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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einwechseln eines Tasters bei einem Koordinatenmessgerät.
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Aus der Praxis ist es bekannt, bei Koordinatenmessgeräten verschiedene Taster einzuwechseln. Diese Taster weisen einen Taststift oder eine Taststiftkombination auf, die fest oder lösbar fest mit einer Taststiftaufnahme verbunden sind. Diese Taststiftaufnahme wird mit einem Tastkopf des Koordinatenmessgerätes kraft- und formschlüssig in Eingriff gebracht, derart, dass die Taststiftaufnahme jeweils eine reproduzierbare Lage an dem Tastkopf einnimmt.
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Hierzu ist es aus dem Stand der Technik (
DE 200 06 504 U1 ) bekannt, die Lager der Lagerung des Tastkopfes derart auszubilden, dass Kugeln von Gegenlagern einer Taststiftaufnahme an sechs Auflagepunkten von Lagern des Tastkopfes anliegen.
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Aus der Praxis ist es darüber hinaus bekannt, die verschiedenen Taststiftaufnahmen mit den fest an den Taststiftaufnahmen angeordneten Taststiften oder Taststiftkombinationen in so genannten Tastermagazinen zu deponieren, damit der jeweils erforderliche Taster für die Messung automatisch eingewechselt werden kann.
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Diese Tastermagazine weisen aufgrund der Vielzahl der einzuwechselnden Taststifte häufig große räumliche Ausdehnungen auf. An den Tastermagazinen sind Tasterwechsler oder so genannte Handler angeordnet, die die jeweilige Taststiftaufnahme mit Taststift oder Taststiftkombination aus dem Magazin entnehmen, an den Tastkopf übergeben und nach der erfolgten Messung die Taststiftaufnahme wieder von dem Tastkopf übernehmen und dem Tastermagazin zuführen. Die Tasterwechsler sind vorgesehen, damit das Tastermagazin außerhalb des Messvolumens des Koordinatenmessgerätes angeordnet werden kann.
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Die Übergabe der Taststiftaufnahme erfolgt in einer Übergabeposition, die der Tasterwechsler und der Tastkopf jeweils anfahren, um einen Taster einwechseln zu können.
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Diese Übergabeposition wird von dem Tastkopf der Koordinatenmessmaschine positionsgenau angefahren.
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Der Tasterwechsler ist, wie schon ausgeführt, an dem Tastermagazin angeordnet, welches eine große räumliche Ausdehnung von beispielsweise ein bis zwei Meter Höhe haben kann. Unter in der Fertigung üblichen Umweltbedingungen unterliegen die Tastermagazine sehr großen Temperaturschwankungen, so dass das Tastermagazin unterschiedliche Ausdehnungen aufgrund der Temperaturschwankungen aufweist. Diese unterschiedlichen Ausdehnungen haben Einfluss auf die Übergabeposition, die der Tasterwechsler anfährt. Das bedeutet, dass die Übergabeposition von dem Tasterwechsler je nach den vorherrschenden Betriebstemperaturen relativ stark schwanken kann.
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Da eine positionsgenaue Übergabe der Taststiftaufnahme an den Tastkopf erforderlich ist wegen der oben beschriebenen reproduzierbaren Lagerung der Taststiftaufnahme an dem Tastkopf, können größere Abweichungen der Position des Tasterwechslers von der Übergabeposition dazu führen, dass die Taststiftaufnahme nicht übergeben werden kann und dass der automatisierte Messlauf unterbrochen wird. Auch bei der Übernahme der Taststiftaufnahme durch den Tasterwechsler können bei größeren Abweichungen Probleme auftreten, die zur Unterbrechung des automatisierten Ablaufes führen können.
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Die
DE 10 2004 048 095 A1 zeigt einen Taststift und eine Taststiftwechselhalterung für ein Koordinatenmessgerät, wobei der Taststift mehrere Lager zur Lagerung des Taststiftes auf den dafür vorgesehenen Gegenlagern der Taststiftwechselhalterung des Tastkopfes aufweist. Darüber hinaus ist ein Chip vorgesehen, aus dem eine digitale Identifizierungsinformation zur Identifizierung des Taststiftes ausgelesen werden kann.
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Gemäß diesem Stand der Technik werden zwei der Lager des Taststiftes aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt und leitend mit dem Chip verbunden. Diese zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass bei räumlichen Abweichungen der Übergabeposition von dem Tasterwechsler, beispielsweise aufgrund der Ausdehnung der Maschinenstruktur bei verschiedenen Betriebstemperaturen, eine einwandfreie Übergabe häufig nicht möglich ist.
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Weiterhin gehört zum Stand der Technik (
DE 203 17 487 U1 ) ein Koordinatenmessgerät mit einem Tastkopf mit Lagern für eine Tasteraufnahme. Auch dieses zum Stand der Technik gehörende Koordinatenmessgerät sieht keine Korrektur einer Übergabeposition beim Tasterwechsel vor.
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Zum Stand der Technik (
US 2011/0016995 A1 und
US 2005/0172505 A1 ) gehören Vorrichtungen, bei denen Taster eingewechselt werden. Auch bei diesen Vorrichtungen ist eine Korrektur einer Übergabeposition nicht vorgesehen.
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Weiterhin gehört zum Stand der Technik (
US 2008/0132393 A1 ) eine Taststiftaufnahme für Taster für ein Koordinatenmessgerät, bei dem ebenfalls eine Übergabeposition nicht erfasst oder korrigiert wird.
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Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren zum Einwechseln eines Tasters bei einem Koordinatenmessgerät anzugeben, bei dem bei jedem Wechselvorgang die Abweichung der Übergabeposition des Tasterwechslers von der Übergabeposition des Tastkopfes in Toleranzbereichen liegt, derart, dass ein reibungsloser Wechsel des Tasters erfolgt.
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Dieses technische Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einwechseln eines Tasters bei einem Koordinatenmessgerät mit einem Tasterwechsler, wobei ein Taststift oder eine Taststiftkombination an einer Taststiftaufnahme fest angeordnet ist, bei dem in einer Übergabeposition eine Übernahme der Taststiftaufnahme durch den Tasterwechsler von einem Tastkopf erfolgt, zeichnet sich dadurch aus, dass der Tasterwechsler die Taststiftaufnahme in der Übergabeposition erfasst, und dass in der Zeitspanne, in der der Tasterwechsler die Taststiftaufnahme erfasst hat und die Taststiftaufnahme noch an dem Tastkopf fixiert ist, von dem Koordinatenmessgerät die Auslenkung des Tastkopfes erfasst wird, und dass diese gemessene Abweichung von der vor dem Tasterwechselvorgang gespeicherten Übergabeposition zur Korrektur der Übergabeposition verwendet wird und die korrigierte Übergabeposition als neue Übergabeposition gespeichert und für wenigstens einen der folgenden Einwechselvorgänge verwendet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass bei der Übernahme der Taststiftaufnahme durch den Tasterwechsler eine eventuelle Veränderung der Position des Tasterwechslers durch das Koordinatenmessgerät ermittelt wird, so dass das Koordinatenmessgerät bei einem der nächsten Wechselvorgänge, vorteilhaft bei dem nächsten Wechselvorgang diese Veränderung beim Anfahren der Übergabeposition berücksichtigen kann.
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In der Zeitspanne, in der der Tasterwechsler die Taststiftaufnahme schon erfasst hat, die Taststiftaufnahme jedoch noch nicht von dem Tastkopf freigegeben ist, wird der Tastkopf ausgelenkt, wenn die Übergabeposition des Tasterwechslers von der Übergabeposition des Tastkopfes abweicht. Diese Auslenkung des Tastkopfes wird von dem Koordinatenmessgerät messtechnisch erfasst und gespeichert und zur Korrektur der aktuellen Übergabeposition verwendet, so dass der Tastkopf bei dem nächsten Tasterwechselvorgang in die neue, korrigierte und gespeicherte Übergabeposition fahren kann.
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Es ist auch möglich, die Übergabeposition nicht bei der Übernahme der Taststiftaufnahme durch den Tasterwechsler von dem Tastkopf zu ermitteln, sondern bei der Übergabe der Taststiftaufnahme von dem Tasterwechsler an den Tastkopf.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren zum Einwechseln eines Tasters bei einem Koordinatenmessgerät mit einem Tasterwechsler, wobei ein Taststift oder eine Taststiftkombination fest an einer Taststiftaufnahme angeordnet ist, bei dem in einer Übergabeposition eine Übergabe der Taststiftaufnahme von dem Tasterwechsler an einen Tastkopf erfolgt, zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Übergabe der Taststiftaufnahme an den Tastkopf in der Zeitspanne, in der der Tasterwechsler die Taststiftaufnahme noch erfasst hat und die Taststiftaufnahme an dem Tastkopf schon fixiert ist, von dem Koordinatenmessgerät die Auslenkung des Tastkopfes erfasst wird, und dass diese gemessene Abweichung von der vor dem Tasterwechselvorgang gespeicherten Übergabeposition zur Korrektur der Übergabeposition verwendet wird und die korrigierte Übergabeposition als neue Übergabeposition gespeichert und für wenigstens einen der folgenden Einwechselvorgänge verwendet wird.
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Auch hier wird in der Zeitspanne der Übergabe, wenn die Taststiftaufnahme noch von dem Tasterwechsler erfasst ist und schon von dem Tastkopf fixiert ist, die Auslenkung des Tastkopfes messtechnisch erfasst und gespeichert, so dass die Übergabeposition des Tasterwechslers bei einem der nächsten Tasterwechselvorgänge vorzugsweise bei dem nächsten Tasterwechselvorgang von dem Tastkopf angefahren werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die jeweils gemessene Übergabeposition von dem Tastkopf bei dem nächsten Tasterwechselvorgang eingenommen wird.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei jedem Wechsel der Taststiftaufnahme die Übergabeposition bestimmt und der Tastkopf fährt für den nächsten Wechselvorgang diese Übergabeposition an.
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Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass lediglich bei der Übergabe der Taststiftaufnahme an den Tastkopf die Übergabeposition gemessen wird, genauso wie die Möglichkeit besteht, dass lediglich bei der Übernahme der Taststiftaufnahme durch den Tasterwechsler die Übergabeposition gemessen wird. Es ist in der Regel nicht erforderlich, jeweils bei der Übergabe und Übernahme der Taststiftaufnahme die Übergabeposition zu bestimmen. Es ist jedoch durchaus möglich, bei jeder Übergabe und Übernahme die exakte Position des Tasterwechslers zu bestimmen, um gerade bei höheren Temperaturschwankungen und längeren Messvorgängen mit einem Taststift oder einer Taststiftkombination zu gewährleisten, dass Tastkopf und Tasterwechsler eine Übergabeposition anfahren, in der ein reibungsloses Einwechseln des Taststiftes möglich ist.
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Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass vor einem ersten Einwechseln einer Taststiftaufnahme das Koordinatenmessgerät die genaue Position des Tasterwechslers durch Abtasten ermittelt, und dass der Tastkopf bei dem ersten Einwechseln der Taststiftaufnahme in die ermittelte Übergabeposition fährt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Taststiftaufnahme bei der Übergabe an den Tastkopf in einer reproduzierbaren Lage an dem Tastkopf lösbar befestigt. Die reproduzierbare Lage der Taststiftaufnahme an dem Tastkopf ist erforderlich, damit die mit dem Koordinatenmessgerät durchgeführten Messungen hochgenau durchgeführt werden können.
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Als vorteilhafte Lagerung für eine reproduzierbare Lage wird eine Dreipunktlagerung vorgesehen.
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Die Dreipunktlagerung kann vorteilhaft mit drei Lagern ausgebildet sein, wobei jeweils ein Lager zwei Zylinder aufweist und als Gegenlager jeweils eine Kugel vorgesehen ist. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann als Dreipunktlagerung auch ein Plan-Lager, ein V-Lager oder Prismenlager und ein Triele-Lager oder Kegellager vorgesehen sein und als Gegenlager wiederum eine Kugel.
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Es ist möglich, die Dreipunktlagerung an dem Tastkopf vorzusehen und die Gegenlager, die als Kugel ausgebildet sind, an der Taststiftaufnahme. Eine umgekehrte Anordnung ist jedoch auch möglich.
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Die Fixierung der Taststiftaufnahme an dem Tastkopf erfolgt vorteilhaft mechanisch mittels einer an dem Tastkopf angeordneten Spannvorrichtung. Eine derartige Spannvorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 200 06 504 U1 bekannt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines Tasterwechslers nur beispielhaft dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Tasterwechseleinrichtung in Ansicht;
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2 die Tasterwechseleinrichtung gemäß 1 bei der Übergabe eines Tasters in Ansicht;
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3 einen Tastkopf in Draufsicht von unten;
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4 eine Taststiftaufnahme in Draufsicht.
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1 zeigt eine Tasterwechseleinrichtung 1, die ein Tastermagazin 2 aufweist. In dem Tastermagazin 2 sind lediglich schematisch dargestellt Taststiftaufnahmen 3 mit an den Taststiftaufnahmen fest angeordneten Taststiften 4 angeordnet. Teilweise sind die Taststiftaufnahmen 3 lediglich angedeutet und ohne Taststift 4 dargestellt.
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Das Tastermagazin 2 ist mit einer Führung 5 der Tasterwechseleinrichtung 1 verbunden. An der Führung 5 ist ein Tasterwechsler 6 beweglich angeordnet. Der Tasterwechsler 6 ist an einem Schlitten 7 drehbar in Richtung des Pfeiles A angeordnet. Der Schlitten 7 ist in Richtung des Pfeiles B auf einem weiteren Schlitten 8 verschiebbar gelagert. Der Schlitten 8 ist in Richtung des Pfeiles C an der Führung 5 beweglich gelagert. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Tasterwechsler mit Greifarmen 9, 10 jeweils in eine Übergabeposition für eine Taststiftaufnahme fahren kann.
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Die Übergabeposition dient dazu, eine Taststiftaufnahme 3 aus dem Tastermagazin 2 einem Tastkopf 11 einer nicht dargestellten Koordinatenmessmaschine zu übergeben. Der Tastkopf 11 ist an einer senkrecht zur Zeichenebene angeordneten Pinole 12 angeordnet. Die Pinole 12 ist wiederum mittels eines nicht dargestellten Schlittens an einer weiteren Achse 13 des Koordinatenmessgerätes verschiebbar gelagert. In 1 ist der Tastkopf 11 in der Übergabeposition angeordnet.
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Der Tasterwechsler 6 muss eine Taststiftaufnahme 3 aus dem Magazin 2 in diese Übergabeposition bringen, derart, dass die Taststiftaufnahme exakt in Lager 14 in eine reproduzierbare Lage des Tastkopfes 11 übergeben werden kann.
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Da das Tastermagazin 2 eine sehr große räumliche Ausdehnung in Längsrichtung aufweist und damit auch die Führung der Tasterwechseleinrichtung 1, dehnt sich die Führung 5 bei großen Temperaturschwankungen, wie sie im Messbetrieb häufig vorkommen, aus und zieht sich wieder zusammen, so dass der Tasterwechsler 6 nicht immer die exakte Übergabeposition anfährt.
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Der Tasterwechsler 6 ist in Richtung des Pfeiles A drehbar, so dass der Tasterwechsler 6 mit den Greifarmen 10 eine Taststiftaufnahme 3 aus dem Magazin 2 entnehmen kann und der Tasterwechsler 6 anschließend in die Übergabeposition zu dem Tastkopf 11 fährt. Die Greifarme 9 entnehmen die in dem Tastkopf 11 angeordnete Taststiftaufnahme. Anschließend wird der Tasterwechsler um 180° gedreht und die in dem Greifarm 10 befindliche Taststiftaufnahme 3 kann dem Tastkopf 11 in einem Arbeitsgang übergeben werden.
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Gemäß 2 ist die Tasterwechseleinrichtung 1 dargestellt.
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Gleiche Teile der 1 und 2 weisen gleiche Bezugszahlen wie die Teile der 1 auf.
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Gemäß 2 befindet sich der Tasterwechsler 6 nunmehr in der Übergabeposition. Die Greifarme 9 haben eine Taststiftaufnahme 3 erfasst. Gleichzeitig ist die Taststiftaufnahme 3 noch mittels einer nicht näher dargestellten Spannvorrichtung an dem Tastkopf 11 fixiert. Befindet sich der Tasterwechsler 6 nicht in der exakten Übergabeposition, wird der Tastkopf 11 durch die gleichzeitige Fixierung der Taststiftaufnahme 3 durch den Tasterwechsler 6 und durch den Tastkopf 11 ausgelenkt. Diese Auslenkung wird von dem Koordinatenmessgerät (nicht dargestellt) gemessen und gespeichert. Hieraus kann die jeweils exakte Übergabeposition des Tasterwechslers 6 bestimmt werden. Bei der nächsten Übergabe einer Taststiftaufnahme 3 an den Tastkopf 11 oder bei einer Übernahme einer Taststiftaufnahme 3 von dem Tastkopf 11 kann der Tastkopf 11 in die gemessene und gespeicherte Übergabeposition fahren, so dass eine reibungslose Übergabe oder Übernahme einer Taststiftaufnahme 3 erfolgen kann.
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Wie in 3 dargestellt, weist der Tastkopf 11 Lager 14 auf, die jeweils zwei parallel zueinander angeordnete Zylinder 15 aufweisen. In der Mitte des Tastkopfes 11 ist eine hakenförmige Spannvorrichtung 16 dargestellt, die in eine Hinterschneidung 18 einer Taststiftaufnahme 3 greift, um die Taststiftaufnahme 3 an dem Tastkopf 11 zu fixieren.
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4 zeigt eine Taststiftaufnahme 3, die als Gegenlager zu den Lagern 14 des Tastkopfes 11 drei Kugeln 17 aufweist. Die Taststiftaufnahme 3 weist darüber hinaus eine Hinterschneidung 18 auf, in die die hakenförmige Spannvorrichtung 16 des Tastkopfes 11 greifen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tasterwechseleinrichtung
- 2
- Tastermagazin
- 3
- Taststiftaufnahme
- 4
- Taststift
- 5
- Führung
- 6
- Tasterwechsler
- 7
- Schlitten
- 8
- Schlitten
- 9
- Greifarm
- 10
- Greifarm
- 11
- Tastkopf
- 12
- Pinole
- 13
- Achse des Koordinatenmessgerätes
- 14
- Lager
- 15
- Zylinder
- 16
- Spannvorrichtung
- 17
- Kugel
- 18
- Hinterschneidung
- A
- Doppelpfeil
- B
- Doppelpfeil
- C
- Doppelpfeil
