DE102018115745A1

DE102018115745A1 - Dreh-Schwenk-Mechanismus für ein Koordinatenmessgerät

Info

Publication number: DE102018115745A1
Application number: DE102018115745.2A
Authority: DE
Inventors: Nils Haverkamp
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dreh-Schwenk-Mechanismus (30) für ein Koordinatenmessgerät (10), aufweisend: ein erstes Gelenk (36); ein Sensor (28), der mit dem ersten Gelenk (36) derart verbunden ist, dass der Sensor (28) mithilfe des ersten Gelenks (36) um mindestens eine Achse dreh- und/oder schwenkbar gelagert ist; eine Wechselschnittstelle (42) zum lösbaren Ankoppeln des Dreh-Schwenk-Mechanismus (30) an einem Messkopf (26) des Koordinatenmessgeräts (10); und eine Feststelleinrichtung (44) welche dazu eingerichtet ist, die Dreh- und/oder Schwenkbarkeit des ersten Gelenks (36) wahlweise zu sperren und wieder freizugeben, wobei die Feststelleinrichtung (44) einen Piezoaktor (52) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dreh-Schwenk-Mechanismus für ein Koordinatenmessgerät, mit einem ersten Gelenk, einem Sensor, der mit dem ersten Gelenk derart verbunden ist, dass der Sensor mithilfe des ersten Gelenks um mindestens eine Achse dreh- und/oder schwenkbar gelagert ist, mit einer Wechselschnittstelle zum lösbaren Ankoppeln des Dreh-Schwenk-Mechanismus an einem Messkopf des Koordinatenmessgeräts, und mit einer Feststelleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Dreh- und/oder Schwenkbarkeit des ersten Gelenks wahlweise zu sperren und wieder freizugeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt, mit einem Messkopf, einem Gestellaufbau, der dazu ausgebildet ist, den Messkopf relativ zu dem Messobjekt zu verfahren, und mit einem Dreh-Schwenk-Mechanismus der oben genannten Art, welcher an dem Messkopf lösbar befestigt ist.
Ein Koordinatenmessgerät mit einem gattungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus ist beispielsweise aus der EP 0 790 478 A2 und der US 2005/0256672 A1 bekannt. Weitere Dreh-Schwenk-Mechanismen dieser Art sind aus der US 2004/0163268 A1 , der DE 10 2005 063 242 A1 und der DE 10 2009 048 581 B3 bekannt.
Koordinatenmessgeräte sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie dienen dazu, beispielsweise im Rahmen einer Qualitätssicherung, Werkstücke zu überprüfen oder die Geometrie eines Werkstücks vollständig im Rahmen eines sogenannten „Reverse Engineering“ zu ermitteln. Darüber hinaus sind vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar.
In derartigen Koordinatenmessgeräten können verschiedene Arten von Sensoren zur Anwendung kommen, um die Koordinaten des zu vermessenden Werkstücks zu erfassen. Bei den Sensoren wird grundsätzlich zwischen berührungslos arbeitenden Sensoren, zu denen beispielsweise die optischen Sensoren gehören, und berührend arbeitenden Sensoren unterschieden. Zu den berührend arbeitenden Sensoren gehören beispielsweise die taktil messenden Sensoren, wie sie von der Anmelderin unter der Produktbezeichnung „VAST“ vertrieben werden. Hierbei wird die Oberfläche des zu vermessenden Werkstücks mit einem Taststift abgetastet, dessen Koordinaten im Messraum ständig bekannt sind. Ein derartiger Taststift kann auch entlang der Oberfläche eines Werkstücks bewegt werden, so dass in einem solchen Messvorgang im Rahmen eines sogenannten „Scanning-Verfahrens“ eine Vielzahl von Messpunkten in festgelegten zeitlichen Abständen erfasst werden kann.
Die Taststifte können während eines Messprozesses aktiv gewechselt werden. Ein solches Wechseln der Taststifte ist insbesondere bei großen und komplizierten Werkstücken mit Überhängen und Hinterschnitten, beispielsweise bei Motorblöcken oder Zylinderköpfen, notwendig, da für die komplette Vermessung unterschiedliche Taststiftkonfigurationen benötigt werden. Üblicherweise wird eine Vielzahl unterschiedlicher Taststifte in einem Magazin vorgehalten, welches von der Maschine automatisch anfahrbar ist. Diese verschiedenen Taststifte bzw. Taststiftkonfigurationen können mittels einer Wechselschnittstelle, die standardisiert ist, an den Messkopf angekoppelt werden. Der benötigte Platz im Magazin für die Ablage bzw. das Vorhalten verschiedener Taststifte ist allerdings oft ein begrenzender Faktor, abgesehen von den Kosten, die diese Vielzahl von Taststiften produziert.
Es ist daher erstrebenswert, möglichst viele Messaufgabe mit ein und demselben Taststift vornehmen zu können. Eine Möglichkeit besteht daher auch in der Verwendung sogenannter Sterntaster mit mehreren, hinreichend weit auskragenden Tastarmen. Zudem existieren Sterntaster mit verstellbaren Tastarmen, bei denen motorisch getrieben die Ausrichtung des Tastarmes verstellt werden kann. Solche Sterntaster sind allerdings vergleichsweise voluminös und für einige Messaufgaben nicht brauchbar.
Unter anderem aus diesen Gründen wurden Dreh-Schwenk-Mechanismen entwickelt, welche eine Reorientierung des Taststifts am Messkopf des Koordinatenmessgeräts ermöglichen. In der EP 0 790 478 A2 ist ein Taststift mit einem Dreh-Schwenk-Mechanismus beschrieben, wobei die Orientierung des Taststiftes durch eine selbstzentrierende Antastung verändert werden kann. Die neu eingestellte Orientierung bzw. Taststiftrichtung wird durch eine Klemmeinrichtung betätigt, die durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung ausgelöst wird.
In der US 2005/0256672 A1 ist ein Dreh-Schwenk-Mechanismus beschrieben, der einen Tastkopf oder einen Taststift in seiner Richtung verändern kann, indem eine von der Taststiftspitze beabstandete Vorrichtung zum Drehen und Schwenken verwendet wird.
In beiden beschriebenen Systemen wird die Fixierung der Endposition durch eine zusätzliche Vorrichtung mit eigener Ansteuerung (elektrisch oder durch die Maschinensteuerung des Koordinatenmessgeräts) hergestellt. Ebenso ist für das Lösen der Fixierung erneut eine eigene Ansteuerung erforderlich.
Ein weiterer Dreh-Schwenk-Mechanismus der o.g. Art ist aus der DE 10 2007 022 326 A1 bekannt, welcher über ein Getriebe verfügt, um den Taststift mithilfe eines externen Drehmoments relativ zu dem Messkopf verstellen zu können.
Die drei zuletzt genannten Beispiele betreffen allesamt passive Dreh-Schwenk-Mechanismen, bei denen der Taststift bzw. Sensor im Gegensatz zu einem aktiven Dreh-Schwenk-Mechanismus nicht aktiv dreh- bzw. schwenkbar ist. Stattdessen wird zur Verstellung der Taststiftausrichtung ein Anschlag z.B. in Form eines Kugel-Tripels oder eines Walzen-Tripels benötigt. Dieser Anschlag muss innerhalb des zur Verfügung stehenden Messvolumens angeordnet sein, damit er von dem Koordinatenmessgerät angefahren werden kann.
Beispielsweise lässt sich bei einem solchen passiven Dreh-Schwenk-Mechanismus die Ausrichtung des Tastarmes aus einer senkrechten Ausrichtung in eine waagrechte Ausrichtung bringen. Dazu wird der Taststift mit seiner Tastkugel in Kugel-Tripel gefahren. Dies geschieht mit blockierten Rotationsfreiheitsgraden des Dreh-Schwenk-Mechanismus, also eine Einstellung wie im normalen Messbetrieb. Bei Erreichen der Tastkraft, wie sie dem Regelbetrieb entspricht, wird der Rotationsfreiheitsgrad oder die Rotationsfreiheitsgrade des Dreh-Schwenk-Mechanismus freigegeben. Die Maschine fährt dann auf einer Kreisbahn mit dem Radius der Tastarmlänge um den Mittelpunkt der Tastkugel. Die Position der Tastkugel bleibt durch das Kugel-Tripel raumfest. Bei erreichen der gewünschten Ausrichtung des Tastarmes wird die Bewegung der Maschine gestoppt und der Rotationsfreiheitsgrad des Dreh-Schwenk-Mechanismus wieder blockiert. Auf diese Weise ist der Maschine instantan der geänderte neue Bezug des Tastkugelmittelpunktes zum Maschinenkoordinatensystem bekannt. Ggf. kann eine zusätzlich Überprüfung bzw. genaue Rekalibrierung erfolgen, indem die Kugel kurz angehoben und das Kugel-Tripel erneut angefahren wird. Dies kann sinnvoll sein, wenn z.B. Elastizitäten des Aufbaus und Reibungen der Tastkugel im Kugel-Tripel dazu führen sollten, dass Restspannungen zu einer leichten Abweichung der Tasterkonfiguration gegenüber dem kraftlosen freischwebenden Taster führen. Nach dem Wiederantasten des Kugel-Tripels, Registrieren scheinbarer Positionsänderungen des Kugel-Tripels und deren anschließende Berücksichtigung im Rahmen der ohnehin notwendigen Maschinenkorrekturen wäre auch dieser Einfluss auf die Messgenauigkeit eliminiert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen alternativen, passiven Dreh-Schwenk-Mechanismus bereitzustellen, bei dem insbesondere das zur Reorientierung des Taststiftes notwendige Fixieren und Defixieren der Taststift-Orientierung einfacher als bisher möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Feststelleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Dreh- oder Schwenkbarkeit des ersten Gelenks des Dreh-Schwenk-Mechanismus wahlweise zu sperren und wieder freizugeben, einen Piezoaktor aufweist.
Der wesentliche Vorteil in der Verwendung eines Piezoaktors innerhalb des Dreh-Schwenk-Mechanismus liegt darin, dass mithilfe von Piezoaktoren enorme Kräfte nahezu leistungsfrei generiert werden können. Dies ermöglicht den Einsatz hochfester, dehnungsarmer Werkstoffe für den Bau des ersten Gelenks, welches mithilfe des Piezoaktors gesperrt und/oder freigegeben wird. Damit können höchste Präzision und Temperaturstabilitäten für das erste Gelenk erreicht werden, was erlaubt, dass das erste Gelenk auch im freigegebenen Zustand spielarm und äußerst kompakt ausgelegt werden kann.
Die Ansteuerung des Piezoaktors erfolgt mithilfe einer Spannung, ist aber nahezu leistungsfrei, da im Regelfall nur sehr geringe Ströme fließen, welche kaum zu berücksichtigen sind.
Die Verwendung eines Piezoaktors innerhalb des erfindungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus hat zudem den Vorteil, dass der Piezoaktor sehr schnelle Schaltvorgänge zum Sperren und/oder Freigeben des ersten Gelenks ermöglicht.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Piezoaktor dazu eingerichtet, eine Klemmkraft auf das erste Gelenk auszuüben.
Damit ist gemeint, dass der Piezoaktor vorzugsweise direkt die Klemmkraft auf das erste Gelenk ausübt, um dieses zu sperren. Dies führt zu einem mechanisch stabilen, dennoch sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau. Je nach Wunsch lässt sich der Piezoaktor entweder derart einrichten, dass dieser in seinem nicht-aktivierten Zustand, in dem keine Spannung an dem Piezoaktor anliegt, die Klemmkraft auf das erste Gelenk ausübt, oder aber in seinem aktivierten Zustand, in dem eine Spannung an dem Piezoaktor anliegt, die Klemmkraft auf das erste Gelenk ausübt. Der Piezoaktor bzw. die Feststelleinrichtung können also entweder so ausgelegt werden, dass die Aktivierung des Piezoaktors zu einer Sperrung des ersten Gelenks oder zu einer Freigabe des ersten Gelenks führt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Piezoaktor dazu eingerichtet, in seinem nicht-aktivierten Zustand die Klemmkraft auf das erste Gelenk auszuüben und in seinem aktivierten Zustand keine Klemmkraft auf das erste Gelenk auszuüben und das erste Gelenk damit freizugeben.
Dies hat den Vorteil, dass während des regulären Messbetriebs keinerlei Spannung am Piezoaktor anliegen muss. Der Piezoaktor wird daher lediglich während der Reorientierung des Sensors angesteuert, um das erste Gelenk kurzfristig freizugeben.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Piezoaktor einen Piezostapel auf.
Dieser Piezostapel weist vorzugsweise mehrere Piezoelemente auf, die übereinander gestapelt sind. Die einzelnen Piezoelemente werden in einer solchen Stapelanordnung aus mechanischer Sicht in Reihe geschaltet, wohingegen sich in elektrischer Sicht eine Parallelschaltung zwischen den einzelnen Piezoelementen ergibt. Dies ermöglicht selbst bei kleinen angelegten Spannungen relativ große Bewegungsamplituden.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der Piezostapel mehrere Piezoelemente auf, die entlang einer ersten Achse übereinander gestapelt sind und von einem Gehäuse derart umgeben sind, dass sich die Piezoelemente und infolge dessen auch das Gehäuse bei einer Aktivierung des Piezoaktors entlang der ersten Achse ausdehnen und dabei eine Abmessung des Gehäuses entlang einer zweiten Achse, die quer zu der Achse verläuft, aufgrund des Volumenerhalts des Gehäuses verkleinert wird. Vorzugsweise kontaktiert das Gehäuse in dem nicht-aktivierten Zustand des Piezoaktors das erste Gelenk und übt auf dieses die Klemmkraft aus.
Der Piezostapel drückt also in nicht-aktiviertem Zustand des Piezoaktors auf das erste Gelenk, um dieses zu sperren. Wird der Piezoaktor aktiviert, dehnt sich der Piezostapel entlang der ersten Achse aus, wodurch das den Piezostapel umgebende Gehäuse entlang einer zweiten Achse quer dazu zurückweicht bzw. sich verkleinert und sich dadurch von dem ersten Gelenk löst. Somit wird das erste Gelenk freigegeben. Die Bewegung des Gehäuses auf das erste Gelenk zu bzw. von diesem weg erfolgt quer zu der Bewegung des Piezostapels bei einer Aktivierung bzw. Deaktivierung des Piezoaktors. Unter „quer“ wird vorliegend nicht zwangsläufig orthogonal, sondern jede nichtparallele Ausrichtung zweier Richtungen oder Achsen verstanden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Feststelleinrichtung ferner zumindest einen Magnet auf, der dazu eingerichtet ist, die Dreh- und/oder Schwenkbarkeit des ersten Gelenks zu sperren, wobei der Piezoaktor dazu eingerichtet ist, in einem aktivierten Zustand, in dem eine Spannung an den Piezoaktor angelegt ist, das erste Gelenk freizugeben.
Magnet und Piezoaktor wirken in dieser Ausgestaltung also einander entgegen. Der Magnet sperrt das erste Gelenk, der Piezoaktor gibt das erste Gelenk frei. Vorzugsweise ist der zumindest eine Magnet als Permanentmagnet ausgestaltet.
Zur Freigabe des ersten Gelenks muss also auch in dieser Ausgestaltung eine Spannung an den Piezoaktor angelegt werden. Sobald der Sensor sich in seiner gewünschten (neuen) Ausrichtung befindet, kann der Piezoaktor durch Wegnahme der Spannung wieder deaktiviert werden, so dass dann der zumindest eine Magnet das erste Gelenk wieder sperrt. Fällt die Spannungsversorgung des Piezoaktors aus, hat dies keine sicherheitstechnischen Konsequenzen, weil das erste Gelenk in einem solchen Zustand aufgrund des zumindest einen Magneten automatisch gesperrt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das erste Gelenk ein erstes Bauteil und ein gegenüber dem ersten Bauteil dreh- und/oder schwenkbar gelagertes zweites Bauteil auf, wobei der zumindest eine Magnet an dem ersten Bauteil angeordnet ist und mit einem an dem zweiten Bauteil angeordneten, ferromagnetischen Element zusammenwirkt.
Durch die Aktivierung des Piezoaktors werden die beiden Bauteile auseinandergerückt, wodurch die Feststelleinrichtung gelöst und das erste Gelenk freigegeben wird. Bei dem ersten und dem zweiten Bauteil des ersten Gelenks kann es sich beispielsweise um einen Lagerkörper und einen darin rotatorisch drehbar gelagerten Drehkörper handeln. Der Sensor kann mit einem der beiden Bauteile verbunden sein. Die Wechselschnittstelle ist vorzugsweise mit dem anderen der beiden Bauteile verbunden. Der zumindest eine Magnet zieht bei Abwesenheit eines zur Aktivierung des Piezoaktors verwendeten Steuersignals den Drehkörper z.B. auf einen Eisenring. Die Haftreibung zwischen dem zumindest einen Magnet und dem Eisenring führt dazu, dass das erste Gelenk blockiert ist. Sobald das Steuersignal an dem Piezoaktor angelegt wird, dehnt sich der Piezoaktor bzw. der Piezostapel aus, so dass die magnetische Verbindung zwischen den beiden Bauteilen gelöst wird. Die Haftreibung fällt aus, das erste Gelenk wird freigegeben. Diese Ausrückbewegung kann im Rahmen des Ultrapräzisions- bzw. Feinwerktechnik-Maschinenbaus im Mikrometerbereich ausgelegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Sensor einen Taststift mit einem Tastarm und einer an dem Tastarm angeordneten Tastkugel auf. Alternativ dazu kann es sich bei dem Sensor um einen optischen Sensor handeln, welcher das Werkstück nicht taktil, sondern optisch vermisst.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung, gemäß derer der Sensor als Taststift ausgebildet ist, sind das erste Gelenk und die Feststelleinrichtung in den Tastarm des Taststiftes integriert.
Dies führt zu einer sehr platzsparenden Anordnung der Feststelleinrichtung und des ersten Gelenks. Zudem lässt sich der Tastarm dadurch abwinkeln.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das erste Gelenk ein Gleitlager, ein Wälzlager, ein Nadellager, ein Magnetlager, ein Luftlager oder ein Hydrauliklager auf. Anstelle des Begriffs „Gelenk“ bzw. „erstes Gelenk“ kann vorliegend daher auch der Begriff „Lager“ oder „erstes Lager“ äquivalent verwendet werden. Grundsätzlich kommt jede Festkörpergelenk-Aktuatorik, wie z.B. ein elektromagnetisches, ein pneumatisches, ein hydraulisches oder ein mechanisches Gelenk für das erste Gelenk in Frage.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Dreh-Schwenk-Mechanismus ein zweites Gelenk (zweites Lager) auf, wobei der Sensor mit dem ersten und dem zweiten Gelenk derart verbunden ist, dass der Sensor um mindestens zwei Achsen dreh- und/oder schwenkbar gelagert ist, und wobei die Feststelleinrichtung dazu eingerichtet ist, das erste und das zweite Gelenk wahlweise zu sperren und wieder freizugeben.
Dies hat den Vorteil, dass in ein und demselben Vorgang beide Gelenke des Dreh-Schwenk-Mechanismus gesperrt werden können. Dementsprechend lassen sich mithilfe der Feststelleinrichtung, insbesondere mit dem Piezoaktor, auch beide Gelenke gleichzeitig freigeben. Das erste Gelenk kann beispielsweise als ein Schwenkgelenk ausgestaltet sein. Das zweite Gelenk kann beispielsweise als Drehgelenk ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist das erste Gelenk in einem solchen Fall um eine Schwenkachse schwenkbar, welche senkrecht zu der Drehachse ausgerichtet ist, um die das zweite Gelenk drehbar ist. Es versteht sich, dass selbstverständlich auch mehr als zwei Gelenke bzw. Lager an dem erfindungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus vorgesehen sein können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Dreh-Schwenk-Mechanismus einen Kraftaufnehmer auf, der dazu eingerichtet ist, eine auf den Sensor einwirkende Kraft zu messen und dabei ein Sensorsignal zu erzeugen, wobei die Feststelleinrichtung dazu eingerichtet ist, das erste Gelenk freizugeben, wenn das Sensorsignal einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Feststelleinrichtung in diesem Fall auch als Kollisionsschutz verwendet wird. Bei Überschreiten einer vordefinierten, maximalen Antastkraft kann die Feststelleinrichtung das erste Gelenk freigeben. Für die meisten Bewegungen wird dies dazu führen, dass der Sensor bzw. der Tastarm des Sensors ausweicht. Da die Feststelleinrichtung vorzugsweise den Piezoaktor zur Freigabe des ersten Gelenks verwendet, können sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten erreicht werden. Dies hat den Vorteil, dass bei Kollisionen des Sensors mit einem Werkstück oder einem sonstigen Hindernis der Sensor bzw. der gesamte Dreh-Schwenk-Mechanismus nicht von der Wechselschnittstelle abgerissen wird und in das Messvolumen fällt oder gar vollständig beschädigt wird. Die Objektgefährdung kann so minimiert werden.
Die Auswertung des durch den Kraftaufnehmer erzeugten Sensorsignals erfolgt vorzugsweise innerhalb einer Steuereinheit, welche entweder in den Dreh-Schwenk-Mechanismus selbst integriert ist oder außerhalb des Dreh-Schwenk-Mechanismus angeordnet ist, beispielsweise an einer anderen Stelle innerhalb des Koordinatenmessgeräts. Beispielsweise lässt sich die Auswerteeinheit des Koordinatenmessgeräts als Steuereinheit in diesem Sinne zur Steuerung der Feststelleinrichtung nutzen.
Es versteht sich, dass sich die oben genannten Ausgestaltungen und die in den Ansprüchen definierten Merkmale nicht nur auf den Dreh-Schwenk-Mechanismus selbst, sondern auch auf das beanspruchte Koordinatenmessgerät mit einem solchen Dreh-Schwenk-Mechanismus beziehen. Des Weiteren versteht es sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Koordinatenmessgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Detailansicht eines Messkopfes eines Koordinatenmessgeräts mit einem Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips eines in dem erfindungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus verwendeten Piezoaktors gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips des in dem erfindungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus verwendeten Piezoaktors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei sich der Piezoaktor in 4 in nicht-aktiviertem Zustand befindet;
5 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Funktionsprinzips des in dem erfindungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus verwendeten Piezoaktors gemäß des in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels, wobei sich der Piezoaktor in aktiviertem Zustand befindet; und
6A-6F eine Veranschaulichung eines Vorgangs zur Repositionierung eines am Dreh-Schwenk-Mechanismus befestigten Sensors;

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Koordinatenmessgeräts, bei dem der erfindungsgemäße Dreh-Schwenk-Mechanismus zum Einsatz kommen kann. Das Koordinatenmessgerät ist darin in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Das Koordinatenmessgerät 10 weist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Basis 12 auf, an der ein Portal 14 in Längsrichtung verschieblich angeordnet ist. Bei der Basis 12 handelt es sich vorzugsweise um eine stabile Platte, welche beispielsweise aus Granit gefertigt ist. Das Portal 14 dient als bewegliche Trägerstruktur für einen Messkopf 26. Es weist zwei Säulen und einen quer dazu, auf den Säulen angeordneten Querträger auf.
Die Bewegungsrichtung des Portals 14 relativ zu der Basis 12 wird üblicherweise als Y-Richtung bezeichnet. Am oberen Querträger des Portals 14 ist ein Schlitten 16 angeordnet, der in Querrichtung verschieblich ist. Diese Querrichtung wird üblicherweise als X-Richtung bezeichnet. Der Schlitten 16 trägt eine Pinole 18, die in Z-Richtung, also senkrecht zu der Basis 12 verfahren werden kann.
Mit den Bezugsziffern 20, 22, 24 sind Messeinrichtungen bezeichnet, anhand derer die Position des Portals 14, des Schlittens 16 und der Pinole 18 bestimmt werden können. Typischerweise handelt es sich bei den Messeinrichtungen 20, 22, 24 um Glasmaßstäbe, welche als Messskalen dienen. Diese Messskalen sind in Verbindung mit entsprechenden Leseköpfen (hier nicht dargestellt) dazu ausgebildet, die jeweils aktuelle Position des Portals 14 relativ zu der Basis 12, die Position des Schlittens 16 relativ zu dem oberen Querbalken des Portals 14 und die Position der Pinole 18 relativ zu dem Schlitten 16 zu bestimmen.
Der Messkopf 26, welcher häufig auch als Tastkopf bezeichnet wird, ist an dem unteren freien Ende der Pinole 18 angeordnet. An dem Messkopf 26 lässt sich ein Sensor bzw. Messwerkzeug 28 lösbar ankoppeln. Der Sensor 28 ist gemäß der vorliegenden Erfindung Teil eines Dreh-Schwenk-Mechanismus 30, mithilfe dessen sich die räumliche Orientierung des Sensors 28 ändern lässt. Der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 weist zumindest ein Gelenk auf, mithilfe dessen der Sensor 28 um eine, zwei oder mehr Achsen gedreht und/oder geschwenkt werden kann.
Als Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 wird vorliegend das Bauteil bezeichnet, an dem der Sensor 28 angeordnet ist und das die Mechanik zum Drehen und/oder Schwenken des Sensors 28 beinhaltet. Als Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 wird also das gesamte Bauteil (samt Sensor 28) bezeichnet, welches an dem Messkopf 26 ankoppelbar ist.
Der Sensor 28 weist in der in 1 gezeigten Ausführungsform einen taktilen Taststift auf, an dessen freien Ende eine Tastkugel 29 angeordnet ist. Diese Tastkugel dient dazu, einen Messpunkt an einem Messobjekt 31 anzutasten. Mithilfe der Messeinrichtungen 20, 22, 24 lässt sich die Position des Messkopfes 26 innerhalb des Messvolumens beim Antasten eines Messpunktes bestimmen. Die aktuelle Dreh- und Schwenkposition des Taststiftes 28 und damit die Position der Tastkugel 29 relativ zu dem Messkopf 26 lässt sich über eine geeignete Sensorik bestimmen, die in dem Messkopf 26 angeordnet ist. Die genannten Positions- und Lageinformationen werden einer Steuereinheit 32 zugeführt, die dann die aktuellen Raumkoordinaten des jeweiligen Messpunktes an dem zu vermessenden Werkstück 31 bestimmt.
Da die Messsensorik zur Bestimmung der räumlichen Orientierung des Taststiftes 28 relativ zu der Pinole in dem Messkopf 26 angeordnet ist, wird das entsprechende Bauteil, das fix mit dem unteren Ende der Pinole 18 verbunden ist, vorliegend als Messkopf 26 bezeichnet. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Messkopf aus der von der Anmelderin vertriebenen VAST-Produktgruppe handeln. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass teilweise nicht nur das Bauteil 26, an dem der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 ankoppelbar ist, als Messkopf bezeichnet wird. Stattdessen wird die Bezeichnung „Messkopf“ häufig auch für die Gesamtheit der Bauteile 26 und 30 verwendet.
Die Auswerte- und Steuereinheit 32 dient, wie bereits erwähnt, einerseits dazu, die Messwerte aus den Messeinrichtungen 20, 22, 24 und dem Messkopf 26 einzulesen und in Abhängigkeit dessen die Raumkoordinaten eines Messpunktes zu bestimmen. Andererseits dient die Auswerte- und Steuereinheit 32 dazu, die motorischen Antriebe für die Bewegung des Messkopfes 26 und dem daran angeordneten Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 samt Sensor 28 entlang der drei Koordinatenachsen X, Y und Z anzusteuern.
Mit der Bezugsziffer 34 ist ein Bedienpult bezeichnet, das optional vorgesehen sein kann, um den Messkopf 26 mit dem daran angeordneten Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 manuell zu verfahren.
Es sei darauf hingewiesen, dass anstelle eines wie hier gezeigten taktilen Sensors 28 auch ein optischer Sensor, beispielsweise eine hochauflösende Kamera, verwendet werden kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung lediglich beispielhaft anhand eines Koordinatenmessgerätes 10 in Portalbauweise erläutert ist. Grundsätzlich kann die Erfindung aber auch bei Koordinatenmessgeräten in Ausleger-, Brücken- oder Ständerbauweise zum Einsatz kommen. Je nach Bauart des Koordinatenmessgerätes 10 lässt sich die Relativbewegung von Basis 12 und Sensor 28 entlang einer, zweier oder aller drei Raumrichtungen auch durch eine Verfahrbarkeit der Basis bzw. Werkstückaufnahme 12 realisieren.
2 zeigt eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der aus dem Messkopf 26, dem Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 und dem daran angeordneten Sensor bzw. Taststift 28 bestehenden Messmimik. Der Messkopf 26 weist typischerweise an seinem unteren Ende eine standardisierte Schnittstelle auf, mithilfe derer sich der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 an dem Messkopf 26 ankoppeln und fixieren lässt. Sowohl das Ankoppeln als auch das Fixieren des Dreh-Schwenk-Mechanismus erfolgt typischerweise über einen oder mehrere Magnete.
Der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 weist ein Gelenk 36 auf, welches vorliegend als erstes Gelenk bezeichnet wird. Dieses erste Gelenk 36 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schwenkgelenk ausgestaltet, mithilfe dessen der Taststift 28 um eine horizontale Achse schwenkbar ist. Anstelle eines Schwenkgelenks könnte dieses Gelenk jedoch auch als Dreh- oder Kugelgelenk ausgestaltet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 ferner noch ein zweites Gelenk 38 auf, welches als Drehgelenk ausgestaltet ist, mithilfe dessen sich der Taststift 28 um eine senkrechte Achse rotieren lässt. Dieses zweite Gelenk 38 ist jedoch optional. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die beiden Gelenke 36, 38 in ein und demselben Gelenk miteinander zu kombinieren, beispielsweise in einem einzigen Kugelgelenk.
Der Taststift 28 ist über die Gelenke 36, 38 mit dem Messkopf 26 verbunden. Der Taststift 28 weist eine Tastkugel 29 auf, welche an einem stirnseitigen Ende eines Tastarms 40 des Taststiftes 28 angeordnet ist.
Der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 ist mithilfe einer Wechselschnittstelle 42 lösbar an dem Messkopf 26 angeordnet. Wie bereits erwähnt, erfolgt das Ankoppeln des Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 an dem Messkopf 26 vorzugsweise mithilfe eines oder mehrerer Magnete. Typischerweise wird hierfür ein Elektromagnet verwendet, der sich elektrisch ansteuern lässt. Die Wechselschnittstelle 42 weist typischerweise zusätzlich jedoch auch einen oder mehrere Permanentmagnete auf.
Der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 weist ferner eine Feststelleinrichtung 44 auf, welche dazu eingerichtet ist, die Dreh- und/oder Schwenkbarkeit des ersten und/oder zweiten Gelenks 36, 38 wahlweise zu sperren und wieder freizugeben. Die Funktionsweise dieser Feststelleinrichtung 44 ist in 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Feststelleinrichtung 44 dazu eingerichtet, eine Gelenkachse 46 des ersten Gelenks 36 mechanisch festzuklemmen oder entsprechend freizugeben. Zum Festklemmen der Gelenkachse 46 übt die Feststelleinrichtung 44 eine Klemmkraft auf die Gelenkachse 46 aus. Diese Klemmkraft ist in 3 links mit den Pfeilen 48 gekennzeichnet. Im rechten Teil der 3 ist u.a. anhand der Pfeile 50 dargestellt, wie die Feststelleinrichtung 44 die Gelenkachse 46 des ersten Gelenks 36 wieder freigibt.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Feststelleinrichtung 44 einen Piezoaktor 52 auf, welcher aus zwei Teilabschnitten 52a und 52b besteht. Der Piezoaktor 52 weist mehrere Piezoelemente 54 auf, die parallel zueinander angeordnet und übereinander gestapelt sind. Als Bezugszeichen für den aus mehreren Piezoelementen 54 bestehenden Piezostapel wird vorliegend die Bezugsziffer 56 verwendet.
Bei Fehlen eines Steuersignals, also ohne Anlegen einer Spannung an den Piezostapel 56, drückt der Piezoaktor 52 auf die Gelenkachse 46, so dass die Dreh- oder Schwenkbarkeit des ersten Gelenks 36 gesperrt ist (siehe 3 links). Das Anlegen einer Spannung an den Piezostapel 56 führt hingegen dazu, dass das erste Gelenk 36 freigegeben wird, so dass die Gelenkachse 46 sich frei drehen kann. Veranschaulicht wird der Ansatz in 3 rechts durch ein Zurückweichen des Piezoaktors 52 in Richtung der Pfeile 50. Dies wird dadurch erreicht, dass sich der Piezostapel 56 bei Anlegen einer Spannung entlang einer ersten Achse 60 ausdehnt. Aufgrund des Volumenerhalts verkleinert sich dadurch eine Abmessung des Gehäuses 58, welches den Piezostapel 56 umgibt. Das Gehäuse weicht entlang der zweiten Achse 50, welche quer, vorzugsweise senkrecht zu der ersten Achse 60 verläuft, zurück.
Die enormen Kräfte, welche mit derartigen Piezostapeln 56 leistungsfrei generiert werden können, erlauben den Einsatz hochfester, dehnungsarmer Werkstoffe für den Bau solcher Klemmlager. Damit können höchste Präzision und Temperaturstabilitäten für das Lager bzw. das Gelenk 36 erreicht werden, was erlaubt, das Lager bzw. das Gelenk 36 auch im freigegebenen Zustand spielarm und insbesondere äußerst kompakt auszulegen.
Die Verwendung eines Piezoaktors 52 hat ferner den Vorteil, dass diese im Messbetrieb keine Leistung und keine Spannung benötigt. Während des Messbetriebs soll das erste Gelenk 36, wie in 3 links abgebildet, gesperrt sein. Auch im freigegebenen Zustand (siehe 3 rechts) wird nur eine Spannung, aber immer noch praktisch keine Leistung benötigt, so dass die im Allgemeinen in der Wechselschnittstelle 42 vorhandenen elektrischen Zuführungen ausreichen, um das Steuersignal zur Ansteuerung des Piezoaktors 52 einkoppeln zu können.
Für den Fall, dass die gewünschten Spannungen für den Piezoaktor 52 höher ausfallen sollten als die offenliegenden Kontakte an dem Koordinatenmessgerät 10 sicherheitstechnisch zulassen, kann eine geeignete leistungslose Spannungserhöhung beispielsweise durch Diodenkaskaden auf einfache Weise erreicht werden.
4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus 30. 4 zeigt den gesperrten Zustand des Gelenks 36. 5 zeigt den freigegebenen Zustand des Gelenks 36.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist das erste Gelenk 36 bzw. der gesamte Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 samt Feststelleinrichtung 44 in den Taststift 28 integriert. Genauer gesagt, ist der Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 in den Tastarm 40 des Taststiftes 28 integriert. Der Tastarm 40 ist dadurch abwinkelbar.
In den 4 und 5 ist jeweils links schematisch die Feststelleinrichtung 44 dargestellt, welche innerhalb des Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 zum Sperren und Freigeben des ersten Gelenks 36 verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Feststelleinrichtung 44 zusätzlich zu dem Piezoaktor 52 zumindest einen Magnet 62 auf. In dem in 4 und 5 gezeigten Fall weist die Feststelleinrichtung 44 zwei Magnete 62 auf. Diese Magnete 62 sind vorzugsweise als Permanentmagnete ausgestaltet.
Die Magnete 62 sind dazu eingerichtet, das Gelenk 36 zu sperren. Im Gegensatz dazu ist der Piezoaktor 52 dazu eingerichtet, bei Anlegen einer Spannung an den Piezoaktor 52 das Gelenk 36 freizugeben. Die Magnete 62 wirken also dem Piezoaktor 52 in diesem Ausführungsbeispiel entgegen.
Die Feststelleinrichtung 44 weist ein erstes Bauteil 64 sowie ein gegenüber dem ersten Bauteil 64 drehbar gelagertes zweites Bauteil 66 auf. Die Verbindung und drehbare Lagerung der beiden Bauteile 64, 66 erfolgt über eine Gelenkachse 46. In diesem Ausführungsbeispiel sind daher das Gelenk 36 und die Feststelleinrichtung 44 miteinander in ein und demselben Bauteil kombiniert.
Die beiden Magnete 62 sind an dem ersten Bauteil 64 angeordnet. Als Gegenstücke hierzu sind an dem zweiten Bauteil 66 zwei ferromagnetische Elemente 68 angeordnet. Bei Abwesenheit des Steuersignals, also solange keine Spannung an den Piezoaktor 52 angelegt wird, haften die beiden Magnete 62 an den ferromagnetischen Elementen 68. Die dazwischen wirkenden magnetischen Kräfte verhindern eine Rotation des ersten Bauteils 44 gegenüber dem zweiten Bauteil 66. Das Gelenk 36 befindet sich somit in seinem Sperrzustand.
Bei Anlegen eines Steuersignals, also bei Anlegen einer Spannung an den Piezoaktor 52, dehnt sich der Piezoaktor 52 in Richtung des in 5 gezeigten Pfeils 70 aus. Das erste Bauteil wird damit gegenüber dem zweiten Bauteil 66 nach links verschoben. Die Magnete 62 heben sich von den ferromagnetischen Elementen 68 ab, sobald zwischen diesen Bauteilen keine magnetischen Kräfte mehr wirken, ist die Gelenkachse 46 freigegeben, was in 5 links mit dem Pfeil 72 angedeutet ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann der Piezoaktor 52 als Piezostapel ausgestaltet sein.
Die 6A-6F veranschaulichen schematisch einen Vorgang, bei dem der Taststift 28 reorientiert wird. Da es sich bei dem erfindungsgemäßen Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 vorzugsweise um einen passiven Dreh-Schwenk-Mechanismus handelt, erfolgt dieser Repositionier- bzw. Reorientierungsvorgang mithilfe einer Extravorrichtung 76, die im Messraum des Koordinatenmessgeräts 10 angeordnet ist. Diese Vorrichtung 76 weist an ihrem oberen Ende vorzugsweise ein Walzen-Tripel 78 auf, das von der Tastkugel 29 selbstzentrierend angetastet werden kann. Um den Taststift zu repositionieren bzw. zu reorientieren, wird zunächst die Fixierung des Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 wie zuvor erwähnt mithilfe des Piezoaktors 52 gelöst, wodurch die Feststelleinrichtung 44 und damit das Gelenk 36 freigegeben wird. Schwerkraftbedingt hängt der Taststift 28 dann senkrecht nach unten (siehe 6A). Das Gelenk 36 kann dann zunächst wieder gesperrt werden. Sodann wird das Walzen-Tripel 78 mit der Tastkugel 29 angetastet (siehe 6B). Nach dem Antasten wird das Gelenk 36 wieder freigegeben. Daraufhin wird der Messkopf 26 dann in eine neue Position bewegt (siehe 6C). Beispielsweise wird der Taststift 28 durch eine selbstzentrierende Kreisbewegung der Maschine in der XZ-Ebene um die Vorrichtung 76 in die waagrechte Lage gebracht (siehe 6D). Anschließend kann beispielsweise ein Sollwinkel in der XY-Ebene durch eine selbstzentrierende Kreisbewegung der Maschine um die Vorrichtung 76 in der XY-Ebene eingestellt werden (siehe 6E). Danach kann zur weiteren Einstellung des Sollwinkels die Maschine noch in einer weiteren Ebene um die Vorrichtung 76 verfahren werden, um zu der schlussendlich gewünschten Ausrichtung des Taststiftes 28 zu gelangen (siehe 6F). Sobald dies erfolgt ist, wird der Piezoaktor 52 wieder deaktiviert, wodurch das Gelenk 36 des Dreh-Schwenk-Mechanismus 30 wieder gesperrt wird.
Es versteht sich, dass der in 6A-6F gezeigte Vorgang lediglich ein beispielhafter Vorgang zur Veranschaulichung der Reorientierung des Taststiftes 28 ist. Selbstverständlich kann der Taststift 28 in oben beschriebener Art und Weise mittels weiterer, selbstzentrierender Kreisbewegungen um weitere Winkel oder in anderer Reihenfolge verschwenkt werden. Am Ende der Reorientierung des Taststiftes 28 erfolgt vorzugsweise das Aufbringen einer Messkraft in Minus-Z-Richtung, wodurch die genaue Lage der Tastkugel 29 in der Dreipunktlagerung der Vorrichtung 76 bestimmt werden kann. Hierdurch wird die Tastkugel 28 neu kalibriert. Der nun neu orientierte und kalibrierte Taststift 28 kann dann aus der Vorrichtung 76 herausgefahren werden und das Werkstück 31 an weiteren, gewünschten Messpunkten erneut antasten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0790478 A2 [0003, 0008]
US 2005/0256672 A1 [0003, 0009]
US 2004/0163268 A1 [0003]
DE 102005063242 A1 [0003]
DE 102009048581 B3 [0003]
DE 102007022326 A1 [0011]

Claims

Dreh-Schwenk-Mechanismus (30) für ein Koordinatenmessgerät (10), aufweisend: - ein erstes Gelenk (36); - ein Sensor (28), der mit dem ersten Gelenk (36) derart verbunden ist, dass der Sensor (28) mithilfe des ersten Gelenks (36) um mindestens eine Achse dreh- und/oder schwenkbar gelagert ist; - eine Wechselschnittstelle (42) zum lösbaren Ankoppeln des Dreh-Schwenk-Mechanismus (30) an einem Messkopf (26) des Koordinatenmessgeräts (10); und - eine Feststelleinrichtung (44) welche dazu eingerichtet ist, die Dreh- und/oder Schwenkbarkeit des ersten Gelenks (36) wahlweise zu sperren und wieder freizugeben, wobei die Feststelleinrichtung (44) einen Piezoaktor (52) aufweist.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß Anspruch 1, wobei der Piezoaktor (52) dazu eingerichtet ist, eine Klemmkraft auf das erste Gelenk (36) auszuüben.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß Anspruch 2, wobei der Piezoaktor (52) dazu eingerichtet ist, in einem nicht-aktivierten Zustand, in dem keine Spannung an den Piezoaktor (52) angelegt ist, die Klemmkraft auf das erste Gelenk (36) auszuüben, und in einem aktivierten Zustand, in dem eine Spannung an den Piezoaktor (52) angelegt ist, keine Klemmkraft auf das erste Gelenk (36) auszuüben und das erste Gelenk (52) damit freizugeben.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei der Piezoaktor (52) einen Piezostapel (56) aufweist.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß Anspruch 4, wobei der Piezostapel (56) mehrere Piezoelemente (54) aufweist, die entlang einer ersten Achse (60) übereinander gestapelt sind und von einem Gehäuse (58) derart umgeben sind, dass sich die Piezolemente (54) und infolge dessen auch das Gehäuse (58) bei einer Aktivierung des Piezoaktors (52) entlang der ersten Achse (60) ausdehnen und dabei eine Abmessung des Gehäuses (58) entlang einer zweiten Achse (50), die quer zu der ersten Achse (60) verläuft, aufgrund des Volumenerhalts des Gehäuses (58) verkleinert wird.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß Anspruch 5, wobei das Gehäuse (58) in dem nicht-aktivierten Zustand des Piezoaktors (52) das erste Gelenk (36) kontaktiert und auf das erste Gelenk (36) die Klemmkraft ausübt.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß einem der Ansprüche 1-6, wobei die Feststelleinrichtung (44) ferner zumindest einen Magnet (62) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Dreh- und/oder Schwenkbarkeit des ersten Gelenks (36) zu sperren, wobei der Piezoaktor (52) dazu eingerichtet ist, in einem aktivierten Zustand, in dem eine Spannung an den Piezoaktor (52) angelegt ist, das erste Gelenk (36) freizugeben.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß Anspruch 7, wobei das erste Gelenk (36) ein erstes Bauteil (64) und ein gegenüber dem ersten Bauteil (64) dreh- und/oder schwenkbar gelagertes zweites Bauteil (66) aufweist, wobei der zumindest eine Magnet (62) an dem ersten Bauteil (64) angeordnet ist und mit einem an dem zweiten Bauteil (66) angeordneten, ferromagnetischen Element (68) zusammenwirkt.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der zumindest eine Magnet (62) einen Permanentmagnet aufweist.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei der Sensor (28) einen Taststift mit einem Tastarm (40) und einer an dem Tastarm (40) angeordneten Taskugel (29) aufweist.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß Anspruch 10, wobei das erste Gelenk (36) und die Feststelleinrichtung (44) in den Tastarm (40) integriert sind.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß einem der Ansprüche 1-11, wobei das erste Gelenk (36) ein Gleitlager, ein Wälzlager, ein Nadellager, ein Magnetlager, ein Luftlager oder ein Hydrauliklager aufweist.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß einem der Ansprüche 1-12, der ferner ein zweites Gelenk (38) aufweist, wobei der Sensor (28) mit dem ersten und dem zweiten Gelenk (36) derart verbunden ist, dass der Sensor (28) um mindestens zwei Achsen dreh- und/oder schwenkbar gelagert ist, und wobei die Feststelleinrichtung (44), dazu eingerichtet ist, das erste und das zweite Gelenk (36, 38) wahlweise zu sperren und wieder freizugeben.
Dreh-Schwenk-Mechanismus gemäß einem der Ansprüche 1-13, der ferner einen Kraftaufnehmer aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine auf den Sensor (28) einwirkende Kraft zu messen und dabei ein Sensorsignal zu erzeugen, wobei die Feststelleinrichtung (44) dazu eingerichtet ist, das erste Gelenk (36) freizugeben, wenn das Sensorsignal einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.
Koordinatenmessgerät (10)zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt, aufweisend: - ein Messkopf (26); - ein Gestellaufbau (14, 16, 18), der dazu ausgebildet ist, den Messkopf (26) relativ zu dem Messobjekt (31) zu verfahren; und - ein Dreh-Schwenk-Mechanismus (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, welcher an dem Messkopf (26) lösbar befestigt ist.