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Die Erfindung betrifft eine Maschine umfassend
- - eine Dreh-Schwenkeinrichtung, die an einem Aktuator befestigt ist und von dem Aktuator relativ zu einem Werkstücktisch, auf dem ein Werkstück lagerbar ist, bewegt werden kann, wobei die Dreh-Schwenkeinrichtung zwei Drehgelenke mit zugehörigen Drehachsen aufweist, wobei an einem ersten dieser beiden Drehgelenke eine drehgelenkseitige Wechselschnittstelle vorgesehen ist
- - wenigstens einen Sensorkopf mit einem Sensor und einer sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle, die dazu vorgesehen ist, mit der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle zusammenzuwirken, um den Sensorkopf reproduzierbar am ersten Drehgelenk der Dreh-Schwenkeinrichtung zu befestigen
- - wenigstens einen Ablageplatz zur Aufbewahrung eines momentanen nicht benötigen Sensorkopfes, wobei dieser Ablageplatz eine bewegliche Abdeckung zum Abdecken der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle eines im Ablageplatz befindlichen Sensorkopfes aufweist, wobei die bewegliche Abdeckung eine Rolle aufweist, die zur Bewegung der beweglichen Abdeckung mit der Dreh-Schwenkeinrichtung zusammenwirkt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Maschine, wodurch ein im Ablageplatz abgelegter Sensorkopf an der Dreh-Schwenkeinrichtung befestigt wird und ein Verfahren zum Betrieb einer Maschine oben genannter Art, wodurch ein an der Dreh-Schwenkeinrichtung befestigter Sensorkopf im Ablageplatz abgelegt wird.
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Eine Maschine der oben genannten Art und entsprechende Verfahren zum Betrieb einer solchen Maschine sind beispielsweise aus der Druckschrift WO 2014/ 195 137 A1 bekannt. Die bewegliche Abdeckung des Ablageplatzes ist hierbei in Form einer rotierbaren Klappe vorgesehen, die in ihrer Ruhelage die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle abdeckt, sofern ein Sensorkopf im Ablageplatz abgelegt ist. Um einen im Ablageplatz abgelegten Sensorkopf mit der Dreh-Schwenkeinrichtung aus dem Ablageplatz aufzunehmen, wird die Dreh-Schwenkeinrichtung zunächst mit ihrer der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle abgewandten Seite gegen die besagte Rolle an der Abdeckung gefahren, wodurch die Abdeckung etwa 30 Grad um ihre Drehachse rotiert wird. In einem weiteren Schritt wird sodann die Dreh-Schwenkeinheit, immer noch in der Anlage mit der Rolle, in einer bogenförmigen Bahn verfahren, um die bewegliche Abdeckung weiter zu öffnen, das heißt die Rotation der beweglichen Abdeckung weiter fortzusetzen. In einem letzten Schritt wird sodann die Dreh-Schwenkeinrichtung bei geöffneter beweglicher Abdeckung in Richtung des Sensorkopfes bewegt, und der Sensorkopf an der Dreh-Schwenkeinrichtung befestigt, indem die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle und die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle aneinander befestigt werden. Nun kann der Sensorkopf aus dem Ablageplatz entnommen werden.
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Die Ablage eines an der Dreh-Schwenkeinrichtung befestigten Sensorkopfes im Ablageplatz erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
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Die Besonderheit der gezeigten Maschine ist hierbei darin zu sehen, dass neben der drehgelenkseitigen und der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle zusätzlich noch eine zweite drehgelenkseitige Wechselschnittstelle und eine zweite sensorkopfseitige Wechselschnittstelle vorgesehen ist. Über diese zweite drehgelenkseitige Wechselschnittstelle und zweite sensorkopfseitige Wechselschnittstelle wird ein mit dem Sensor im Sensorkopf verbundener optischer Leiter oder ein mit dem Sensor im Sensorkopf verbundener elektrischer Leiter mit einem optischen Leiter oder einem elektrischen Leiter an der Dreh-Schwenkeinrichtung verbunden, sodass optische Signale oder elektrische Signale zwischen dem Sensor und einer vom optischen Sensor entfernten Auswerteeinheit übermittelt werden können. Eine dieser zweiten Wechselschnittstellen kann hierbei einen länglichen Stecker umfassen, der mit einer entsprechenden Muffe in der jeweils anderen dieser zweiten Wechselschnittstellen zusammenwirkt. Um diesen Stecker beim Ankoppeln eines Sensorkopfes an der Dreh-Schwenkeinrichtung in die zugeordnete Muffe einführen zu können, wird ein Abstand zwischen dem Sensorkopf und der Dreh-Schwenkeinrichtung benötigt, der größer als die Länge des Steckers sein muss. Um dies zu realisieren wird die Dreh-Schwenkeinrichtung mit der Rolle des Abdeckelements in Kontakt gebracht und das Dreh-Schwenkgelenk sodann auf einer bogenförmigen Bahn verfahren, sodass die Klappe (also die bewegliche Abdeckung) rotiert und sich vollständig öffnet. Die bogenförmige Bahn ist hierbei so programmiert, dass in der vollständig geöffneten Position der Klappe (also der beweglichen Abdeckung) sich die jeweilig zueinander gehörende Bauelemente sowohl der ersten Wechselschnittstellen (also der ersten drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle und der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle) wie auch der zweiten Wechselschnittstellen (also der zweiten drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle und der zweiten sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle) gegenüberliegen, wobei der Abstand der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle zu der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle größer als die Länge des besagten Steckers der zweiten Wechselschnittstelle ist. Nun wird die Dreh-Schwenkeinheit parallel zur Drehachse des ersten Drehgelenkes verfahren, sodass hierdurch der Stecker einer der beiden zweiten Wechselschnittstellen in die zugehörige Muffe der jeweils anderen der zweiten Wechselschnittstellen eingeführt wird und auch die sensorkopfseitige erste Wechselschnittstelle mit der drehgelenkseitigen ersten Wechselschnittstelle zusammentrifft.
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Eine andere Maschine, die die Merkmale des Oberbegriffes allerdings nicht vollständig realisiert, ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2017 107 827 U1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt ein Koordinatenmessgerät mit einer Dreh-Schwenkeinrichtung mit zwei Drehgelenken, die an einem Aktuator des Koordinatenmessgerätes befestigt ist, um hierüber relativ zu einem Werkstück bewegt werden zu können, das auf dem Werkstücktisch des Koordinatenmessgerätes gelagert ist. Die Dreh-Schwenkeinrichtung umfasst an einem ersten der beiden Drehgelenke drehgelenkseitig eine Wechselschnittstelle, an der ein optischer Sensorkopf über eine sensorkopfseitige Wechselschnittstelle befestigt werden kann, um den Sensorkopf reproduzierbar an der Dreh-Schwenkeinrichtung zu befestigen. Außerdem ist ein Ablageplatz vorgesehen, in dem ein momentan nicht benötigter optischer Sensorkopf aufbewahrt werden kann. Ein jeweiliger Ablageplatz umfasst eine in horizontaler Bewegungsrichtung linear beweglich geführte Abdeckung, wobei der Winkel zwischen dieser Bewegungsrichtung und der Drehachse des besagten ersten Drehgelenkes, an dem der Sensorkopf befestigt ist, etwa 0° beträgt.
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Die deutsche Gebrauchsmusterschrift
DE 90 10 591 U1 zeigt einen Ablageplatz eines Koordinatenmessgerätes, in dem ein momentan nicht benötigter taktiler Taster aufbewahrt werden kann, der eine Wechselschnittstelle aufweist, um hierüber an einem taktilen Tastkopf des Koordinatenmessgerätes befestigt zu werden. Ein jeweiliger Ablageplatz umfasst eine in horizontaler Bewegungsrichtung linear beweglich geführte Abdeckung.
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Ausgehend hiervon liegt unserer Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschine oben genannter Art vorzuschlagen, bei der ein Wechselvorgang alternativ ausgeführt werden kann. Des Weiteren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein geeignetes Verfahren zum Betrieb einer solchen Maschine vorzuschlagen mit dem ein im Ablageplatz abgelegter Sensorkopf an der Dreh-Schwenkeinrichtung befestigt wird und ein geeignetes Verfahren zum Betrieb einer solchen Maschine vorzuschlagen mit dem ein an der Dreh-Schwenkeinrichtung befestigter Sensorkopf im Ablageplatz abgelegt wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch alle Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Maschine gemäß den Ansprüchen 11 und 12.
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Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 ist hierbei darin zu sehen, dass die bewegliche Abdeckung linear in einer Bewegungsrichtung beweglich geführt ist und dass diese Bewegungsrichtung und die Drehachse des besagten ersten Drehgelenkes einen Winkel von größer 85 Grad und kleiner 95 Grad einschließen, insbesondere einen rechten Winkel einschließen.
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Durch diese Maßnahme reicht es für eine Aufnahme eines Sensorkopfes durch die Dreh-Schwenkeinrichtung aus einem Ablageplatz oder für ein Ablegen eines an der Dreh-Schwenkeinrichtung befestigten Sensorkopfes im Ablageplatz die Dreh-Schwenkeinrichtung lineare Bewegungen ausführen zu lassen, was die Steuerung des Aktuators vereinfacht. Des Weiteren kann hierdurch ein Ablageplatz relativ kompakt gebaut werden.
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Bei der Dreh-Schwenkeinrichtung kann es sich hierbei entweder um eine kontinuierlich verdrehbare Dreh-Schwenkeinrichtung handeln oder aber um eine rastende Dreh-Schwenkeinrichtung handeln, deren Drehgelenke jeweils eine vordefinierte Anzahl von Drehstellungen aufweisen.
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Vorzugsweise umfasst die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle drei Lager, und die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle drei Gegenlager. Die drei Lager und die drei Gegenlager wirken hierbei zur Bildung eines Dreipunktlagers zusammen.
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Der Sensorkopf weist vorzugsweise einen Teller auf, an dem die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle angeordnet ist, wobei der Teller an seinem Umfang zumindest eine Nut aufweist und wobei der Ablageplatz an seinen Seiten zwei Stege aufweist, die mit der Nut oder den Nuten zusammenwirken, um den Teller im Ablageplatz zu lagern.
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Der Ablageplatz weist hierbei vorzugsweise eine Feder auf, die die bewegliche Abdeckung in eine Stellung drückt oder zieht, sodass die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle eines im Ablageplatz abgelegten Sensorkopfes abgedeckt ist.
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Um die bewegliche Abdeckung linear in einer Bewegungsrichtung zu führen, kann die bewegliche Abdeckung vorzugsweise über zwei parallele Führungen in der Bewegungsrichtung geführt sein, wobei durch diese beiden parallelen Führungen eine Ebene definiert wird und die Drehachse der Rolle bezogen auf diese Ebene einen Abstand von dieser Ebene aufweist.
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Wie bereits eingangs erläutert, können neben den oben erläuterten ersten Wechselschnittstellen zusätzlich auch drehgelenkseitig eine zweite Wechselschnittstelle und sensorkopfseitig eine zweite Wechselschnittstelle vorgesehen sein, wobei die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle und die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle vorgesehen sind, miteinander gekoppelt zu werden. Hierüber kann ein mit dem Sensor verbundener Lichtleiter und/oder ein mit dem Sensor verbundener elektrischer Leiter des Sensorkopfes mit einem an der Dreh-Schwenkeinrichtung vorgesehenen Lichtleiter und/oder einem an der Dreh-Schwenkeinrichtung vorgesehenen elektrischen Leiter gekoppelt werden.
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Vorzugsweise umfasst hierbei
- - entweder die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle zumindest einen Stecker und die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle eine mit dem Stecker zusammenwirkende Muffe
- - oder die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle zumindest einen Stecker und die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle eine mit dem Stecker zusammenwirkende Muffe.
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Vorzugsweise sind die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle und die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle so eingerichtet, dass zum Einführen des Steckers in die Muffe eine lineare Bewegung der Dreh-Schwenkeinrichtung in Richtung der Drehachse des ersten Drehgelenkes erforderlich ist.
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Bei der Maschine kann es sich hierbei um unterschiedlichste Varianten handeln, sofern der Aktor eine Bewegung der Dreh-Schwenkeinrichtung relativ zum Ablageplatz in zumindest zwei Koordinatenrichtungen, vorzugsweise drei Koordinatenrichtungen zulässt. Beispiele können Roboterarme sein, deren Aktor üblicherweise mehrere hintereinander angeordneten Drehgelenke aufweist, oder Werkzeugmaschinen.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der besagten Maschine allerdings um ein Koordinatenmessgerät. Das Koordinatenmessgerät kann hinsichtlich des Aktuators ebenfalls vielfältig variieren. Es gibt beispielsweise Portalmessgeräte, Horizontalarmmessgeräte, Brückenmessgeräte, bei denen drei senkrecht aufeinander stehende Linearachsen zur Bewegung der Dreh-Schwenkeinrichtung in unterschiedlicher Weise angeordnet sind, wobei der Werkstücktisch in Ruhe bleibt. Alternativ kann auch der Werkstücktisch in einer oder zwei Koordinatenrichtungen beweglich gelagert sein. Genauso werden zunehmend auch Roboterarme mit mehreren Drehgelenken als Aktor zur Messung von Koordinaten eingesetzt.
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Weitere Vorteile und weitere Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Hierin zeigen:
- 1: eine erfindungsgemäße Maschine in Form eines Koordinatenmessgerätes 19.
- 2: die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 mit dem hieran befestigten Sensorkopf 45 aus 1 in vergrößerter Darstellung.
- 3: einer der Ablageplätze 22 aus 1 in vergrößerter Darstellung.
- 4: eine Dreh-Schwenkeinrichtung 8 mit einem hieran befestigen Sensorkopf 45 und einem Ablageplatz 22 aus 1 in einer ersten Position, wobei sich die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in einer Position befindet, von der aus der an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigte Sensorkopf 45 im Ablageplatz 22 abgelegt werden soll.
- 5: eine Darstellung gemäß 4, wobei die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 mit dem hieran befestigten Sensorkopf 45 gegenüber 4 in vertikaler Richtung bewegt wurde.
- 6: eine Darstellung gemäß 5, wobei gegenüber 5 die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in horizontaler Richtung vom Sensorkopf 45 entfernt wurde.
- 7: eine Darstellung gemäß 6, wobei gegenüber 6 die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in vertikaler Richtung angehoben wurde.
- 8: Darstellung der Dreh-Schwenkeinrichtung 8, des Sensorkopfes 45 und des Ablageplatzes 22 aus 1, wobei sich die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in einer Position befindet, von der aus der im Ablageplatz 22 befindliche Sensorkopf 45 aus dem Ablageplatz 22 aufgenommen werden soll.
- 9: Darstellung gemäß 8, wobei gegenüber der Darstellung gemäß 8 die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in vertikaler Richtung abgesenkt wurde.
- 10: Darstellung gemäß 9, wobei gegenüber 9 die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in horizontaler Richtung auf den Sensorkopf 45 zubewegt wurde.
- 11: Darstellung gemäß 10, wobei gegenüber der Darstellung in 10 die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 mit dem hieran befestigten Sensorkopf 45 in vertikaler Richtung aufwärts bewegt wurde.
- 12: Darstellung des Sensorkopfes 45 nach 1 aus einer Perspektive, sodass die erste sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b und die zweite sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 52b sichtbar sind.
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1 zeigt nur rein schematisch eine erfindungsgemäße Maschine in Form eines Koordinatenmessgerätes 19. Das hier rein beispielhaft dargestellte Koordinatenmessgerät 19 ist in sogenannter Portalbauweise ausgeführt, wobei entlang von zwei parallelen Führungen im Bereich des Werkstücktisches 1 ein erster Messschlitten 2 in Form eines Portals beweglich geführt ist. Zur Messung der Position des Portals ist ein Maßstab 9 mit einem entsprechenden Ablesesensor vorgesehen, der hier nicht näher dargestellt ist. Außerdem ist ein Antrieb vorgesehen, der den ersten Messschlitten 2 in der mit dem Pfeil y bezeichneten Richtung entlang der Führung verfahren kann. Entlang der die Basis (Werkstücktisch 1) horizontal überspannenden Traverse des portalförmigen ersten Messschlittens 2, ist ein zweiter Messschlitten 20 (oft als x-Schlitten bezeichnet) beweglich geführt, wobei dieser zur Positionsmessung in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung einen Maßstab 10 mit zugehörigem Ablesesensor aufweist. Über einen zweiten Antrieb kann der zweite Messschlitten 20 in der mit dem Pfeil x bezeichneten Richtung bewegt werden. An dem zweiten Messschlitten 20 wiederum ist in vertikaler Richtung ein dritter Messschlitten 3 (oftmals als Pinole bezeichnet) beweglich geführt, wobei die Position des Messschlittens 3 in der mit dem Pfeil z bezeichneten Richtung über einen Maßstab 11 mit zugehörigem Ablesesensor ermittelt werden kann und ebenfalls ein Antrieb vorgesehen ist, um den dritten Messschlitten 3 in der dritten Koordinatenrichtung z zu bewegen. Am unteren Ende des dritten Messschlittens 3 ist eine Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigt, über die ein Sensorkopf 45 mit einem hierin integrierten Sensor 4, hier ein Weißlichtsensor, um zwei senkrecht aufeinander stehende Drehachsen A,B (vgl. vorab 2) rotiert werden kann. Diese Dreh-Schwenkeinrichtung 8 weist für jede Drehachse A, B einen motorischen Antrieb auf, über den die Drehwinkelstellung der jeweiligen Drehachse A, B verstellt werden kann. Des Weiteren ist für jedes der Drehgelenke ein elektrisch betätigbarer mechanischer Rastmechanismus vorgesehen, über den jedes der Drehgelenke in einer Vielzahl von vordefinierten Winkelstellungen reproduzierbar gerastet werden kann. Darüber hinaus weist jedes der beiden Drehgelenke einen Winkelencoder auf, über den die jeweilige Winkelstellung ermittelt werden kann. Eine so eingerichtete Dreh-Schwenkeinrichtung 8 wird als rastende Dreh-Schwenkeinrichtung bezeichnet, da deren Drehgelenke jeweils eine vordefinierte Anzahl von Drehstellungen aufweisen, in denen die Drehgelenke gerastet werden können.
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Alternativ kann aber auch genauso eine kontinuierlich verdrehbare Dreh-Schwenkeinrichtung verwendet werden, in der die Drehwinkel der Drehgelenke kontinuierlich verdreht werden können. Eine solche Dreh-Schwenkeinrichtung weist nur motorische Antriebe zur Verstellung der Drehwinkel und Winkelencoder zur Messung der jeweiligen Drehstellung auf.
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Die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 weist Elemente einer als „drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a“ bezeichneten Schnittstelle auf. Der Sensorkopf 45 weist weiterhin Elemente einer als „sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b“ bezeichneten Schnittstelle auf. Über diese „drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a“ und die „sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b“ wird der Sensorkopf 45 auswechselbar an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigt. Hierdurch wird es möglich anstelle des Sensorkopfes 45 einen anderen Sensorkopf an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 zu befestigen. In diesem Fall muss natürlich der andere Sensorkopf ebenfalls eine sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b aufweisen. Ein anderer Sensorkopf enthält vorzugsweise einen anderen Sensor, wie beispielsweise einen taktilen Sensor, eine Digitalkamera, einen interferometrischen Sensor oder einen Laserscanner. Die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a und die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b sind hierbei so ausgestaltet, dass ein jeweiliger Sensorkopf 45 reproduzierbar in einer definierten Stellung an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigt wird. Neben diesen Wechselschnittstellen 40a, 40b weist die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 eine drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle 52a und der Sensorkopf eine sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b auf. Diese zweiten Wechselschnittstellen 52a, 52b bilden einen optischen Koppler 16 und sind aus folgendem Grund vorgesehen. Die Auswerteeinheit zur Auswertung des optischen Signals des im Sensorkopf 45 angeordneten Sensors 4 (Weißlichtsensor) befindet sich in der noch weiter unten im Detail erläuterten Steuerung 7. Hierzu wird das optische Signal von dem im Sensorkopf 45 integrierten Sensor 4 (Weißlichtsensor) über einen optischen Leiter 14, die zweiten Wechselschnittstellen 52a, 52b und einen optischen Leiter 15 an die Auswerteeinheit in der Steuerung 7 geleitet. Die zweiten Wechselschnittstellen 52a, 52b dienen also der Kopplung der beiden optischen Leiter 14 und 15.
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Zusätzlich zu dem gezeigten Sensorkopf 45 mit dem Sensor 4 (Weißlichtsensor) weist das Koordinatenmessgerät 19 eine Vielzahl weiterer Sensorköpfe auf, die über die besagten Wechselschnittstellen 40a,40b an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigt werden können, wobei die unterschiedlichen Sensorköpfe vorzugsweise unterschiedliche Sensoren aufweisen, wie beispielsweise einen taktilen Sensor, einen Laserscanner, eine Digitalkamera oder einen interferometrischen Sensor.
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Am Rande des Werkstücktisches 1 ist außerdem ein sogenanntes Magazin 21 vorgesehen, das zwei Ablageplätze 22 (oft auch als Magazinplätze bezeichnet) aufweist. In jedem der beiden Ablageplätze 22 kann ein separater Sensorkopf mit einem hierin vorhandenen Sensor abgelegt werden.
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Auf dem Werkstücktisch 1 ist hierbei ein Werkstück 6 angeordnet, das durch Bewegung der drei Messschlitten 2, 20, 3 vom Sensor 4 (Weißlichtsensor) im Sensorkopf 45 abgetastet wird. Hierbei werden aus den Signalen des Sensors 4 (Weißlichtsensor), den aus den Drehencodern der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 abgeleiteten Winkelwerten der Drehgelenke und aus den Maßstabspositionen der Maßstäbe 9, 10, 11 Messwerte auf der Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes 6 ermittelt.
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Die beweglichen Messschlitten 2, 20, 3 bilden damit also einem Aktuator 12, an dem die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigt ist (nämlich am unteren Ende des Messschlittens 3), wobei die Dreh-Schwenkeinrichtung (8) von diesem Aktuator 12 relativ zum Werkstücktisch 1, auf dem das Werkstück 6 lagerbar ist, bewegt werden kann.
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Der Regler für die Regelung der Antriebe der Messschlitten 2, 20, 3, sowie für die Antriebe der Dreh-Schwenkeinrichtung 8, mit denen die Drehstellungen der beiden Drehachsen der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 verstellt werden, befindet sich in der Steuerung 7. Außerdem werden von der Steuerung 7 auch die Maßstabswerte der Maßstäbe 9, 10, 11 ausgelesen, sowie die Encoderwerte der beiden Drehgelenke der Dreh-Schwenkeinrichtung 8, die die jeweilige Winkelstellung des betreffenden Drehgelenkes um die Drehachsen A und B angeben, sowie die optischen und elektrischen Signale des jeweiligen Sensors, der an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigt ist, also im vorliegenden Fall die optischen Signale des Sensors 4 (Weißlichtsensor). Mit der Steuerung 7 verbunden ist weiterhin ein Messrechner 17. Der Messrechner 17 dient hierbei dazu, einen Messablauf zu erstellen und die zur Ausführung des Messablaufes notwendigen Informationen an die Steuerung 7 zu übergeben. Die Steuerung 7 führt den Messablauf dann durch. Die Steuerung 7 wiederum liefert dann unter anderem die ermittelten Messwerte des Werkstückes 6 an den Messrechner 17 zurück, wo die rückgelieferten Werte dann vom Messrechner 17 ausgewertet werden. Mit dem Bezugszeichen 13 ist weiterhin ein Bedienpult bezeichnet, das mit der Steuerung 7 verbunden ist, wobei hierüber die Antriebe des Koordinatenmessgerätes 19 manuell verstellt werden können.
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2 zeigt hierbei die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 nebst dem hieran befestigen Sensorkopf 45 aus 1 in vergrößerter Darstellung. Gleiche Bauteile wie in 1 werden hierbei auch mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Wie aus 2 zu ersehen ist, weist die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 zwei Drehgelenke mit zugehörigen Drehachsen A, B auf, die hier beispielhaft senkrecht zueinander stehen. Hierzu sind in der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 zwei Drehgelenke vorgesehen, die im Inneren der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 eingerichtet sind und hier nicht sichtbar sind. Das Drehgelenk, welches die Drehachse A aufweist, erlaubt eine Rotation des Gehäuseteils 44 der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Gehäuseteil 43. Die Drehachse B hingegen wird durch ein Drehgelenk gebildet, bei dem ein in 2 nicht sichtbares Bauteil relativ zum Gehäuseteil 44 drehbar gelagert ist. An diesem besagten nicht sichtbaren Bauteil ist eine Wechselschnittstelle 40a vorgesehen, die im Folgenden als „drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a“ bezeichnet werden wird. Das genaue Aussehen dieser drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 40a wird unten noch detaillierter im Zusammenhang mit 6 erläutert werden, in der diese Wechselschnittstelle 40a auszugsweise zu sehen ist. An dem betreffenden Drehgelenk mit der Drehachse B, an dem die besagte drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a vorgesehen ist, ist der Sensorkopf 45 befestigt. Dieses Drehgelenk mit der Drehachse B, an dem der Sensorkopf 45 befestigt ist, wird im Folgenden als „erstes Drehgelenk“ bezeichnet. Dazu ist auch am Sensorkopf 45 eine Wechselschnittstelle 40b vorgesehen, die im Folgenden mit sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b bezeichnet wird. Diese sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b, die noch weiter im Zusammenhang mit 12 erläutert werden wird, ist dazu vorgesehen, mit der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 40a zusammenzuwirken, um den Sensorkopf 45 reproduzierbar am ersten Drehgelenk der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 zu befestigen. Des Weiteren ist in 2 ein optischer Koppler 16 zu sehen, der einen mit dem Sensor 4 verbundenen Lichtleiter 14 mit einem an Dreh-Schwenkeinheit 8 beginnenden Lichtleiter 15 verbindet. Wie bereits oben ausgeführt, führt der Lichtleiter 15 von der Dreh-Schwenkeinheit 8 in die im Zusammenhang mit 1 beschriebene Steuerung 7, in der eine optische Auswertungseinheit für die Signale des Sensors 4 angeordnet ist. Die Koppeleinheit 16 umfasst ebenfalls zwei Wechselschnittstellen 52a und 52b, die bei einer Befestigung des Sensorkopfes 45 an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 miteinander gekoppelt werden müssen und die bei einer Ablage des Sensorkopfes 45 im Ablageplatz 22 wieder voneinander getrennt werden müssen. Hierbei ist also auf Seiten der Dreh-Schwenkeinrichtung 8, also drehgelenkseitig, eine Wechselschnittstelle 52a vorgesehen und auf Seiten des Sensorkopfes 45, also sensorkopfseitig, eine Wechselschnittstelle 52b vorgesehen. Zur Unterscheidung der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 52a von der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 40a wird die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 52a im Folgenden als „drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle 52a“ bezeichnet. Des Weiteren wird die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 52b im Folgenden zur Unterscheidung von der anderen sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b als „sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b“ bezeichnet. Die drehgelenksseitige zweite Wechselschnittstelle 52a und die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b sind hierbei vorgesehen, um miteinander gekoppelt zu werden, um hierüber den mit dem Sensor 4 verbundenen Lichtleiter 14 des Sensorkopfes 45 mit einem an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 vorgesehenen Lichtleiter 15 zu koppeln. Details zum optischen Koppler 16 bzw. zu dessen drehgelenkseitiger zweiter Wechselschnittstelle 52a und dessen sensorkopfseitiger zweiter Wechselschnittstelle 52b, die ja den optischen Koppler 16 bilden, werden weiter unten im Detail erläutert. Wie aus 2 weiter zu sehen, weist der Sensorkopf 45 an seinem in 2 dargestellten oberen Ende einen Teller 47 auf, an dessen in 2 dargestellten linker Seite die besagte sensorkopfseitige Schnittstelle 40b angeordnet ist. Der Teller 47 weist an seinem Umfang zwei Nuten 23a und 23b auf, wobei aus Gründen der Perspektive die Nut 23b in 2 nicht zu sehen ist. Die Nut 23b ist an derselben Stelle auf der Rückseite des Sensorkopfes 45 im Teller 47 eingearbeitet.
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Wie nachfolgend im Zusammenhang mit 3 dargestellt wird, wirken die Nuten 23a und 23b mit zwei Stegen 25a, 25b im Ablageplatz 22 zusammen, um den Teller 47 im Ablageplatz 22 zu lagern.
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3 zeigt hierbei einen der beiden in 1 dargestellten Ablageplätze 22. Gleiche Bauteile wie in 1 sind hierbei mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wesentlicher Bestandteil dieses Ablageplatzes 22 ist der mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnete Sensorkopfhalter, der im Wesentlichen U-Förmig ausgestaltet ist und an seinen Seiten die zwei Stege 25a und 25b aufweist. Der Ablageplatz 22 weist damit an seinen Seiten zwei Stege 25a und 25b auf, die mit den im Zusammenhang mit 2 erläuterten Nuten 23a und 23b im Teller 47 zusammenwirken, um den Teller 47 im Ablageplatz 22 zu lagern. Dazu greift die Nut 23a in den Steg 25a ein und die Nut 23b in den Steg 25b ein.
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Anstelle der zwei einzelnen Nuten 23a und 23b kann natürlich auch nur eine einzige umlaufende Nut im Teller 47 vorgesehen sein. Die jeweilige Winkellage des Sensorkopfes 45 muss hierbei dann durch andere mechanische Vorrichtungen sichergestellt werden. Wie bereits oben beschrieben, wird dieser Ablageplatz 22 zur Aufbewahrung eines momentan nicht benötigten Sensorkopfes 45 verwendet, wobei der Ablageplatz als weiteres wesentliches Element eine bewegliche Abdeckung 29 zum Abdecken der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 52b eines im Ablageplatz 22 befindlichen Sensorkopfes 45 aufweist. Diese bewegliche Abdeckung 29 ist linear in der mit dem Pfeil 28 dargestellten Bewegungsrichtung beweglich geführt. Diese bewegliche Führung erfolgt über die beiden schematisch dargestellten Führungen 31a und 31b, die als Linearführungen ausgebildet sind. In der in 3 dargestellten Position befindet sich die bewegliche Abdeckung 29 in ihrer Ruheposition. Von dieser Ruheposition aus kann die bewegliche Abdeckung 29 in der dargestellten Ansicht in 3 nach unten in Richtung des Pfeils 28 bewegt werden. Eine nicht dargestellte Schraubenfeder, die den Sensorkopfhalter 35 und die bewegliche Abdeckung 29 verbindet, zieht oder drückt die bewegliche Abdeckung 29 in die in 3 dargestellte Ruhelage zurück. Diese Schraubenfeder ist hierzu vorgespannt, um die notwendige Kraft aufzubringen. Damit weist der Ablageplatz 22 also eine Feder auf, die die bewegliche Abdeckung 29 in eine Stellung drückt oder zieht, sodass die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 52b eines im Ablageplatz 22 abgelegten Sensorkopfes 45 abgedeckt ist. Wie dies im Einzelnen aussieht, wird weiter unten noch näher im Zusammenhang mit 7 und 8 erläutert. Die Innenseite der beweglichen Abdeckung 29, die in Richtung eines im Ablageplatz 22 befindlichen Sensorkopfes 45 weist, weist eine Bürste 27 auf. Diese Bürste 27 führt dazu, dass beim Aufnehmen eines Sensorkopfes 45 aus dem Ablageplatz 22, wie auch beim Ablegen eines Sensorkopfes 45 in den Ablageplatz 22, die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b gereinigt wird. Grund hierfür ist, dass beim Ablegen und Aufnehmen des Sensorkopfes 45 im Ablageplatz 22 die bewegliche Abdeckung 29 bewegt wird und hierbei die Bürste 27 über die entsprechende sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b eines hierin abgelegten Sensorkopfes 45 streicht. An der an dem Sensorkopf 45 abgewandten Seite der beweglichen Abdeckung 29 ist ein Rollenkasten 34 befestigt, in dem eine Rolle 30 drehbar gelagert ist. Diese Rolle 30 wirkt zur Bewegung der beweglichen Abdeckung 29 mit der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 zusammen. Damit weist die bewegliche Abdeckung 29 also eine Rolle 30 auf, die zur Bewegung der beweglichen Abdeckung 29 mit der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 zusammenwirkt. Die bewegliche Abdeckung 29 ist somit also über zwei parallele Führungen 31a und 31b in der Bewegungsrichtung 28 geführt, wobei durch diese zwei parallelen Führungen 31a und 31b eine Ebene definiert wird. Die Drehachse der Rolle 30 weist bezogen auf diese Ebene einen Abstand von der Ebene auf.
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Des Weiteren ist im Randbereich ein Schnittstellenhalter 36 vorgesehen, der wiederrum auf seinen beiden Seiten einen Steg 26a und einen Steg 26b aufweist. Diese Stege 26a und 26b wirken wiederrum mit der im Zusammenhang mit 2 dargestellten Nut 24 der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b zusammen, wobei die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b analog zum Teller 47 dadurch im Ablageplatz 22 abgelegt wird, in dem die beidseits der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b befindliche Nut 24 in die Stege 26a und 26b eingreift.
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Im Zusammenhang mit den 4 bis 7 wird ein Verfahren zum Betrieb der oben im Zusammenhang mit den 1 bis 3 dargestellten Maschine erläutert, wodurch ein an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigter Sensorkopf 45 im Ablageplatz 22 abgelegt wird. Die 4 bis 7 zeigen hierbei die Dreh-Schwenkeinrichtung 8, den Sensorkopf 45 und den Ablageplatz 22 einer Maschine, wie sie im Zusammenhang mit den 1 bis 3 oben erläutert wurde. Gleiche Bauteile, wie in den vorangehenden Figuren, werden hierbei auch mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die 4 bis 7 zeigen hierbei in chronologischer Reihenfolge vier relative Positionen der Dreh-Schwenkeinrichtung 8, des Sensorkopfes 45 und des Ablageplatzes 22 zueinander in vier aufeinander folgenden Zeitpunkten während des Ablagevorganges. Ausgehend von der in 4 dargestellten Position wird die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 mit dem hieran befestigten Sensorkopf 45 relativ zum Ablageplatz 22 in der mit dem Pfeil 53 bezeichneten Richtung bewegt, sodass sich danach die in 5 dargestellte Situation ergibt. Durch diese Relativbewegung wurden also einerseits die Nuten 23a und 23b mit den Stegen 25a und 25b des Ablageplatzes 22 in Eingriff gebracht. Des Weiteren hat die Unterseite der Dreh-Schwenkeinheit 8 auf der Rolle 30 aufgesetzt und durch die fortgesetzte Bewegung die bewegliche Abdeckung 29 in der Bewegungsrichtung des Pfeils 28 verschoben und hierdurch geöffnet. Außerdem wurde die Nut 24 der tastkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b in Eingriff mit den Stegen 26a und 26b des Ablageplatzes 22 gebracht. Damit wurde also die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Ablageplatz 22 in Bewegungsrichtung 8 der beweglichen Abdeckung 29 derart bewegt, dass die bewegliche Abdeckung 29 geöffnet wird und der Sensorkopf 45 gleichzeitig im Ablageplatz 22 abgelegt wird.
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In einem zweiten Verfahrensschritt wird nunmehr die Befestigung des Sensorkopfes 45 an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 gelöst. Wie das lösen im Einzelnen funktioniert, wird noch weiter unten ausführlich im Zusammenhang mit der Beschreibung der Wechselschnittstellen erläutert. In einem weiteren Schritt wird nunmehr ausgehend von 5 die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in horizontaler Richtung, also in Richtung des Pfeils 54 bewegt, sodass hierdurch der in 6 dargestellte Zustand erreicht wird. Wie man aus 6 ersehen kann, ist die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 nunmehr vom Sensorkopf 45 vollständig getrennt. Dies gilt einerseits für die beiden Wechselschnittstellen 40a, 40b, über die der Sensorkopf 45 an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 gekoppelt war, also die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a und die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b, als auch für die beiden zweiten Wechselschnittstellen 52a,52b, also für die drehgelenksseitige zweite Wechselschnittstelle 52a und die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b. Wie man noch im Zusammenhang mit 5 erkennen kann, ist die mit dem Pfeil 54 bezeichnete horizontale Bewegungsrichtung der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 parallel zur Drehachse B des ersten Drehgelenkes.
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Damit wird also die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Ablageplatz 22 parallel zur Drehachse B des ersten Drehgelenkes bewegt, um hierdurch alle vorhandenen Wechselschnittstellen 40a,40b; 52a,52b, also die drehgelenksseitige Wechselschnittstelle 40a von der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b und die drehgelenksseitige zweite Wechselschnittstelle 52a von der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b zu trennen. In einem letzten Schritt wird die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in vertikaler Richtung in Richtung des Pfeils 55 relativ zum Ablageplatz 22 bewegt, wodurch sich die in 7 dargestellte Situation ergibt. Wie man aus dem Vergleich der in 4 dargestellten Bewegungsrichtung 53 mit der in 6 dargestellten Bewegungsrichtung 55 sehen kann, wird die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Ablageplatz 22 nunmehr in einer zur Bewegungsrichtung zwischen 4 und 5 entgegengesetzten Bewegungsrichtung bewegt. Hierdurch wird die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 vom Ablageplatz 22 getrennt und hierdurch die bewegliche Abdeckung 29 wieder geschlossen.
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Wie bereits oben ausgeführt, ist der Sensorkopfhalter 35 mit der beweglichen Abdeckung 29 über eine vorgespannte Schraubenfeder verbunden, die die bewegliche Abdeckung 29 wieder in die in 7 gezeigte Position verfährt. Hierbei überstreicht die in Zusammenhang mit 3 erläuterte Bürste 27 die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b des nunmehr im Ablageplatz 22 abgelegten Sensorkopfes 45. Hierdurch wird die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b des Sensorkopfes 45 von etwaigen Verunreinigungen gereinigt. Außerdem ist in der gezeigten Position der beweglichen Abdeckung 29 nunmehr die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b vor Verunreinigungen durch Staub geschützt.
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Wie man aus
6 und
7 sehen kann, sind in den dargestellten Figuren nunmehr Details der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle
40a und der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle
52a, sowie der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b zu sehen. Es sollen daher an dieser Stelle unter zusätzlicher Bezugnahme auf die
12 die Wechselschnittstellen
40a,40b; 52a,52b kurz erläutert werden. In
12 ist hierbei ein Sensorkopf
45 aus
1 bis
11 dargestellt, wobei die Perspektive so gewählt ist, dass die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b und die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b von vorne gesehen werden können. Entsprechende Wechselschnittstellen sind bereits seit längerem bekannt und beispielsweise durch die in der Beschreibungseinleitung gewürdigte Druckschrift
WO 2014/195137 A1 beschrieben. Trotzdem sollen beispielhaft die hier vorliegenden Wechselschnittstellen
40a,40b; 52a,52b erläutert werden. Es sei ausdrücklich erwähnt, dass die hier beschriebenen Wechselschnittstellen rein beispielhaft erläutert sind und natürlich vielfältig variieren können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle
40a drei Lager in Form von drei Kugelpaaren
42a, 42b und 42c auf (siehe
6 oder
7), während die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b drei Gegenlager in Form von drei Zylindern
51a, 51b und 51c umfasst. Die Lager (Kugelpaare
42a bis 42c) und die Gegenlager (Zylinder
51a bis 51c) wirken hierbei zur Bildung eines Dreipunktlagers zusammen. Dazu liegt beispielsweise der Zylinder
51a auf den beiden nebeneinanderliegenden Kugeln des Kugelpaars
42a auf. Analoges gilt für die Zylinder 51b und 51c, die auf den Kugelpaaren 42b und 42c aufliegen. Natürlich gibt es eine Vielzahl an anderen bekannten Möglichkeiten um den Sensorkopf
45 an der Dreh-Schwenkeinrichtung zu lagern.
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Des Weiteren ist an der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 40a ein elektrisch betätigter Spannmagnet 59 vorgesehen. Dieser Spannmagnet 59 umfasst einen Permanentmagneten, sowie einen Elektromagneten, dessen Feld dem des Permanentmagneten überlagert werden kann. Sofern kein elektrischer Strom am Elektromagneten anliegt, wirkt allein der Permanentmagnet. Wird ein Strom an den Elektromagneten angelegt, so wird hierdurch das Feld des Permanentmagneten kompensiert und die magnetische Haltekraft aufgehoben. Mit dem Spannmagnet 59 wirkt hierbei ein in der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b vorgesehenes ferromagnetisches Teil 50 zusammen. Zum Spannen des Sensorkopfes 45 gegen die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 wird der elektrische Strom im Elektromagneten ausgeschaltet, sodass hierdurch der Permanentmagnet im Spannmagnet 59 der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 40a das ferromagnetische Teil 50 in der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b anzieht. Soll die Befestigung hingegen gelöst werden, also die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a nicht gegen die sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b gespannt werden, so wird der Elektromagnet bestromt, wodurch das Magnetfeld des Permanentmagneten im Spannmagnet überlagert wird und hierdurch keine Haltekraft mehr zum ferromagnetischen Teil 50 in der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b erzeugt wird. Des Weiteren sind an der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 40a rein schematisch zwei elektrische Kontaktflächen 60 eingezeichnet, die mit federnden Kontaktstiften 61 an der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b zusammenwirken und im gespannten Zustand eine elektrische Verbindung herstellen. Außerdem weist die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a noch einen Sicherungsbolzen 41 auf, der durch eine Öffnung 49 in der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b hindurchtritt und innerhalb des Tellers 47 durch einen Sicherungsmechanismus verriegelt wird. Hierdurch wird verhindert, dass beispielsweise bei einer Kollision der Sensorkopf 45 einfach von der Dreh-Schwenkeinheit 8 abfallen kann.
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Der optische Koppler 16, das heißt also die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle 52a und die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b funktionieren hierbei wie folgt. Wie hierbei zu sehen weist die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b einen Stecker 39 auf. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen E-2000Stecker handeln, wie er von der Firma Diamond S.A., Schweiz vertrieben wird. Die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle 52b hingegen weist eine mit dem Stecker 39 zusammenwirkende Muffe auf. Zum Koppeln der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52a und der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b muss der Stecker 39 vollständig in die Muffe der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52a eingeführt werden. Zusätzlich sind an der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b zwei Führungsstifte 38 vorgesehen, die jeweils mit einer entsprechenden Bohrung in der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52a zusammenwirken. Diese Führungsstifte 38 im Zusammenhang mit den zugeordneten Bohrungen sorgen hierbei bei einem Koppeln der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b und der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52a dafür, dass beim Einführen des Steckers 39 in die Muffe die beiden zweiten Wechselschnittstellen 52a,52b nicht verkannten und es somit zu einer Beschädigung des Steckers 39 kommen kann. Vielmehr wird durch die Führungsstifte 38 eine eindeutige Führung gewährleistet.
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Anstelle eines optischen Kopplers 16 kann auch ein elektrischer Koppler verwendet werden, der ebenfalls eine drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle und eine sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle umfasst. Hierüber kann dann ein mit dem Sensor verbundener elektrischer Leiter mit einem an der Dreh-Schwenkeinrichtung vorgesehenen elektrischen Leiter gekoppelt werden. Wenn in dieser Anmeldung von „einem elektrischen Leiter“ die Rede ist, bedeutet dies natürlich, dass auch mehrere elektrische Leiter miteinander gekoppelt werden können. Anstelle des E-2000 Steckers kann die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle beispielsweise einen CAT6 Stecker aufweisen, der mit einer entsprechenden Muffe in der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle zusammenwirkt. Genau wie beim optischen Koppler 16 muss zum Koppeln der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle und der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle der CAT6 Stecker vollständig in die Muffe der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle eingeführt werden. Auch die Führungsstifte können an der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle vorgesehen sein und jeweils mit einer entsprechenden Bohrung in der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle zusammenwirken, um beim Einführen des Steckers in die Muffe ein Verkannten der zweiten Wechselschnittstellen und damit eine Zerstörung des Steckers zu verhindern.
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Alternativ kann natürlich auch sowohl ein optischer Koppler 16, wie auch ein elektrischer Koppler vorgesehen sein. Diese können entweder als zwei getrennte Koppler realisiert werden, oder aber als ein gemeinsamer Koppler realisiert werden, der dann sowohl die Lichtleiter miteinander koppelt, wie auch die elektrischen Leiter miteinander koppelt.
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Alternativ zu der eben definierten Ausführungsform kann sowohl bei optischen Koppler 16, wie auch bei einem elektrischen Koppler der Stecker 39 und/oder die Führungsstifte 38 an der drehgelenkseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52a befestigt sein und dementsprechend die Muffe und/oder die Bohrungen an der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b vorgesehen sein. Damit würde dann die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle 52a zumindest einen Stecker 39 umfassen und die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle eine mit dem Stecker zusammenwirkende Muffe umfassen.
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Durch die eben beschriebene Bauform ist die sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b und die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 52a so eingerichtet, dass zum Einführen des Steckers 39 in die Muffe eine lineare Bewegung der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in Richtung der Drehachse B des ersten Drehgelenkes erforderlich ist.
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Abschließend soll nun noch im Zusammenhang mit den 8 bis 11 ein zweites Verfahren zum Betrieb einer Maschine, wie sie im Zusammenhang mit den 1 bis 7 und 12 dargestellt wurde, beschrieben werden. Die 8 bis 11 zeigen hierbei wieder unterschiedliche Relativpositionen der Dreh-Schwenkeinrichtung 8, des Sensorkopfes 45 und des Ablageplatzes 22 aus 1 bis 3 wobei die 8 bis 11 chronologisch nacheinander unterschiedliche Positionen während eines Vorganges zeigen, wodurch ein im Ablageplatz 22 abgelegter Sensorkopf 45 an der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 befestigt wird. Ausgehend von der in 8 gezeigten Position der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 wird die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Ablageplatz 22 in der mit dem Pfeil 56 bezeichneten Richtung verfahren. Hierdurch setzt die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 mit ihrer in 8 gezeigten Unterseite auf der Rolle 30 der beweglichen Abdeckung 29 auf und öffnet danach die bewegliche Abdeckung 29 in der mit Pfeil 28 gezeichneten linearen Bewegungsrichtung der beweglichen Abdeckung 29. Es findet also eine Bewegung der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Ablageplatz 22 derart statt, dass das erste Drehgelenk der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 auf der besagten Rolle 30 der beweglichen Abdeckung 29 derart aufsetzt, dass alle drehgelenkseitigen und sensorkopfseitigen Wechselschnittstellen beabstandet voneinander sind. Außerdem wird die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in einer zur Drehachse B des ersten Drehgelenkes im Wesentlichen senkrechten Richtung bewegt um hierdurch die bewegliche Abdeckung 29 zu öffnen.
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Genau dieser Zustand ist in 9 gezeigt. Wie aus 9 zu sehen, ist der Abstand der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 von dem im Ablageplatz 22 abliegenden Sensorkopf 45 so groß, dass die drehgelenkseitige Wechselschnittstelle 40a von der sensorkopfseitigen Wechselschnittstelle 40b weit genug entfernt ist, dass keine Bauelemente dieser Wechselschnittstellen miteinander kollidieren. Außerdem ist der Abstand der Dreh-Schwenkeinrichtung 8 von dem im Ablageplatz 22 abliegenden Sensorkopf 45 so groß, dass die drehgelenkseitige zweite Wechselschnittstelle 52a von der sensorkopfseitigen zweiten Wechselschnittstelle 52b weit genug entfernt ist, dass auch hier keine Bauelemente dieser beiden Wechselschnittstellen 52a,52b miteinander kollidieren.
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In einem nächsten Schritt wird die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in Richtung des Pfeiles 57 auf den Sensorkopf 45 zubewegt. Wie man aus 9 sehen kann, liegt die Bewegungsrichtung 57 hierbei parallel zur Drehachse B. Die Bewegung findet so lange statt, bis die drehgelenkseitigen Wechselschnittstellen (drehgelenksseitige Schnittstelle 40a und drehgelenksseitige zweite Wechselschnittstelle 52a) mit den sensorkopfseitigen Wechselschnittstellen (sensorkopfseitige Wechselschnittstelle 40b und sensorkopfseitige zweite Wechselschnittstelle 52b) in die Koppelposition gebracht sind. Es wird also die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Ablageplatz 22 parallel zur Drecksachse B des ersten Drehgelenkes bewegt, um hierdurch die drehgelenkseitigen Wechselschnittstellen 40a, 52a mit den sensorkopfseitigen Wechselschnittstellen 40b, 52b zu koppeln.
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In einem nächsten Schritt wird der Sensorkopf 45 an der Dreh-Schwenkeinheit befestigt. Dies passiert im vorliegenden Fall völlig automatisch, da der Elektromagnet des Spannmagneten nicht bestromt ist und somit der Permanentmagnet des Spannmagnet 59 in der drehgelenkseitigen Wechselschnittstelle 40a das ferromagnetische Teil 50 in der sensorkopfseitigen Schnittstelle 40b anzieht.
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Ausgehend von 10 wird nunmehr in einem letzten Verfahrensschritt die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 in der mit dem Pfeil 58 bezeichneten Richtung bewegt, wodurch der hieran gekoppelte Sensorkopf 45 aus dem Ablageplatz 22 gehoben wird und die bewegliche Abdeckung 29 wieder in ihre Ruheposition verfahren wird durch die besagte Schraubenfeder. Es wird also die Dreh-Schwenkeinrichtung 8 relativ zum Ablageplatz 22 in einer zur Bewegungsrichtung nach Pfeil 56 in 8 im Wesentlichen entgegengesetzten Bewegungsrichtung bewegt, um den Sensorkopf 45 aus dem Ablageplatz 22 herauszuheben.
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Die Besonderheit der in den 1 bis 12 gezeigten Maschinen ist hierbei darin zu sehen, dass die bewegliche Abdeckung 29 linear in einer Bewegungsrichtung 28 beweglich geführt ist und dass diese Bewegungsrichtung 28 und die Drehachse B des besagten ersten Drehgelenkes ein Winkel von größer als 85 Grad und kleiner als 95 Grad einschließen. Diese geometrischen Verhältnisse kann man beispielsweise aus 5 und 6 entnehmen. Bevorzugt schließen die Bewegungsrichtung 28 und die Drehachse B hierbei einen rechten Winkel ein.
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- 1
- Werkstücktisch
- 2
- erster Messschlitten
- 3
- dritter Messschlitten
- 4
- Weißlichtsensor
- 5
-
- 6
- Werkstück
- 7
- Steuerung
- 8
- Dreh-Schwenkeinrichtung
- 9
- Maßstab y
- 10
- Maßstab x
- 11
- Maßstab z
- 12
- Aktuator
- 13
- Bedienpult
- 14
- optischer Leiter
- 15
- optischer Leiter
- 16
- optischer Koppler
- 17
- Messrechner
- 18
-
- 19
- Koordinatenmessgerät
- 20
- zweiter Messschlitten
- 21
- Magazin
- 22
- Ablageplatz
- 23a, 23b
- Nut
- 24
- Nut
- 25a, 25b
- Steg
- 26a, 26b
- Steg
- 27
- Bürste
- 28
- lineare Bewegungsrichtung
- 29
- bewegliche Abdeckung
- 30
- Rolle
- 31a, 31b
- Führung
- 32
-
- 33
-
- 34
- Rollenkasten
- 35
- Sensorkopfhalter
- 36
- Schnittstellenhalter
- 37
-
- 38
- Führungsstift
- 39
- Stecker
- 40a,b
- Wechselschnittstelle
- 41
- Sicherungsbolzen
- 42a,b,c
- Lager
- 43
- Baugruppe
- 44
- Baugruppe
- 45
- Sensorkopf
- 46
- bewegliche Abdeckung
- 47
- Teller
- 48
- Baugruppe
- 49
- Öffnung zur Verriegelung
- 50
- Ferromagnetisches Teil
- 51a,b,c
- Gegenlager
- 52a,b
- zweite Wechselschnittstelle
- 53
- Bewegungsrichtung
- 54
- Bewegungsrichtung
- 55
- Bewegungsrichtung
- 56
- Bewegungsrichtung
- 57
- Bewegungsrichtung
- 58
- Bewegungsrichtung
- 59
- Elektromagnet
- 60
- Kontaktfläche
- 61
- federnder Kontaktstift
