DE10351049B3

DE10351049B3 - Coordinate measurement system has drive system with relatively movable drive elements, drive(s) for changing position between first and second supporting elements; second drive element is not directly connected to second supporting element

Info

Publication number: DE10351049B3
Application number: DE2003151049
Authority: DE
Inventors: Karl Seitz; Kurt Brenner; Peter Aehnelt; Roland Roth; Walter Dominicus
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2023-11-01

Abstract

The system (1) has a coordinate measurement device with a workpiece base, a sensing head (17), relatively movable supporting elements (23,35,43), at least one position sensor and a drive system with relatively movable drive elements including a head drive element and at least one drive for changing the position between the first (35) and second (43) supporting elements, whereby the second drive element is not directly connected to the second supporting element. An independent claim is also included for the use of a drive system in combination with a coordinate measurement device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmeßsystem mit einem Tastkopf zum Antasten eines Werkstücks.The The invention relates to a coordinate measuring system with a probe for touching a workpiece.

Ein herkömmliches Koordinatenmeßsystem umfaßt eine Werkstückbasis zur Halterung eines anzutastenden Werkstücks und einen bezüglich der Werkstückbasis räumlich verlagerbaren Tastkopf mit einer Tastspitze. Zur Bestimmung von Koordinaten einer Oberfläche des Werkstücks wird der Tastkopf bezüglich der Werkstückbasis räumlich verlagert bis die Tastspitze mit der Oberfläche des Werkstücks in Berührungskontakt kommt. Hierzu wird die Tastspitze solange auf die Oberfläche des Werkstücks zubewegt, bis die Berührung des Werkstücks durch die Tastspitze von dem Tastkopf beispielsweise über eine Auslenkung der Tastspitze aus ihrer Ruhelage bezüglich des Tastkopfs registriert wird. Sodann werden die Relativposition des Tastkopfs bezüglich der Werkstückbasis und damit die Koordinaten der Werkstückoberfläche in einem geeigneten Koordinatensystem ermittelt. Es können auf ähnliche Weise weitere Koordinaten von Oberflächenpunkten des Werkstücks ermittelt werden.One conventional Coordinate measuring system comprises a Workpiece base for holding a workpiece to be scanned and a relative to the workpiece base spatial movable probe with a stylus tip. For the determination of Coordinates of a surface of the workpiece the probe is relative to the workpiece base spatial moves until the probe tip in contact with the surface of the workpiece comes. For this purpose, the stylus tip is on the surface of the workpiece moved until the touch of the workpiece through the probe tip of the probe, for example via a Deflection of the stylus tip from its rest position registered with respect to the probe becomes. Then, the relative position of the probe with respect to the workpiece base and thus the coordinates of the workpiece surface in a suitable coordinate system determined. It can to similar ones Way further coordinates of surface points of the workpiece determined become.

Es werden hierbei zwei Typen von Koordinatenmeßsystemen unterschieden, nämlich handgeführte Koordinatenmeßsysteme und automatische Koordinatenmeßsysteme, welche auch als CNC-Koordinatenmeßsysteme bezeichnet werden.It In this case, two types of coordinate measuring systems are distinguished, namely hand-held coordinate measuring systems and automatic coordinate measuring systems, which are also referred to as CNC coordinate measuring systems.

Bei dem handgeführten Koordinatenmeßsystem ergreift ein Benutzer den Tastkopf oder eine dem Tastkopf nahe Komponente des Koordinatenmeßsystems und bewegt diesen in Richtung zu der Werkstückoberfläche hin, um den Kontakt zwischen Tastspitze und Werkstückoberfläche herzustellen. Insbesondere bei einer Vielzahl von Werkstücken, die beispielsweise im Rahmen einer Serienfertigung zu vermessen sind, ist die Verwendung des handgeführten Koordinatenmeßsystems für den Benutzer zeitaufwendig und ermüdend.at the hand-held coordinate measurement a user grasps the probe or component near the probe of the coordinate measuring system and moves it toward the workpiece surface to contact the probe tip and workpiece surface. Especially in a variety of workpieces, the for example, in the context of a series production to be measured, is the use of hand-held coordinate measurement for the User time consuming and tedious.

Bei dem automatischen Koordinatenmeßsystem sind die zueinander verlagerbaren Trägerglieder zur Halterung des Tastkopfs neben den Positionssensoren, welche Relativpositionen zwischen den einzelnen Trägergliedern feststellen, zusätzlich mit Antrieben versehen, um die Trägerglieder aktiv relativ zueinander zu verlagern.at the automatic coordinate measuring system are the mutually displaceable support members for holding the Probe next to the position sensors, which relative positions between the individual support members determine, in addition with Drives provided to the carrier members actively relocate relative to each other.

Im Vergleich zu handgeführten Koordinatenmeßsystemen sind derartige automatische Meßsysteme wesentlich aufwendiger, da die Trägerglieder neben ihrer eigenen Masse, dem Tastkopf und den verschiedenen Positionssensoren auch die Antriebe tragen müssen. Dies führt zu einem höheren Gewicht der Anordnung insgesamt und erfordert eine entsprechend robustere und stärkere Auslegung der Trägerglieder, da beispielsweise während des Betriebs auftretende Verbiegungen die Präzision des Meßergebnisses beeinträchtigen.in the Compared to hand-held Koordinatenmeßsystemen are such automatic measuring systems much more complex, since the carrier members next to their own Earth, the probe and the various position sensors as well have to carry the drives. this leads to to a higher one Total weight of the assembly and requires a corresponding more robust and stronger Design of the support members, for example during the operation occurring bends the precision of the measurement result affect.

Es ist daher wünschenswert, den einfacheren Aufbau des handgeführten Koordinatenmeßsystems mit einer Automatisierung derart zu versehen, daß bestimmte Meßaufgaben automatisch, das heißt ohne Handführung des Benutzers, durchgeführt werden können.It is therefore desirable the simpler structure of the hand-held coordinate measuring system to be provided with an automation such that certain measurement tasks automatically, that is without hand guide of the user can be.

US 4,653,011 schlägt hierzu vor, ein handgeführtes Koordinatenmeßsystem durch einen Bewegungsroboter zu ergänzen, der eine mit der Werkstückbasis fest verbundene Roboterbasis aufweist, und der mehrere motorisierte Antriebsglieder aufweist, von denen eines an den Tastkopf des handgeführten Koordinatenmeßgeräts gekoppelt wird, um diesen relativ zur Werkstückbasis zu verlagern. Dieser Roboter ersetzt damit den Benutzer, wobei der Roboter Bewegungsbefehle von einer Computersteuerung erhält, in welcher die auszuführenden Bewegungen des Tastkopfs vorab gespeichert wurden. Hierbei ist das handgeführte Koordinatenmeßgerät ein xyz-Koordinatenmeßgerät, das heißt relativ zu einem mit der Basis fest verbundenen Basis-Trägerglied ist ein zweites Trägerglied in einer y-Richtung translatorisch verlagerbar. Das zweite Trägerglied trägt ein drittes Trägerglied, welches relativ zu dem zweiten Trägerglied in einer x-Richtung translatorisch verlagerbar ist, und das dritte Trägerglied trägt ein viertes Trägerglied, welches zu dem dritten Trägerglied in einer z-Richtung translatorisch verlagerbar ist. An dem vierten Trägerglied ist schließlich der Tastkopf gehaltert. Der Roboter als Antriebssystem weist hingegen eine von dem xyz-System verschiedene Konfiguration auf: hier ist ein Basis-Antriebsglied mit der Werkstückbasis fest verbunden und ein zweites Antriebsglied ist an dem Basisantriebsglied in der z-Richtung translatorisch verlagerbar und gleichzeitig um eine z-Achse verschwenkbar. Ein drittes Antriebsglied ist relativ zu dem zweiten Antriebsglied translatorisch verlagerbar und trägt ein viertes Antriebsglied, welches relativ zu dem dritten Antriebsglied um die z-Achse verschwenkbar ist und gleichzeitig an den Tastkopf gekoppelt ist. US 4,653,011 proposes for this purpose to supplement a hand-held coordinate measuring by a moving robot having a robot base fixed to the workpiece base, and having a plurality of motorized drive links, one of which is coupled to the probe of the hand-held coordinate to move relative to the workpiece base. This robot thus replaces the user, the robot receiving movement commands from a computer control in which the movements of the probe to be executed have been stored in advance. Here, the hand-held coordinate is an xyz coordinate, that is, relative to a base fixedly connected to the base carrier member is a second carrier member in a y-direction translationally displaceable. The second carrier member carries a third carrier member, which is translationally displaceable relative to the second carrier member in an x-direction, and the third carrier member carries a fourth carrier member, which is translationally displaceable to the third carrier member in a z-direction. At the fourth carrier member finally the probe is held. The robot as a drive system, however, has a different configuration from the xyz system: here a base drive member with the workpiece base is firmly connected and a second drive member is translationally displaceable on the base drive member in the z-direction and at the same time pivotable about a z-axis , A third drive member is translationally displaceable relative to the second drive member and carries a fourth drive member, which is pivotable relative to the third drive member about the z-axis and is simultaneously coupled to the probe.

Aus DE 42 07 661 C2 ist ein Koordinatenmeßsystem bekannt, bei welchem ein Antriebssystem an ein Koordinatenmeßgerät gekoppelt ist. Hierbei umfaßt das Koordinatenmeßgerät ein erstes und ein zweites Trägerglied für einen Tastkopf, und das Antriebssystem umfaßt wenigstens ein erstes und ein zweites Antriebsglied, wobei sich in einer Mehrzahl von Relativpositionen zwischen einem Tastkopf und einer Werkstückbasis das erste Antriebsglied sich im wesentlichen parallel zu dem ersten Trägerglied erstreckt und das zweite Antriebsglied sich im wesentlichen parallel zu dem zweiten Antriebsglied erstreckt und wobei jeweils das erste Antriebsglied an das erste Trägerglied gekoppelt ist und das zweite Antriebsglied an das zweite Trägerglied gekoppelt ist.Out DE 42 07 661 C2 a coordinate measuring system is known in which a drive system is coupled to a coordinate measuring machine. Here, the coordinate measuring machine comprises a first and a second support member for a probe, and the drive system comprises at least a first and a second drive member, wherein in a plurality of relative positions between a probe and a workpiece base, the first drive member is substantially parallel to the first carrier extending member and the second drive member extends substantially parallel to the second drive member and wherein in each case the first drive member is coupled to the first carrier member and the second drive member is coupled to the second carrier member.

Es hat sich gezeigt, daß bei diesem herkömmlichen Koordinatenmeßsystem erreichbare Meßgenauigkeiten im Vergleich zu einem handgeführten Betriebsmodus desselben dann limitiert sind, wenn das Antriebssystem an dem Meßkopf gekoppelt ist.It has been shown that at this conventional coordinate measurement achievable measuring accuracies compared to a hand-held Operating mode thereof are then limited when the drive system on the measuring head is coupled.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordinatenmeßsystem vorzuschlagen, welches ein wenigstens teilweise handgeführtes Koordinatenmeßgerät und ein Antriebs system umfaßt, welches mit dem Tastkopf oder einem der Trägerglieder des Tastkopfs lösbar koppelbar ist und welches in einem Betriebsmodus, bei dem das Antriebssystem an den Tastkopf bzw. das Trägerglied gekoppelt ist, eine vergleichsweise erhöhte Meßgenauigkeit aufweist.It It is an object of the present invention to provide a coordinate measuring system to propose, which is an at least partially hand-held coordinate and a Drive system includes which releasably coupled to the probe or one of the support members of the probe is and which in an operating mode in which the drive system the probe or the carrier member coupled, has a comparatively increased measurement accuracy.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Koordinatenmeßsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.to solution This object is achieved by a coordinate measuring system proposed with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims Are defined.

Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Verwendung eines Antriebssystems in Kombination mit einem Koordinatenmeßgerät gemäß Anspruch 10 vorgeschlagen.to solution The object is also a use of a drive system in Combination proposed with a coordinate measuring machine according to claim 10.

Zur Lösung dieser Aufgabe haben die Erfinder erkannt, daß bei dem aus US 4,653,011 bekannten Koordinatenmeßsystem der von dem Koordinatenmeßgerät völlig separate Aufbau des Antriebssystems nachteilig ist. Aufgrund der unterschiedlichen Geometrien der Antriebsglieder des Antriebssystems einerseits und der Trägerglieder des Koordinatenmeßgeräts andererseits entsprechen Bewegungen der Antriebsglieder des Antriebssystems nicht korrespondierenden ähnlichen Bewegungen der Trägerglieder des Koordinatenmeßgeräts. werden beispielsweise lediglich zwei Antriebsglieder des Antriebssystems relativ zueinander verlagert, so kann dies eine Verlagerung von drei Trägergliedern relativ zueinander zur Folge haben. Hierdurch werden Verbiegungen bzw. Deformationen von Komponenten des Koordinatenmeßgeräts erzeugt, welche von Deformationen, die während des handgeführten Betriebsmodus auftreten, charakteristisch verschieden sind und schließlich die Meßgenauigkeit limitieren.To solve this problem, the inventors have recognized that in the US 4,653,011 known coordinate measuring system of the coordinate measuring device completely separate structure of the drive system is disadvantageous. Due to the different geometries of the drive members of the drive system on the one hand and the support members of the coordinate, on the other hand correspond movements of the drive members of the drive system not corresponding similar movements of the support members of the coordinate. For example, if only two drive links of the drive system are displaced relative to one another, this can result in a displacement of three carrier links relative to one another. As a result, deflections or deformations of components of the coordinate are generated, which are characterized by deformations that occur during the hand-held operating mode, characteristically different and ultimately limit the accuracy.

Entsprechend ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß wenigstens Teile des Antriebssystems mit einer ähnlichen Geometrie ausgelegt sind, wie entsprechende Teile des Koordinatenmeßgeräts.Corresponding is provided according to the invention, that at least Parts of the drive system designed with a similar geometry are like corresponding parts of the coordinate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Koordinatenmeßgerät wenigstens ein erstes und ein zweites Trägerglied, deren Relativposition durch einen entsprechenden Positionssensor erfaßt wird, und das Antriebssystem umfaßt wenigstens ein erstes und ein zweites Antriebsglied, deren Relativposition durch einen entsprechenden Antrieb änderbar ist. Hierbei erstreckt sich dann das erste An triebsglied im wesentlichen parallel zu dem ersten Trägerglied, und das zweite Antriebsglied erstreckt sich im wesentlichen parallel zu dem zweiten Trägerglied, wobei dies in mehreren, insbesondere im wesentlichen in sämtlichen, Betriebsstellungen des Koordinatenmeßsystems der Fall ist.According to one preferred embodiment, the coordinate measuring machine comprises at least a first and a second carrier member, whose relative position is detected by a corresponding position sensor, and the drive system comprises at least a first and a second drive member whose relative position can be changed by a corresponding drive. This extends then the first to drive member substantially parallel to the first carrier member, and the second drive member extends substantially parallel to the second carrier member, this being done in several, in particular substantially all, Operating the coordinate measuring system is the case.

Hierbei verursacht eine Änderung der Relativposition zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebsglied aufgrund einer Betätigung des Antriebs eine Verlagerung des ersten und des zweiten Trägerglieds relativ zueinander, wobei die übrigen Trägerglieder im wesentlichen nicht relativ zueinander verlagert werden.in this connection causes a change the relative position between the first and the second drive member due to an operation the drive a displacement of the first and the second carrier member relative to each other, with the rest support members essentially not displaced relative to each other.

Vorzugsweise umfaßt der Antrieb hierbei eine Rutschkupplung zur Ankopplung an das erste oder/und das zweite Antriebsglied.Preferably comprises the drive here a slip clutch for coupling to the first and / or the second drive member.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to drawings. in this connection shows:

1 ein Koordinatenmeßgerät eines erfindungsgemäßen Koordinatenmeßsystems, wobei ein anhand der 2 näher erläutertes Antriebssystem für das Koordinatenmeßgerät in 1 nicht dargestellt ist, und 1 a coordinate measuring machine of a coordinate measuring system according to the invention, wherein a reference to the 2 closer explained drive system for the coordinate in 1 not shown, and

2 eine Teilansicht des Koordinatenmeßsystems der 1, wobei das an das Koordinatenmeßgerät angekoppelte Antriebssystem dargestellt ist. 2 a partial view of the coordinate measuring the 1 , wherein the coupled to the coordinate measuring machine drive system is shown.

Ein erfindungsgemäßes Koordinatenmeßsystem umfaßt ein Koordinatenmeßgerät, welches ein wenigstens teilweise handgeführtes Koordinatenmeßgerät ist, sowie ein Antriebssystem für das Koordinatenmeßgerät, um Bewegungen eines Tastkopfs des Koordinatenmeßgeräts automatisiert anzutreiben.One Coordinate measuring system according to the invention comprises a coordinate measuring machine, which a at least partially hand-held Coordinate measuring machine is as well a drive system for the coordinate measuring machine to movements a probe of the coordinate to drive automatically.

In 1 ist ein Koordinatenmeßgerät 1 schematisch dargestellt, welches Teil eines solchen Koordinatenmeßsystem ist, wobei allerdings in 1 das Antriebssystem der Übersichtlichkeit halber und zur Erleichterung der Erläuterung des Koordinatenmeßgeräts 1 nicht eingetragen ist.In 1 is a coordinate measuring machine 1 schematically represented, which is part of such a coordinate measuring system, however, in 1 the drive system for clarity and to facilitate the explanation of the coordinates meter 1 is not registered.

Das Koordinatenmeßgerät 1 umfaßt einen auf einem Boden einer Werkstatt oder dergleichen anordnenbaren Sockel 3, welcher einen Tisch 5 als Werkstückbasis zur Halterung eines Werkstücks 7 trägt. Koordinaten einer Oberfläche 9 des Werkstücks 7 sollen in einer Meßaufgabe vermessen werden. Hierzu wird eine beispielsweise als Rubinkugel ausgeführte Spitze 11 eines Taststifts 13 in Berührungskontakt mit einer Mehrzahl von Oberflächenpunkten der Oberfläche 9 gebracht. Bei einem jeden Oberflächenkontakt führt eine Steuerung 15 Meßsignale einer Mehrzahl von nachfolgend erläuterten Sensoren zusammen und ermittelt daraus Koordinaten des entsprechenden Oberflächenpunktes in einem geeigneten Koordinatensystem (xyz) und übermittelt diese an einen Rechner 17.The coordinate measuring machine 1 comprises a base which can be arranged on a floor of a workshop or the like 3 which is a table 5 as a workpiece base for holding a workpiece 7 wearing. Coordinates of a surface 9 of the workpiece 7 should be measured in a measuring task. For this purpose, a running example as a ruby ball tip 11 a stylus 13 in contact with a plurality of surface points of the surface 9 brought. With every surface contact leads a control 15 Measurement signals of a plurality of sensors explained below together and determines therefrom coordinates of the corresponding surface point in a suitable coordinate system (xyz) and transmits them to a computer 17 ,

Hierzu umfaßt das Koordinatenmeßgerät 1 eine Kette von Trägergliedern, welche einen Tastkopf 17 relativ zu der Werkstückbasis tragen, der wiederum den Taststift 13 haltert und einen Berührungskontakt der Tastspitze 11 mit der Werkstückoberfläche 9 registriert und an die Steuerung 15 übermittelt.This includes the coordinate 1 a chain of support members containing a probe 17 relative to the workpiece base, which in turn supports the stylus 13 holds and a touch contact of the probe tip 11 with the workpiece surface 9 registered and sent to the controller 15 transmitted.

Grundlegende Details des Koordinatenmeßgeräts 1 sind bereits in US 5,396,712 und US 5,909,938 beschrieben, deren Offenbarung in die vorliegende Anmeldung durch Inbezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird. Eine Beschreibung des Koordinatenmeßgeräts 1 erfolgt hier lediglich soweit wie dies für das Verständnis der Anmeldung notwendig ist.Basic details of the coordinate measuring machine 1 are already in US 5,396,712 and US 5,909,938 whose disclosure in the present application is fully incorporated by reference. A description of the coordinate measuring machine 1 takes place here only as far as necessary for the understanding of the application.

Ein vertikales Trägerglied 21 ist fest mit dem Sockel 3 verbunden und trägt ein an dem Trägerglied 21 in z-Richtung translatorisch verlagerbares Trägerglied 23. Zur Verlagerung des Glieds 23 in z-Richtung umfaßt das Koordinatenmeßgerät 1 einen von der Steuerung 15 angesteuerten Motor 25, der über ein Getriebe 27 eine in z-Richtung sich erstreckende Spindel 29 dreht. Durch Drehung der Spindel wird das vertikal verlagerbare Glied 23 in z-Richtung bewegt, wobei eine Position des Glieds 23 in z-Richtung durch einen Sensor 31 erfaßt und an die Steuerung 15 übermittelt wird. Der Sensor 31 ist an dem Glied 23 festgemacht, und liest eine Position eines an dem vertikalen Glied 21 festgemachten Maßstabs 33 ab.A vertical support member 21 is stuck to the socket 3 connected and carries on the support member 21 in the z-direction translationally displaceable carrier member 23 , To shift the limb 23 in the z-direction includes the coordinate 1 one from the controller 15 controlled motor 25 that has a gearbox 27 a spindle extending in the z-direction 29 rotates. By rotation of the spindle is the vertically displaceable member 23 moved in the z direction, with a position of the limb 23 in the z direction by a sensor 31 detected and sent to the controller 15 is transmitted. The sensor 31 is on the limb 23 moored, and reads a position of one on the vertical link 21 fixed scale 33 from.

Wenn ein Benutzer den Taststift 13 erfaßt und nach oben drückt, wird dies von dem Tastkopf 17 erfaßt und ein entsprechendes Signal wird an die Steuerung 15 übermittelt, worauf diese den Motor 25 ansteuert, um das vertikal verlagerbare Glied 23 an dem Basisträgerglied 21 nach oben zu verlagern. Umgekehrt wird ein Erfassen und Drücken des Taststifts 13 nach unten von dem Tastkopf ebenfalls erfaßt, und die Steuerung 15 steuert den Motor 25 derart an, daß das Glied 23 nach unten verlagert wird.When a user releases the stylus 13 detected and pushed up, this is from the probe 17 detected and a corresponding signal is sent to the controller 15 transmitted, whereupon this the engine 25 controls to the vertically displaceable member 23 on the base support member 21 to shift upwards. Conversely, a detection and pressing of the stylus 13 down from the probe also detected, and the controller 15 controls the engine 25 such that the member 23 is shifted down.

An dem Trägerglied 23 ist ein erstes verschwenkbares Trägerglied 35 um eine Drehachse 37 verschwenkbar gehaltert. Mit dem ersten verschwenkbaren Glied 35 ist eine Skalenscheibe 39 fest verbunden, deren Umfangsposition bezüglich der Schwenkachse 37 und dem Glied 23 durch einen Sensor 41 erfaßt und als ein an die Steuerung 15 übermitteltes Meßsignal repräsentiert ist.On the support member 23 is a first pivotable carrier member 35 around a rotation axis 37 pivotally supported. With the first pivotable link 35 is a scale disk 39 firmly connected, the circumferential position with respect to the pivot axis 37 and the limb 23 through a sensor 41 detected and as one to the controller 15 transmitted measuring signal is represented.

An dem ersten verschwenkbaren Trägerglied 35 ist ein zweites verschwenkbares Trägerglied 43 um eine zu der Schwenkachse 37 parallel versetzte Schwenkachse 45 verschwenkbar gehaltert, wobei des zweite verschwenkbare Glied 43 schließlich den Tastkopf 17 trägt. Eine Skalenscheibe 47 ist wiederum fest mit dem zweiten verdrehbaren Trägerglied 43 verbunden, und eine Schwenkposition des ersten verschwenkbaren Trägerglieds 35 relativ zu dem zweiten verschwenkbaren Trägerglied 43 wird durch einen an dem Glied 35 festgemachten Sensor 49 erfaßt und ebenfalls an die Steuerung 15 übermittelt.At the first pivotable support member 35 is a second pivotable support member 43 one to the pivot axis 37 parallel offset pivot axis 45 pivotally supported, wherein the second pivotable member 43 finally the probe 17 wearing. A scale disk 47 is in turn fixed to the second rotatable support member 43 connected, and a pivot position of the first pivotable support member 35 relative to the second pivotable support member 43 is by one on the limb 35 moored sensor 49 detected and also to the controller 15 transmitted.

Aus den von den Sensoren 31, 41 und 49 übermittelten Meßsignalen kann die Steuerung 15 somit nach geeigneter Kalibrierung die Position der Tastspitze 11 in dem Koordinatensystem errechnen. Der Benutzer kann somit den Taststift 13 mit der Hand ergreifen und die Tastspitze an mehreren Positionen der Oberfläche in Berührkontakt mit derselben bringen. Diese Berührkontakte werden von dem Tastkopf 17 erfaßt und zusammen mit den jeweiligen Koordinaten der Position von der Steuerung 15 an den Rechner übermittelt, der diese speichert.From the ones from the sensors 31 . 41 and 49 transmitted measuring signals, the controller 15 thus, after suitable calibration, the position of the probe tip 11 in the coordinate system. The user can thus use the stylus 13 Grasp with the hand and bring the probe tip in several positions of the surface in touching contact with the same. These touch contacts are from the probe 17 detected and together with the respective coordinates of the position of the controller 15 transmitted to the computer that stores them.

Mit dem erfindungsgemäßen Koordinatenmeßsystem ist es möglich, diese Positionen auf der Oberfläche 9 wiederholt automatisiert anzufahren oder an einem weiteren im wesentlichen identischen Werkstück die entsprechenden Positionen automatisiert anzufahren. Hierzu umfaßt das Koordinatenmeßsystem 52 ein Antriebssystem 51, wie dies in 2 dargestellt ist.With the coordinate measuring system according to the invention it is possible, these positions on the surface 9 repeatedly approached automatically or automatically approach the corresponding positions on another substantially identical workpiece. This includes the coordinate measuring system 52 a drive system 51 like this in 2 is shown.

Das Antriebssystem 51 umfaßt ein mit dem Trägerglied 23 fest verbundenes Antriebsglied 53, welches ein Antriebsglied 55 um eine Schwenkachse 57 verschwenkbar haltert. Die Schwenkachse 57 des Antriebssystems 51 fluchtet im wesentlichen mit der Schwenkachse 37 des Koordinatenmeßgeräts. Ein von dem Computer 17 angesteuerter Motor 58 ist vorgesehen, um Antriebskraft zur Verschwenkung der beiden Antriebsglieder 53 und 55 um die Schwenkachse 57 auf das Glied 55 über einen Antriebsriemen 59 und eine Riemenscheibe 61 zu übertragen.The drive system 51 includes a with the support member 23 firmly connected drive member 53 which is a drive member 55 around a pivot axis 57 pivotally holds. The pivot axis 57 of the drive system 51 Aligns substantially with the pivot axis 37 of the coordinate measuring machine. One from the computer 17 controlled motor 58 is provided to drive power for pivoting the two drive links 53 and 55 around the pivot axis 57 on the limb 55 via a drive belt 59 and a pulley 61 transferred to.

An das Antriebsglied 55 ist ein Antriebsglied 63 um eine Schwenkachse 65 verschwenkbar angelenkt, wobei die Schwenkachse 65 des Antriebssystems 51 mit der Schwenkachse 45 des Koordinatenmeßgeräts im wesentlichen fluchtet. Ein von dem Computer 17 angesteuerter Antriebsmotor 67 ist vorgesehen, um eine Schwenkposition der Antriebsglieder 55 und 63 relativ zueinander um die Schwenkachse 65 zu ändern. Hierzu überträgt der Antriebsmotor 67 seine Antriebskraft über einen Antriebsriemen 69 auf eine zu der Schwenkachse 57 konzentrische Riemenscheibe 71, welche mit einer Riemenscheibe 73 gekoppelt ist, die wiederum die Antriebskraft über einen Antriebsriemen 75 weiter überträgt auf eine an dem Antriebsglied 55 gehalterte und mit dem Antriebsglied 63 drehfest verbundene Antriebsscheibe 77.To the drive member 55 is a drive member 63 around a pivot axis 65 pivoted articulated, wherein the pivot axis 65 of the drive system 51 with the pivot axis 45 of the coordinates measuring device substantially aligned. One from the computer 17 driven drive motor 67 is provided to a pivot position of the drive links 55 and 63 relative to each other about the pivot axis 65 to change. For this purpose, the drive motor transmits 67 its driving force via a drive belt 69 on one to the pivot axis 57 concentric pulley 71 , which with a pulley 73 coupled, in turn, the driving force via a drive belt 75 further transmits to a on the drive member 55 supported and with the drive member 63 rotatably connected drive pulley 77 ,

An einem der Schwenkachse 65 gegenüberliegenden Ende des Antriebsglieds 63 ist an diesem ein Gestänge 81 befestigt, welches mit einem Flansch 83 des Taststifts 13 lösbar gekoppelt ist.At one of the pivot axis 65 opposite end of the drive member 63 is a linkage to this 81 attached, which with a flange 83 of the stylus 13 is releasably coupled.

In 2 ist die Situation dargestellt, in der das Gestänge 81 an den Flansch 83 gekoppelt ist und damit auch das Antriebssystem 51 an das Koordinatenmeßgerät 1 gekoppelt ist. In diesem Betriebsmodus kann der Computer 17 die Motoren 25, 58 und 67 ansteuern, um die Tastspitze 11 in im wesentlichen jede gewünschte Position innerhalb des Meßvolumens des Koordinatenmeßgeräts 1 zu bewegen.In 2 the situation is illustrated in which the linkage 81 to the flange 83 is coupled and thus also the drive system 51 to the coordinate measuring machine 1 is coupled. In this mode of operation, the computer can 17 the motors 25 . 58 and 67 drive to the probe tip 11 in substantially any desired position within the measuring volume of the coordinate 1 to move.

Insbesondere kann der Computer 17 damit die Tastspitze 11 gemäß einem vorab gespeicherten und beispielsweise in einem Lernmodus des Systems erarbeiteten Programm an eine Mehrzahl von Oberflächenpunkten des Werkstücks 7 fahren und dort bei Berührkontakt zwischen Tastspitze und Oberfläche die Positionen, an denen der Berührkontakt schließlich stattfindet, über die Sensoren 31, 41 und 49 mit hoher Präzision bestimmen.In particular, the computer can 17 so that the tip of the probe 11 according to a pre-stored and, for example, in a learning mode of the system developed program to a plurality of surface points of the workpiece 7 drive there and at touch contact between stylus tip and surface, the positions at which the contact finally takes place, via the sensors 31 . 41 and 49 determine with high precision.

Hierzu sind an die mechanische Präzision des Koordinatenmeßgeräts hohe Anforderungen gestellt. Dies entspricht hohen Anforderungen an die Starrheit der Trägerglieder 23, 35 und 43, an die Präzision der Gelenke zwischen diesen Trägergliedern und auch an die Präzision der Sensoren 49 und 39.For this purpose, high demands are placed on the mechanical precision of the coordinate. This corresponds to high demands on the rigidity of the carrier members 23 . 35 and 43 , to the precision of the joints between these support members and also to the precision of the sensors 49 and 39 ,

An das Antriebssystem 51 sind im Vergleich hierzu wesentlich geringere Präzisionsanforderungen gestellt. So ist es lediglich notwendig, daß die Achsen 57 und 65 im wesentlichen fluchten.To the drive system 51 Compared to this, much lower precision requirements are made. So it is only necessary that the axes 57 and 65 essentially aligned.

In den Antriebsscheiben 61, 71, 73 und 77 können weiterhin Rutschkupplungen vorgesehen sein, um ein Durchrutschen des Antriebs dann zu gestatten, wenn eine unbeabsichtigte Kollision des Taststifts 13 oder einer anderen Komponente des Koordinatenmeßgeräts 1 mit einem Werkstück oder dergleichen auftritt. Eine solche Rutschkupplung dient dann dem Schutz des Koordinatenmeßgeräts.In the drive pulleys 61 . 71 . 73 and 77 Furthermore, slip clutches may be provided to allow slippage of the drive then, if an accidental collision of the stylus 13 or another component of the coordinate measuring machine 1 occurs with a workpiece or the like. Such a slip clutch then serves to protect the coordinate.

Zur Erhöhung einer Präzision des Antriebs, welche aufgrund des Einsatzes der Antriebsriemen 59, 69, 75 limitiert ist, ist es weiterhin möglich, daß separate Drehstellungssensoren vorgesehen sind, um eine relative Verschwenkposition zwischen den Antriebsgliedern 53 und 55 bzw. 55 und 63 zu registrieren. Derartige Drehstellungssensoren brauchen allerdings nicht eine derart hohe Genauigkeit auf weisen wie dies für die Sensoren 49 und 41 für die Erreichung einer gewünschten Meßgenauigkeit erforderlich ist.To increase a precision of the drive, which due to the use of the drive belt 59 . 69 . 75 is limited, it is also possible that separate rotary position sensors are provided to a relative pivoting position between the drive members 53 and 55 respectively. 55 and 63 to register. However, such rotary position sensors do not need to have such a high accuracy as that for the sensors 49 and 41 is required to achieve a desired measurement accuracy.

Zusammenfassend wird eine Kombination aus einem wenigstens teilweise handgeführten Koordinatenmeßgerät und einem Antriebssystem 51 für das Koordinatenmeßgerät 1 vorgeschlagen, wobei das Antriebssystem hinsichtlich einiger Komponenten 55, 63 desselben eine Geometrie aufweist, welche einer Geometrie von wenigstens einigen Komponenten des Koordinatenmeßgeräts 35, 43 entspricht.In summary, a combination of an at least partially handheld coordinate measuring machine and a drive system 51 for the coordinate measuring machine 1 proposed, wherein the drive system in terms of some components 55 . 63 it has a geometry which corresponds to a geometry of at least some components of the coordinate measuring machine 35 . 43 equivalent.

Claims

Coordinate measuring system ( 1 ), comprising: a coordinate measuring machine comprising: - a workpiece base ( 5 ) for holding a workpiece to be scanned ( 7 ), - a probe ( 17 ) for touching the workpiece, - a plurality of relatively displaceable support members ( 21 . 23 . 35 . 43 ), of which a basic ( 21 ) relative to the workpiece holder ( 5 ) and a head support member ( 43 ) the probe ( 17 ), and - at least one position sensor ( 31 . 41 . 49 ) for generating a relative position between a first support member ( 35 ) and a second carrier member ( 43 ) of the plurality of carrier members ( 21 . 23 . 35 . 43 ) representing measuring signal, and a drive system ( 51 ) comprising: - a plurality of relatively movable drive members ( 53 . 55 . 63 ), of which a head drive member ( 63 ) with the probe ( 17 ) or one of the carrier members ( 43 ) releasably coupled, and - at least one drive ( 58 . 67 ) for changing a relative position between a first drive member ( 55 ) and a second drive member ( 63 ) of the plurality of drive links ( 53 . 55 . 63 ), whereby, with the probe ( 17 ) or the carrier member ( 43 ) coupled head drive member ( 63 ), in a plurality of relative positions between the probe head ( 17 ) and workpiece base ( 7 ) the first drive member ( 55 ) parallel to the first support member ( 35 ) and the second drive member ( 63 ) parallel to the second carrier member ( 43 ) and wherein the first drive member ( 53 ) relative to the first carrier member ( 23 ) is fixed, characterized in that the second drive member ( 55 ) with the second carrier member ( 35 ) is not directly connected.

coordinate measurement according to claim 1, wherein the drive on the one hand with the first carrier member and on the other hand with the second carrier member is coupled to the relative position between the first support member and the second carrier member to change.

Coordinate measuring system according to claim 1 or 2, wherein the first drive member ( 55 ) and the first carrier member ( 35 ) are separate components from each other and / or wherein the second drive member ( 63 ) and the second carrier member ( 43 ) are separate components from each other.

Coordinate measuring system according to one of claims 1 to 3, wherein, with the probe head ( 17 ) or the carrier member ( 43 ) not coupled head drive member ( 63 ); the first and the second carrier member ( 43 . 35 ) are substantially freely displaceable relative to each other.

Coordinate measuring system according to one of claims 1 to 4, wherein the first support member and the second support member by a support joint with a first pivot axis ( 37 . 45 ) are coupled together and the first drive member and the second drive member by a drive joint with a second pivot axis ( 57 . 65 ) are coupled together and wherein the first pivot axis ( 37 . 45 ) and the second pivot axis ( 57 . 65 ) are substantially aligned with each other.

Coordinate measuring system according to one of claims 1 to 5, wherein one of the drive members ( 55 ) with none of the carrier members ( 21 . 23 . 35 . 43 ) is directly connected.

coordinate measurement according to one of the claims 1 to 6, wherein the drive with the first and / or with the second Drive member is coupled by means of a slip clutch.

coordinate measurement according to one of the claims 1 to 7, wherein the drive system associated with the drive Sensor for generating a relative position between a first Drive member and a second drive member representing measuring signal includes.

coordinate measurement according to claim 8, wherein a position resolution of the sensor of the drive system is less than that of the position sensor of the coordinate.

Use of a drive system which - a plurality of relatively displaceable drive members, and - at least a drive to change a relative position between a first drive member and a second drive member of the plurality of drive members, includes, in combination with a coordinate measuring machine, which - a workpiece base for holding a workpiece to be scanned, - A probe for touching of the workpiece, - a plurality of relatively displaceable support members, one of which Base support member relative to the workpiece holder is fixed and a head support member carries the probe, and - at least a position sensor for generating a relative position between a first carrier member and a second carrier member the majority of carrier members representing measurement signal, includes, wherein a head drive member with the probe or one of the drive links is coupled such that in a plurality of relative positions between probe and workpiece base the first drive member is parallel to the first carrier member extends and the second drive member is parallel to the second support member extends characterized in that the second drive member not directly with the second carrier member is coupled.