträgt. Dadurch wird sichergestellt, dass diese Vorrichtung 20 ohne weiteres an einer konventionellen Koordinatenmessmaschine (nicht gezeigt) bzw. an einer deren Achsen befestigt und mit deren Hilfe grob bzw. vorpositioniert werden kann, ohne dass es zu einer Beschädigung der empfindlichen Teile der Koordinatenmessmaschine kommt.

20: Vorrichtung/Manipulator
21: Manipulatorarm/Gelenkarm
22: Sensor
23: Messrichtung
24: Messachse
25: Befestigungskörper/Befestigungssockel
26: Hohlkörper
27: Spalt
28: Spalt
29: Tastergehäuse
30: Messtaster
31: erstes Segment/Rohrsegment
31.1: Segmentteil/Rohrsegmentteil von 31
31.2: Segmentteil/Rohrsegmentteil von 31
32: zweites Segment/Rohrsegment
32.1: Segmentteil/Rohrsegmentteil von 32
32.2: Segmentteil/Rohrsegmentteil von 32
33: weiteres/mittleres/drittes Segment/Rohrsegment
33.1: Segmentteil/Rohrsegmentteil von 33
33.2: Segmentteil/Rohrsegmentteil von 33
33.3: Segmentteil/Rohrsegmentteil von 33
34.1: Längsachse von 31.1
34.2: Längsachse von 31.2
35.1: Längsachse von 32.1
35.2: Längsachse von 32.2
36.1: Längsachse von 33.1
36.2: Längsachse von 33.2
36.3: Längsachse von 33.3
37: Winkel
38: Winkel
39.1: Winkel
39.2: Winkel
39.3: Winkel
41: erste Drehachse
42: zweite Drehachse
43: dritte Drehachse
44: Winkel
45: Winkel
46: Oberflächen-Antastelement/Tastnadel
47: Tastspitze
48: Bewegungsrichtung
49: Lager/Wälzlager
51: Adapterkörper/Wechseladapter/Wechseladaptersockel
52: Winkel
53: Motor
54.1: Motor
54.2: Motor
55: Ritzel
56: Mittel/Elektronik
57: Motorwelle von 53
58.1: Motor- und Lagerwelle von 54.1
58.2: Motor- und Lagerwelle von 54.2
60: Adapterelement
61: Kraft- und/oder Drucksensor
62: (USB-)Schnittstelle
63: Motorgehäuse von 53
64.1: Motorgehäuse von 54.1
64.2: Motorgehäuse von 54.2
66.1: Aufnahme
66.2: Aufnahme
67.1: Aufnahme
67.2: Aufnahme
68.1: Fixierschraube
68.2: Fixierschraube
69.1: Mutter
69.2: Mutter
70: Anlagekörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004014153 A1 [0002]
- DE 202008011629 U1 [0005]
- DE 102009011844 [0005]
- DE 102009017171 [0005]

Claims

Vorrichtung (20), insbesondere Manipulator, zur Positionierung eines Sensors (22) zur Erfassung bzw. Messung von, insbesondere physikalischen, Eigenschaften der Oberfläche eines Messobjekts, beispielsweise eines Werkstückes, in einer Messrichtung (23) parallel zu einer Messachse (24), umfassend einen Befestigungskörper (25) zur, vorzugsweise lösbaren, Befestigung an einem Koordinatenmessgerät und umfassend ein, vorzugsweise rohrförmiges, erstes Segment (31), das relativ zu dem Befestigungskörper (25) um eine erste Drehachse (41) drehbar an diesem befestigt ist und umfassend ein, vorzugsweise rohrförmiges, zweites Segment (32), das relativ zu dem Befestigungskörper (25) und relativ zu dem ersten Segment (31) um eine zweite Drehachse (42) drehbar gelagert ist, und wobei der Sensor (22) an dem zweiten Segment (32) derart befestigt ist, dass die Messachse (24) mit der zweiten Drehachse (42) einen Winkel (44) einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (22) an dem zweiten Segment (32) derart befestigbar bzw. befestigt ist, dass die Messachse (24) und die zweite Drehachse (42) einen Winkel (44) von 45 Grad einschließen, und wobei das zweite Segment (32) relativ zu dem ersten Segment (31) um eine dritte Drehachse (43) drehbar gelagert ist, die einen Winkel (45) von 45 Grad mit der ersten Drehachse (41) einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (22) zur Erfassung bzw. Messung einer oder mehrerer lokaler physikalischer, chemischer, biologischer und/oder geometrischer Eigenschaften der Oberfläche des Messobjekts ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (22) als ein oder mit einem Oberflächen-Antastelement (46) eines, vorzugsweise als Freitaster ausgebildeten, Messtasters (30) zur Erfassung bzw. Messung der Rauheit und/oder der Form und/oder des Profils, insbesondere des Mikroprofils, und/oder eines Abstandes ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Oberflächen-Antastelement (46) um eine eine Tastspitze (47) aufweisende Tastnadel (46), oder um einen kugelförmigen Antastkörper, zur berührenden Erfassung bzw. Messung des, vorzugsweise mikroskopischen, Oberflächenprofils des Messobjekts handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine integrierte, als Vorschubeinrichtung gestaltete, Antriebsvorrichtung enthält, mittels derer der Sensor (22) in einer bestimmten, vorzugsweise geradlinigen, Bewegungsrichtung (48) entlang des Oberflächenprofils des Messobjekts bewegbar ist bzw. sind oder bewegt wird bzw. werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine eine Geradheitsreferenz der Antriebs- bzw. Vorschubbewegung bildende Bezugsebene enthält, entlang welcher der Messtaster (30) bzw. ein diesen tragender Schlitten bei einer Bewegung des Oberflächen-Antastelements (46) entlang des Oberflächenprofils des Messobjekts bewegt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskörper (25), über einen auswechselbaren Adapterkörper (51) an dem Koordinatenmessgerät, insbesondere an einer X-Achse, Y-Achse oder gegebenenfalls vorhandenen Z-Achse des Koordinatenmessgeräts, befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens ein weiteres bzw. drittes, vorzugsweise rohrförmiges, Segment (33) umfasst, das um die dritte Drehachse (43) relativ zu dem ersten Segment (31) drehbar an dem ersten Segment (31) befestigt ist, und wobei an dem weiteren bzw. dritten Segment (33) das um die zweite Drehachse (42) relativ zu dem weiteren bzw. dritten Segment (33) drehbare zweite Segment (32) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehachse (42) und die dritte Drehachse (43) einen Winkel (52) von 90 Grad einschließen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskörper (25) und/oder das erste Segment (31) und/oder das zweite Segment (32) und/oder das gegebenenfalls vorgesehene weitere bzw. dritte Segment (33) als Hohlkörper bzw. rohrförmig, vorzugsweise als ein, insbesondere zylindrisches, Rohrsegment (31, 32, 33) gestaltet ist bzw. sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Segment (31) und/oder das zweite Segment (32) und/oder das gegebenenfalls vorgesehene weitere bzw. dritte Segment (33) aus wenigstens zwei Segmentteilen (31.1, 31.2; 32.1, 32.2; 33.1, 33.2; 33), vorzugsweise aus wenigstens zwei Rohrsegmentteilen, gebildet ist bzw. sind, deren Längsachsen (34.1, 34.2; 35.1, 35.2; 36.1, 36.2, 36.3) einen Winkel (37; 38; 39.1, 39.2) einschließen, der 45 Grad oder ein ganzzahliges Vielfaches von 45 Grad, vorzugsweise 90 Grad, beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere bzw. dritte Segment (33) aus wenigstens drei Segmentteilen (33.1, 32.2, 33.3) besteht, deren jeweilige Längsachse (36.1, 36.2, 36.3) und die Längsachse (36.1, 36.3, 36.3) des jeweils benachbarten Segmentteils (31.1, 32.2, 33.3) des weiteren bzw. dritten Segments (33) jeweils einen Winkel (39.1, 39.2) von 45 Grad einschließen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Segment (31) und/oder das zweite Segment (32) und/oder das gegebenenfalls vorgesehene dritte Segment (33) mit Hilfe wenigstens eines Motors oder mehrerer Motoren (53; 54.1, 54.2) um die Drehachse bzw. um die Drehachsen (41, 42, 43) drehbar sind bzw. gedreht werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Befestigungskörper (25) und/oder in dem ersten Segment (31) und/oder in dem zweiten Segment (32) und/oder in dem gegebenenfalls vorgesehenen weiteren bzw. dritten Segment (33) wenigstens ein Motor, vorzugsweise mehrere Motoren (53; 54.1, 54.2), angeordnet bzw. aufgenommen ist bzw. sind, mittels dessen bzw. mittels deren das erste Segment (31) um die erste Drehachse (41) und/oder das zweite Segment (32) um die zweite Drehachse (42) und/oder das gegebenenfalls vorgesehene weitere bzw. dritte Segment (33) um die dritte Drehachse (43) drehbar ist bzw. sind oder gedreht wird bzw. werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (56) zur Steuerung bzw. Regelung der Motoren (53; 54.1, 54.2) unabhängig voneinander vorgesehen sind, so dass die Motoren (53; 54.1, 54.2) unabhängig voneinander steuerbar bzw. regelbar sind oder gesteuert bzw. geregelt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Befestigungskörper (25) oder an einer anderen Stelle der Vorrichtung (20) eine Elektronik (56) zur Steuerung oder Regelung der Bewegung des Segments (31, 32, 33) bzw. der Segmente (31, 32, 33) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese eingebaute bzw. integrierte Drehgeber zur Erfassung bzw. Messung der Dreh- und/oder Winkelstellung des ersten Segments (31) und des zweiten Segments (32) und des gegebenenfalls vorgesehenen dritten Segments (33) umfasst, so dass die Dreh- und/oder Winkelstellung der Segmente (31, 32, 33) mittels der Drehgeber erfassbar bzw. messbar ist oder erfasst bzw. gemessen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik (56) und/oder der bzw. die Drehgeber über einen eingebauten bzw. integrierten, vorzugsweise wieder aufladbaren, Stromspeicher, insbesondere über eine Batterie oder einen Akkumulator, mit Strom versorgt wird bzw. werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Schnittstelle (62) zur Signalübertragung von der und zu der Vorrichtung (20) kabelgebunden oder über Funk oder Infrarot aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskörper (25) als Befestigungssockel gestaltet ist, der ein Gegenstück zu einem handelsüblichen Wechseladaptersockel (51) eines kommerziellen Koordinatenmessgeräts ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungskörper (25) einen Schnell-, Bajonett- oder Steckverschluss zur Befestigung an dem Koordinatenmessgerät umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment oder mehrere Segmente oder alle Segmente mit oder aus Metallschaum gefertigt ist bzw. sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur gestuften oder stufenlosen Änderung der Länge eines Segments oder mehrerer Segmente oder aller Segmente vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Segment (32) ein Adapterelement (60) zum Anschluss unterschiedlicher Sensoren und/oder zum Anschluss des Sensors (22) bzw. der Sensoren in unterschiedlichen Dreh- und/oder Winkel-Positionen relativ zu dem zweiten Segment (32) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich, insbesondere in der Nähe, des Sensors (22), vorzugsweise an dem Adapterelement (60), ein Kraft- und/oder Drucksensor (61) zur Erfassung bzw. Messung einer äußeren Kraft und/oder eines Druckes, insbesondere zur Erfassung bzw. Messung einer Anpresskraft und/oder eines Anpressdruckes, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Kraft- und/oder Drucksensors (61) die Kraft und/oder der Druck gemessen wird, mit der bzw. mit dem der Sensor (22) oder ein mit diesem verbundener Teil der Vorrichtung (20) die Oberfläche des Messobjekts oder damit verbundene Teile berührt.
Koordinatenmessgerät, an dem eine Vorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, vorzugsweise lösbar, befestigt ist.