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Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät umfassend einen Sensor zur Erfassung der Oberfläche eines Werkstückes, eine Werkstückauflage zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstückes, und eine Mechanik, um den Sensor relativ zu einem Werkstück zu bewegen, wobei die Mechanik wenigstens einen in vertikaler Richtung beweglichen Messschlitten umfasst, der auf einer vertikalen Linearführung beweglich relativ zu einem gegenüber dem Messschlitten feststehenden Teil der Mechanik geführt ist, wobei am unteren Ende dieses Messschlittens der Sensor befestigt ist.
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Derartige Koordinatenmessgeräte sind bereits seit längerem in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Gemeinsam ist diesen Koordinatenmessgeräten, dass der Sensor an einem vertikal beweglich gelagerten Messschlitten befestigt ist. Dieser Messschlitten ist üblicherweise auf einer vertikal ausgerichteten Führung beweglich gelagert, wobei der Messschlitten in der Regel über einen Antrieb in vertikaler Richtung angetrieben werden kann und ein Maßstab vorgesehen ist, über den die jeweilige Position des Messschlittens gemessen werden kann. Natürlich gibt es vereinzelt auch manuell bewegbare Koordinatenmessgeräte, bei denen der Messschlitten manuell verstellt wird. Zur Bewegung des Sensors relativ zum Werkstück in den beiden anderen Koordinatenrichtungen kann die Mechanik zwei weitere Messschlitten aufweisen, die genau wie die vertikale Linearachse aufgebaut sind. Koordinatenmessgeräte vom beschriebenen Typ sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigen die Druckschrift
DE 4408912 A1 ein solches Koordinatenmessgerät in Portalbauweise, oder die
US 6,161,298 in Brückenbauweise.
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Alternativ kann aber auch die Werkstückauflage mit dem hierauf befindlichen Werkstück in einer oder zwei horizontalen Linearachsen verschieblich gelagert sein.
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Bei diesen Koordinatenmessgeräten besteht die Forderung, dass die gegenüber dem feststehenden Teil beweglichen Messschlitten bei einem Abschalten des Koordinatenmessgerätes sich nicht mehr bewegen. Für die horizontal beweglichen Messschlitten ist diese Forderung unproblematisch, da nach dem Abschalten des Koordinatenmessgerätes keine Kräfte in Bewegungsrichtung des jeweiligen Messschlittens auftreten.
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In vertikaler Richtung wurden zur Realisierung dieser Forderung in der Vergangenheit teils aufwändige Lösungen erforderlich, da aufgrund des Eigengewichtes des Messschlittens die Gewichtskraft kompensiert werden musste.
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Beispielsweise wird die Gewichtskraft in den Druckschriften
DE 4408912 A1 ,
US 4799316 ,
US 4,389,781 durch einen pneumatischen Druckluftzylinder kompensiert, der zwischen dem Messschlitten und dem relativ hierzu feststehenden Teil eine zur Gewichtskraft des Messschlittens entsprechende Gegenkraft erzeugt. Die Besonderheit hieran ist darin zu sehen, dass zur Gewichtskompensation eine relativ aufwändige Steuerung der Druckluft im pneumatischen Zylinder erforderlich ist und dass außerdem sichergestellt wird, dass der für die Gewichtskompensation notwendige Luftdruck im pneumatischen Druckluftzylinder auch während der Stillstandszeiten des Koordinatenmessgerätes immer aufrechterhalten wird. Außerdem ist diese Lösung verschleißanfällig.
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In der Druckschrift
DE 10 2007 057 849 A1 wird die Gewichtskraft über eine Gasdruckfeder kompensiert, wobei die Gasdruckfeder über eine Art Flaschenzug mit dem Messschlitten verbunden ist. Der Flaschenzug umfasst ein Seil, das über mehrere Umlenkrollen derart geführt ist, dass der relativ große lineare Verstellbereich des Messschlittens in vertikaler Richtung in einen relativ kleinen Verstellbereich der Gasdruckfeder umgesetzt wird. Auch diese Lösung ist relativ aufwändig. Das Seil ist außerdem verschleißanfällig.
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In der Druckschrift
US 4,964,221 wird die Gewichtskraft über eine stark vorgespannte Spiralfeder kompensiert, die damit in ihrem verwendeten Verstellbereich nahezu konstante Kräfte erzeugt. Auch hierin ist die Spiralfeder über eine Art Flaschenzug mit dem vertikal beweglichen Messschlitten verbunden, der eine Längenänderung der Spiralfeder in einen doppelt so großen Hub des Messschlittens umsetzt. Der Flaschenzug umfasst ein Band, das über mehrere Umlenkrollen geführt ist. Eine der Umlenkrollen kann hierbei über einen Antrieb angetrieben werden, so dass das Band nicht nur der Kompensation der Gewichtskraft des Messschlittens dient, sondern Gleichfalls auch die Kräfte zum Bewegen des Messschlittens überträgt. Auch diese Lösung ist relativ Aufwändig. Das Band ist außerdem verschleißanfällig.
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In
US 4,149,317 wird zur Kompensation der Gewichtskraft ein Gegengewicht verwendet. Das Gegengewicht ist über ein Seil mit dem in vertikaler Richtung verfahrbaren Schlitten gekoppelt, wobei das Seil über eine Umlenkrolle am oberen Ende der vertikalen Führung geführt ist. Auch diese Lösung ist aufwändig. Zudem wird durch das Gegengewicht die bewegte Masse der Mechanik deutlich erhöht, was zu einer Verschlechterung des dynamischen Verhaltens führt. Zudem ist das Seil verschleißanfällig.
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Es wurde außerdem schon vorgeschlagen den Antrieb für den vertikalen Messschlitten mit einer zusätzlichen elektrisch gelüfteten Haltebremse auszustatten. Nachteilig hieran ist, dass nicht für alle Koordinatenrichtungen dieselben Antriebe verwendet werden können. Außerdem ist für die Ansteuerung der Haltebremse ein zusätzliches Steuerkabel und ein zusätzliches Steuersignal notwendig. Durch den Stromverbrauch der Bremse entsteht außerdem zusätzliche Abwärme.
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Ausgehend hiervon liegt unserer Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass auf einfache Art der in vertikaler Richtung bewegliche Messschlitten nach dem Ausschalten des Koordinatenmessgerätes in seiner Position verbleibt.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst, dass eine berührungslos arbeitende, magnetische Raste vorgesehen ist, um den Messschlitten im oberen Endbereich seines Verfahrweges fest zu rasten, wobei diese Raste ein Rastelement und ein Gegenrastelement umfasst, die als magnetische Raste zusammenwirken und wobei entweder das Rastelement am Messschlitten befestigt ist und am relativ zum Messschlitten feststehenden Teil das Gegenrastelement befestigt ist, oder das Rastelement am relativ zum Messschlitten feststehenden Teil befestigt ist und das Gegenrastelement am Messschlitten befestigt ist.
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Die Besonderheit dieser Lösung ist hierbei darin zu sehen, dass die Stellung des Messschlittens in vertikaler Richtung durch die magnetische Raste fixiert wird. Hierdurch wird auf besonders einfache Art und Weise die Gewichtskraft des Messschlittens kompensiert sobald sich der Messschlitten in seiner Endposition befindet.
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In einer möglichen Ausgestaltung weist das Rastelement einen ersten Permanentmagneten auf und das Gegenrastelement einen zweiten Permanentmagneten auf, wobei der erste und der zweite Permanentmagnet so zueinander angeordnet sind, dass bei einer Bewegung des Messschlittens in den besagten Endbereich ein Pol des ersten Permanentmagneten an dem gleichnamigen Pol des zweiten Permanentmagneten vorbeigeführt wird, so dass sich zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten eine abstoßende Kraft ergibt.
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Zusätzlich kann das Gegenrastelement einen dritten Permanentmagneten aufweisen, der so angeordnet ist, dass bei einer Bewegung des Messschlittens in den besagten Endbereich der andere Pol des am Rastelement angeordneten ersten Permanentmagneten an dem gleichnamigen Pol des dritten Permanentmagneten vorbeigeführt wird, so dass sich auch zwischen dem ersten und dem dritten Permanentmagneten eine abstoßende Kraft ergibt. Hierdurch kann erreicht werden, dass keine Kräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens auftreten, nachdem die Komponenten der Abstoßungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten durch die Komponenten der Abstoßungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten und dem dritten Permanentmagneten kompensiert werden.
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Alternativ kann das Rastelement aber auch einen ersten Permanentmagneten aufweisen und das Gegenrastelement einen zweiten Permanentmagneten aufweisen und der erste und der zweite Permanentmagnet so zueinander angeordnet sein, dass bei einer Bewegung des Messschlittens in den besagten Endbereich ein Pol des ersten Permanentmagneten an dem ungleichnamigen Pol des zweiten Permanentmagneten vorbeigeführt wird, so dass sich zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten eine anziehende Kraft ergibt.
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Zusätzlich kann das Gegenrastelement außerdem einen dritten Permanentmagneten aufweisen, der so angeordnet ist, dass bei einer Bewegung des Messschlittens in den besagten Endbereich der andere Pol des am Rastelement angeordneten ersten Permanentmagneten an dem ungleichnamigen Pol des dritten Permanentmagneten vorbeigeführt wird, so dass sich auch zwischen dem ersten und dem dritten Permanentmagneten eine anziehende Kraft ergibt. Hierdurch kann erreicht werden, dass keine Kräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens auftreten, nachdem die Komponenten der Anziehungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten durch die Komponenten der Anziehungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten und dem dritten Permanentmagneten kompensiert werden.
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Das Gegenrastelement kann eine U-förmige Gabel umfassen, wobei in einem Schenkel der Gabel der zweite Permanentmagnet und im anderen Schenkel der dritte Permanentmagnet befestigt sind.
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Das Rastelement kann einen Schenkel umfassen, in dem der erste Permanentmagnet befestigt ist.
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Vorzugsweise umfasst die Mechanik zur Verstellung des Messschlittens einen Antrieb, über den der Messschlitten automatisiert verfahren werden kann.
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Als Antrieb eignet sich ein Spindelantrieb, der einen Motor, eine Spindel und eine Spindelmutter umfasst. Ein solcher Antrieb ist insbesondere deshalb besonders geeignet, da bei ausgeschaltetem Motor relativ hohe Kräfte in Bewegungsrichtung des betreffenden Messschlittens erforderlich sind, um den Messschlitten zu bewegen. Damit kann bereits der Antrieb einen Großteil der Gewichtskraft des vertikal verschieblich gelagerten Messschlittens kompensieren, so dass die magnetische Raste dementsprechend so gestaltet werden kann, dass diese weniger Gewichtskräfte kompensieren muss.
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Dem Antrieb kann auch eine Steuerung zugeordnet sein, über die der Antrieb angesteuert wird, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, bei einem Abschalten des Koordinatenmessgerätes den Messschlitten über den Antrieb in den Endbereich zu verfahren um den Messschlitten über die Raste fest zu rasten.
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung sind aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Hierin zeigen:
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1: Ein Koordinatenmessgerät 28
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2: Einen Teil des Messschlittens 6 aus 1 mit einem Teil des hieran in vertikaler Richtung (siehe Pfeil z) verfahrbaren Messschlittens 36
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3: Eine reine Prinzipdarstellung, wie der in vertikaler Richtung verfahrbare Messschlitten 36 am Messschlitten 6 in vertikaler Richtung geführt ist.
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4: Eine berührungslos arbeitende, magnetische Raste 29
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5: Das Gegenrastelement 19 der magnetischen Raste 29 gemäß 4 mit Bezeichnung der Pole (N = Nord, S = Süd) des zweiten und dritten Permanentmagneten 22 und 23.
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6: Das Rastelement 18 der magnetischen Raste 29 gemäß 4 mit Bezeichnung der Pole (N = Nord, S = Süd) des ersten Permanentmagneten 21.
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1 zeigt beispielhaft ein Koordinatenmessgerät 28. Das Koordinatenmessgerät 28 umfasst eine Basis 1, auf der ein Messtisch 2 befestigt ist. Rückwärtig ist auf der Basis 1 eine Steuerung 8 vorgesehen, von der hier nur das Gehäuse zu sehen ist. Auf der Oberseite des Gehäuses der Steuerung 8 ist eine Führung befestigt, entlang der ein Messschlitten 5 in der mit dem Pfeil x bezeichneten horizontalen Richtung verfahren werden kann. Die Führung ist in der Darstellung gemäß 1 nicht zu sehen, da diese mit einem Faltenbalg 9 abgedeckt ist. Am Ende der Führung ist ein Antrieb 7 vorgesehen, von dem in 1 nur die Abdeckung zu sehen ist, mit dem der Messschlitten 5 entlang der besagten Führung in Richtung des Pfeils x verfahren werden kann. Außerdem ist unter dem Faltenbalg noch ein Maßstab vorgesehen, mit dem die jeweilige Position des Messschlittens 5 in der mit x bezeichneten Richtung erfasst werden kann. Der Messschlitten 5 seinerseits umfasst ebenfalls eine Führung, entlang der der vertikal ausgerichtete Messschlitten 6 in der mit dem Pfeil y bezeichneten horizontalen Richtung verfahren werden kann. Auch für diesen Messschlitten 6 ist ein Antrieb 10 zum Verfahren vorgesehen (auch hier ist in 1 nur die Abdeckung zu sehen), sowie ein Maßstab, mit dem die Position des Messschlittens in der mit dem Pfeil y bezeichneten horizontalen Richtung gemessen werden kann. Der Messschlitten 6 seinerseits weist in seinem Inneren ebenfalls eine Führung auf, die in der vertikalen, mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung einen weiteren Messschlitten 36 beweglich lagert, von dem hier aber nur das untere Ende in Form einer Pinole 3 zu sehen ist. Am unteren Ende des Messschlittens 36, also am unteren Ende der Pinole 3 ist ein Sensor 4 befestigt.
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Der Messschlitten 36 kann über einen Antrieb 11 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung verfahren werden (auch hier ist nur die Abdeckung des Antriebes 11 in 1 zu sehen). Außerdem ist innerhalb des Messschlittens 6 ein ebenfalls nicht sichtbarer Maßstab angeordnet, über den die genaue Position des Messschlittens 36 bestimmt werden kann. Der Sensor 4 ist als messender Sensor ausgestaltet, bei dem ein Taststift 30, mit dem das Werkstück 31 angetastet wird, gegenüber dem Sensorgehäuse in allen drei Koordinatenrichtungen x, y und z auslenkbar gelagert ist. Beim Antasten des Werkstückes 31 wird der Taststift 30 gegenüber dem Gehäuse des Sensors 4 in den Koordinatenrichtungen x, y und z aus seiner Ruhelage ausgelenkt, wobei diese Auslenkung durch entsprechende Aufnehmer in den Koordinatenrichtungen x, y und z ermittelt wird. Durch Verrechnung der gemessenen Auslenkung des Taststiftes 30 mit den über die Maßstäbe gemessenen Positionen der Messschlitten 5, 6 und 36 kann dann genau die Position eines angetasteten Punktes auf der Oberfläche des Werkstückes 31 errechnet werden. Die Ansteuerung der Antriebe 7, 10 und 11, sowie die Auslesung der Maßstabswerte der Messschlitten 5, 6 und 36, sowie die Auslesung der Taststiftauslenkung des Taststiftes 30 des Sensors 4 in den Koordinatenrichtungen erfolgt durch die Steuerung 8, die hierzu eine Vielzahl an Mikroprozessoren aufweist, um die Steuerungsaufgaben in Echtzeit ausführen zu können. Mit dieser Mikroprozessorsteuerung ist ein in 1 nicht näher dargestellter Messrechner verbunden, mit dem CNC-Messabläufe erstellt werden können und die Messergebnisse weiterverarbeitet werden können und ein Bedienpult, mit dem das Koordinatenmessgerät über entsprechende Bedienelemente auch manuell bedient werden kann.
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Selbstverständlich ist das hier gezeigte Koordinatenmessgerät 28 nur rein beispielhaft. Beispielsweise können die Linearachsen anders angeordnet werden. Dazu könnte der Messtisch 2 in einer oder mehreren Koordinatenrichtungen linearverschieblich gelagert sein.
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Auch der Sensor 4 ist nur beispielhaft. Anstelle eines messenden Sensors 4 kann auch ein schaltender Sensor verwendet werden, der bei Berührung des Werkstückes mit seinem Taststift einen elektrischen Impuls auslöst, oder ein optischer Sensor, wie beispielsweise eine Digitalkamera oder ein Lasertriangulationssensor.
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1 zeigt damit also ein Koordinatenmessgerät 28 umfassend einen Sensor 4 zur Erfassung der Oberfläche des Werkstückes 31, eine Werkstückauflage (Werkstücktisch 2) zur Aufnahme eines zu vermessenden Werkstückes 31, und eine Mechanik (Messschlitten 5, 6 und 36), um den Sensor 4 relativ zu dem Werkstück 31 zu bewegen, wobei die Mechanik wenigstens einen in vertikaler Richtung beweglichen Messschlitten 36 umfasst, der auf einer vertikalen Linearführung beweglich relativ zu einem gegenüber dem Messschlitten feststehenden Teil der Mechanik geführt ist, wobei am unteren Ende dieses Messschlittens der Sensor 4 befestigt ist.
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2 zeigt den oberen Teil des Messschlittens 6 gemäß 1 ohne die in 1 dargestellte Verkleidung. In 3 sind etwa dieselben Elemente wie in 2 gezeigt, jedoch als reine Prinzipskizze. In 3 wurden hierbei Elemente, die durch andere Elemente verdeckt sind, strichliniert gezeichnet und einzelne Elemente der besseren Verständlichkeit wegen etwas anders angeordnet, als in 2.
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Wie aus 2 und 3 zu sehen ist, ist unter dem in 1 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Antrieb ein Spindelantrieb zu verstehen, der einen Elektromotor 12, eine Spindel 20 und eine Spindelmutter 37 umfasst. Die Spindel 20 wird vom Elektromotor 12 angetrieben, wobei durch die Rotation der Spindel 20 wiederum die Spindelmutter 37 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung verstellt wird. Die Spindelmutter 37 ist am Messschlitten 36 befestigt, genauer gesagt am Gleiterkasten 39 des Gleiters 17, wobei der Gleiter 17 wiederum ein Bestandteil des Messschlittens 36 ist, so dass bei einer durch den Elektromotor 12 erzeugten Drehbewegung der Spindel 20 ein Vorschub der Spindelmutter 37 und damit des Messschlittens 36 in Richtung des Pfeils z erzeugt wird. In 2 ist vom Messschlitten 36 nur der Gleiter 17 gezeigt. Wie nur aus 3 ersichtlich, umfasst der Messschlitten 36 allerdings neben diesem Gleiter 17 auch die Pinole 3, die am Gleiterkasten 39 des Gleiters 17 befestigt ist. Am unteren Ende der Pinole 3 ist, wie bereits im Zusammenhang mit 1 erläutert, der Sensor 4 mit dem Taststift 30 befestigt (siehe auch 1).
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Der Gleiter 17 umfasst unter anderem vier Kugelumlaufschuhe 14, 16, 24 und 38 (der Kugelumlaufschuh 38 ist nur in 3 zu sehen), die auf zwei Kugelschienenführungen 13 und 15 beweglich gelagert sind. Dazu sind die Kugelumlaufschuhe 14, 16, 24 und 38 am Gleiterkasten 39 befestigt. Der Gleiter 17 umfasst ferner einen Lesekopf 25, der seitlich am Gleiterkasten 39 befestigt ist. Über den Lesekopf 25 kann ein Inkrementalmaßstab 26 optisch abgetastet werden, um hierüber die aktuelle Position des Messschlittens 36 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung zu ermitteln.
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Beim Ausschalten des Koordinatenmessgerätes wird der Messschlitten 36, also der Gleiter 17 mit der Pinole 3 bis in den oberen Endbereich seines Verfahrweges verfahren und hier der Antrieb 11 (genauer gesagt der Elektromotor 12 des Antriebes 11) ausgeschaltet. Hierzu wird der Antrieb 11, der zur Verstellung des Messschlittens 36 vorgesehen ist von der Steuerung 8 entsprechend angesteuert. Die Steuerung 8 ist hierbei dazu eingerichtet, bei einem Abschalten des Koordinatenmessgerätes den Messschlitten 36 über den Antrieb 11 in den oberen Endbereich seines Verfahrweges zu verfahren um hierdurch den Messschlitten 36 über die noch weiter unten im Detail erläuterte berührungslos arbeitende, magnetische Raste 29 fest zu rasten. Dazu enthält der für die Ansteuerung des Antriebes 11 zuständige Mikroprozessor der Steuerung 8 einen entsprechenden Programmabschnitt, durch den diese Funktion realisiert ist, wobei dieser Programmabschnitt gestartet wird, wenn vom Messrechner oder einem Bedienpult ein entsprechender Befehl kommt, den Ruhezustand einzunehmen.
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In 3 ist dies ebenfalls rein schematisch dargestellt. Wie hieraus zu sehen, ist sowohl der Elektromotor 12, als auch der Lesekopf 25 und der Sensor 4 über Datenübertragungsleitungen mit der Steuerung 8 verbunden. Sobald an die Steuerung 8 ein Stop-Befehl kommt (siehe Leitung mit der Bezeichnung „stop”), der beispielsweise vom Bedienpult oder vom Messrechner ausgelöst worden ist, verfährt die Steuerung 8 den Messschlitten 36 solange, bis sich der Messschlitten 36 im oberen Endbereich seines Verfahrweges befindet. Dazu steuert die Steuerung den Elektromotor 12 entsprechend an und überprüft dabei gleichzeitig die durch den Ablesekopf 25 des Inkrementalmaßstabes 26 gelieferten Positionswerte in z-Richtung. Sobald die vordefinierte Position erreicht ist, wird der Elektromotor 12 von der Steuerung abgeschaltet.
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Der Spindelantrieb ist so dimensioniert, dass alleine dieser Antrieb 11 nicht sicher verhindern kann, dass die Gewichtskraft des Messschlittens 36 den Messschlitten 36 abwärts bewegt. Hierzu ist im oberen Teil eine berührungslos arbeitende, magnetische Raste 29 vorgesehen, um den Messschlitten 36 im oberen Endbereich seines Verfahrweges fest zu rasten. Die Raste 29 umfasst ein Rastelement 18 und ein Gegenrastelement 19, wobei das Rastelement 18 und das Gegenrastelement 19 als magnetische Raste zusammenwirken um den Messschlitten 36, also den Gleiter 17 und die hieran befestigte Pinole 3, wie gezeigt, im oberen Endbereich seines Verfahrweges fest zu rasten. In 3 ist die Raste 29 der besseren Übersichtlichkeit so gezeigt, dass das Rastelement 18 seitlich am Gleiterkasten 39 des Gleiters 17 des Messschlittens 36 befestigt ist. Wie bereits erwähnt, handelt es sich in 3 um eine reine Prinzipskizze.
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Der Elektromotor 12 mit Spindel 20, die Führungen 13 und 15, sowie der Inkrementalmaßstab 26 sind am Befestigungskasten 27 befestigt, der zum in der horizontalen Koordinatenmessrichtung y beweglichen Messschlitten 6 gehört (vgl. 1). Bei einer Bewegung des Messschlittens 36 auf den Linearführungen 13 und 15 in der mit dem Pfeil z bezeichneten vertikalen Messrichtung ist somit der Befestigungskasten 27 relativ zum Messschlitten 36 feststehend. Wie bereits oben erwähnt, weist die Mechanik des Koordinatenmessgerätes damit also einen in vertikaler Richtung beweglichen Messschlitten 36 auf, der auf einer vertikalen Linearführung (Kugelschienenführungen 13, 15) beweglich relativ zu einem gegenüber dem Messschlitten feststehenden Teil (Befestigungskasten 27) der Mechanik geführt ist, wobei am unteren Ende dieses Messschlittens 36 der Sensor 4 befestigt ist Die Funktion der berührungslos arbeitenden, magnetischen Raste 29 wird nunmehr anhand der 4 bis 6 näher erläutert werden. In 4 ist die Raste 29 gemäß 2 und 3, das heißt also das Rastelement 18 und das Gegenrastelement 19 vergrößert gezeigt. Das Rastelement 18 ist hierbei über die beiden Schrauben 35a und 35b, wie in 2 und 3 dargestellt, am Gleiterkasten 39 (bzw. in 3 an einem Ausleger des Gleiterkastens 39) des Messschlittens 36 befestigt, während das Gegenrastelement 19 über vier Schrauben, von denen nur die Schrauben 34a und 34b zu sehen sind, am Befestigungskasten 27 des Messschlittens 6 befestigt ist. Damit ist also das Rastelement 18 am Messschlitten 36 befestigt, während das Gegenrastelement 19 am relativ zum Messschlitten 36 feststehenden Teil (Befestigungskasten 27) befestigt ist. Natürlich kann auch das Gegenrastelement 19 am Messschlitten 36 befestigt sein (also am Gleiterkasten 39 des Messschlittens 36) und das Rastelement 18 am relativ zum Messschlitten 36 feststehenden Teil (Befestigungskasten 27 des Messschlittens 6).
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Das Rastelement 18 umfasst hierbei einen ersten Permanentmagneten 21 und das Gegenrastelement 19 einen zweiten Permanentmagneten 22 und einen dritten Permanentmagneten 23. Das Gegenrastelement 19 weist zur Aufnahme der Permanentmagneten 22 und 23 eine U-förmige Gabel auf, wobei in einem Schenkel 32a der Gabel der zweite Permanentmagnet 22 und im anderen Schenkel 32b der dritte Permanentmagnet 23 befestigt sind. Das Rastelement 18 hingegen weist zur Aufnahme des ersten Permanentmagneten 21 einen Schenkel 40 auf, wobei in diesem Schenkel der erste Permanentmagnet 21 befestigt ist. Der erste Permanentmagnet 21 und der zweite Permanentmagnet 22 sind hierbei so zueinander angeordnet, dass bei einer Bewegung des Messschlittens 36 in den besagten Endbereich ein Pol des ersten Permanentmagneten 21 an dem gleichnamigen Pol des zweiten Permanentmagneten 22 vorbeigeführt wird, so dass sich zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten eine abstoßende Kraft ergibt. Der erste Permanentmagnet 21 und der dritte Permanentmagnet 23 sind hierbei ebenfalls so zueinander angeordnet, dass bei einer Bewegung des Messschlittens 36 in den besagten Endbereich der andere Pol des am Rastelement 18 angeordneten ersten Permanentmagneten 21 an dem gleichnamigen Pol des dritten Permanentmagneten 23 vorbeigeführt wird, so dass sich auch zwischen dem ersten und dem dritten Permanentmagneten eine abstoßende Kraft ergibt.
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Wie die Permanentmagneten 21 bis 23 hierzu angeordnet sind, kann aus 5 und 6 entnommen werden, die das Gegenrastelement 19 (siehe 5) und das Rastelement 18 (siehe 6) aus 4 zeigen. Wie aus 5 zu sehen, sind die Nordpole des zweiten Permanentmagneten 22 und des dritten Permanentmagneten 23 jeweils in Blickrichtung links ausgerichtet (siehe Bezugszeichen N), während der Südpol (siehe Bezugszeichen S) des ersten Permanentmagneten 21 im Rastelement 18 in Blickrichtung links ausgerichtet ist (siehe 6). Wenn der erste Permanentmagnet 21 des Rastelementes 18, der sich im Schenkel 40 befindet, zwischen den Schenkeln 32a, 32b des Gegenrastelementes 19 hindurchbewegt wird, stehen sich somit der Südpol S des ersten Permanentmagneten 21 und der Südpol des zweiten Permanentmagneten 22 gegenüber, während sich der Nordpol N des ersten Permanentmagneten 21 und der Nordpol des dritten Permanentmagneten 23 gegenüber stehen, so dass sich sowohl zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem zweiten Permanentmagneten 22, wie auch zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem dritten Permanentmagneten 23 eine abstoßende Kraft ergibt.
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Sobald sich der erste Permanentmagnet 21 oberhalb des zweiten und des dritten Permanentmagneten befindet, wie dies in 4 gezeigt ist, bewirkt diese abstoßende Kraft zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem zweiten Permanentmagneten 22, wie auch zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem dritten Permanentmagneten 23, dass die Raste in dem Zustand gerastet ist.
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Die Raste ist natürlich nur rein beispielhaft gezeigt und kann vielfältig variiert werden. Beispielsweise können die Permanentmagneten 21, 22 und 23 einfach um 180° gedreht angeordnet werden, so dass dann der Nordpol des zweiten Permanentmagneten 22 dem Nordpol des ersten Permanentmagneten 21 gegenübersteht und der Südpol des ersten Permanentmagneten 21 dem Südpol des dritten Permanentmagneten 23 gegenübersteht. Anstelle von zwei Permanentmagneten im Gegenrastelement 19 (zweiter Permanentmagnet 22 und dritter Permanentmagnet 23) kann auch nur ein Permanentmagnet vorgesehen sein, beispielsweise der zweite Permanentmagnet 22. Dann treten allerdings Kräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens 36 auf, nachdem die Komponenten der Abstoßungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem zweiten Permanentmagneten 22 nicht mehr durch die Komponenten der Abstoßungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem dritten Permanentmagneten 23 kompensiert werden.
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Auch können der erste Permanentmagnet 21, der zweite Permanentmagnet 22 und der dritte Permanentmagnet 23 so zueinander ausgerichtet sein, dass bei einer Bewegung des Messschlittens 36 in den besagten Endbereich ein Pol des ersten Permanentmagneten 21 an dem ungleichnamigen Pol des zweiten Permanentmagneten 22 vorbeigeführt wird, so dass sich zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten eine anziehende Kraft ergibt und der andere Pol des am Rastelement 18 angeordneten ersten Permanentmagneten 21 an dem ungleichnamigen Pol des dritten Permanentmagneten 23 vorbeigeführt wird, so dass sich auch zwischen dem ersten und dem dritten Permanentmagneten eine anziehende Kraft ergibt. In diesem Falle könnte beispielsweise der erste Permanentmagnet 21 gemäß 6 in umgekehrter Richtung im Rastelement 18 eingebaut sein, so dass der Nordpol in Blickrichtung links zeigt. Wenn der erste Permanentmagnet 21 des Rastelementes 18, der im Schenkel 40 angeordnet ist, zwischen den Schenkeln 32a, 32b des Gegenrastelementes 19 hindurchbewegt wird, stehen sich somit in diesem Falle der Südpol des zweiten Permanentmagneten 22 und der Nordpol des ersten Permanentmagneten 21 gegenüber, während sich der Südpol des ersten Permanentmagneten 21 und der Nordpol des dritten Permanentmagneten 23 gegenüberstehen.
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Das Rastelement 18 ist in diesem Falle dann gerastet, wenn die Achsen der Permanentmagneten etwa auf einer Höhe sind, da hier die anziehende Kraft zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem zweiten Permanentmagneten 22, sowie zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem dritten Permanentmagneten 23 maximal ist.
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Auch in dieser Konfiguration kann anstelle von zwei Permanentmagneten 22, 23 im Gegenrastelement 19 nur ein einziger Permanentmagnet vorgesehen sein, also beispielsweise nur der zweite Permanentmagnet 22. Dann treten allerdings ebenfalls Kräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens 36 auf, nachdem die Komponenten der Anziehungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem zweiten Permanentmagneten 22 nicht mehr durch die Komponenten der Anziehungskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Messschlittens zwischen dem ersten Permanentmagneten 21 und dem dritten Permanentmagneten 23 kompensiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4408912 A1 [0002, 0006]
- US 6161298 [0002]
- US 4799316 [0006]
- US 4389781 [0006]
- DE 102007057849 A1 [0007]
- US 4964221 [0008]
- US 4149317 [0009]
