DE19545802A1 - Meßvorrichtung - Google Patents

Description

In der spanabhebenden und spanlosen Bearbeitung von Werkstücken fällt eine Vielzahl von Meß- und Kontrollaufgaben an. Beispielsweise müssen die Schneiden/Schneidkanten von nach ihrem Betriebseinsatz nachgeschlif­ fenen Werkzeugen regelmäßig wieder überprüft und ausgemessen oder in ihrer Position zur Werkzeugaufnahme neu eingestellt werden, um gleichblei­ bende Fertigungsqualität zu gewährleisten. Darüberhinaus werden von vor­ gefertigten Werkstücken bekannte Maße aufgenommen, die einem nachfol­ genden Bearbeitungs- oder Montageschritt als Bezugswert zugrundegelegt werden.

Für solche Meß- und Prüfaufgaben werden bereits spezielle Meßgeräte an­ geboten, die jeweils bestimmten Meßzwecken dienen. Es sind zum einen Geräte zum Messen und Einstellen von Werkzeugen und zum anderen Gerä­ te zum Ausmessen/Prüfen bearbeiteter Werkstücke bekannt. Darüber hinaus gibt es zusätzliche Meß- und Prüfgeräte für bestimmte Aufgaben, wie zum Vermessen von Formelektroden für Erodiermaschinen, zum Kontrollieren nachgeschliffener Werkzeuge, zur Überprüfung des Rund- und Planlaufs eines Werkstückes, zum Ausmessen von Werkstück-Konturen oder - Oberflächen oder auch zum Nachinessen von Prüfmitteln (z. B. Nonius, Schieblehre). Die Vielfalt bekannter Meßgeräte ist auch dadurch bedingt, daß bei einer grundsätzlichen Typenart von Meß- und Einstellgeräten die Schneidkante des zu untersuchenden Werkzeuges von vornherein auf eine Bezugsachse ausgerichtet ist und somit die Meßapparatur nur in zwei Ko­ ordinatenachsen einstellbar zu sein braucht, während andererseits auch dreidimensional einstellbare Koordinatenmeßgeräte üblich sind, mit denen z. B. die Kontur eines Werkstuckes abgetastet bzw. vermessen wird.

Die im Prinzip notwendige Anschaffung mehrerer unterschiedlicher Meßge­ räte verlangt von den Betrieben hohe Investitionskosten vor allem unter Be­ rücksichtigung der Tatsache, daß die einzelnen Meßgeräte jeweils nur weni­ ge Stunden oder gar Minuten täglich im Einsatz sind. Dennoch ist es im Zu­ ge einer gesteigerten Qualitätssicherung erforderlich, einen derartigen Gerä­ tepark verfügbar zu haben, denn bei Verbindlichkeit der Vorschriften nach ISO 9000 wird es für jeden Betrieb unerläßlich, seine Produkte zu zertifizie­ ren, um wettbewerbsfähig anbieten zu können. Abgesehen davon, daß Mit­ tel- und Kleinbetriebe mit dem Erwerb der für die vielen unterschiedlichen Prüf- und Meßaufgaben notwendigen Meßgeräte finanziell überfordert wä­ ren, fehlt es den kleineren Betrieben oftmals schon am Platz, mehrere Spe­ zial-Geräte, frei von Schmutz, Staub, Erschütterungen und großen Tempera­ turschwankungen unterzubringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Vermeidung der vorgenannten Schwierig­ keit eine kostengünstige Meßvorrichtung anzugeben, mit der eine Vielzahl der beschriebenen Prüf-, Einstell- und Maßaufgaben durchgeführt werden kann.

Die Aufgabe wird durch eine Meßvorrichtung mit den Merkmalen nach An­ spruch 1 gelöst. Aufgrund der Vorrichtungsbasis, an der auf einem dreidi­ mensional verstellbaren Schlitten verschiedene Meßmodule gegeneinander austauschbar befestigbar/spannbar sind, kann die Meßvorrichtung einfach und schnell dem jeweils gewünschten Prüf- bzw. Meßzweck angepaßt wer­ den. Die Vorrichtung ist insofern kostengünstig und preiswert, als nur eine Vorrichtungsbasis und nur die für die Meßzwecke notwendigen Meßmodule angeschafft werden müssen. Es liegt auf der Hand, daß die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung wesentlich weniger Raum beansprucht als mehrere her­ kömmliche Meßgeräte. Mit Hilfe der Wechselbasis am Koordinatenschlit­ ten, der darauf abgestimmten Anschlußplatte an jedem Meßmodul und den gemeinsamen wechselseitig wirksamen Positionier- und Spannmitteln ist ein schneller Austausch der Meßmodule untereinander gewährleistet. Da beim Aufsetzen der jeweiligen Anschlußplatte auf die Wechselbasis gleichzeitig die in Wechselbasis und Anschlußplatte untergebrachten elektrischen Kon­ taktmittel selbsttätig miteinander in Eingriff kommen, kann sofort nach dem Spannen eines Meßmoduls mit dem Messen bzw. Einstellen begonnen wer­ den kann.

Die Meßvorrichtung ist vorteilhaft ausgestaltet, da die Wechselbasis am in der Horizontalebene verstellbaren, vertikalen Abschnitt des Koordinaten­ schlittens angeordnet ist. Dieser Aufbau ermöglicht eine optimale Bewe­ gungsfreiheit für das jeweilige Meßmodul und eine einfache Bedienung.

Entsprechend einem anderen Merkmal kann an der Wechselbasis eine Hal­ teeinrichtung angeordnet sein, mit der die Anschlußplatte des Meßmoduls an der Wechselbasis kraftunterstützt festlegbar und lösbar ist. Auf diese Weise wird der Wechsel der Meßmodule zusätzlich vereinfacht und automatisiert, so daß die notwendigen Handhabungen von einer Person einfach und inner­ halb kürzester Zeit durchführbar sind.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung können für Werk­ zeuge mit Werkzeughalter in der Aufnahmeeinrichtung Zugelemente ange­ ordnet sein, die das Werkzeug während des Meßvorgangs in der Aufnah­ meeinrichtung einspannen. Dadurch befindet sich das Werkzeug in der Auf­ nahmeeinrichtung unter denselben Bedingungen, wie sie auch beim Einsatz in der Werkzeugmaschine herrschen, und die so erzielten Meßergebnisse gewährleisten eine maximale Genauigkeit.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Meßvorrichtung kann die Aufnahmeeinrichtung aus einem Hochgenauigkeitsspindelstock bestehen. Durch Anwendung einer auf optimalen Rund- und Planlauf ausgelegten Auf­ nahmeeinrichtung lassen sich hochgenaue Rund- und Planlaufuntersuchun­ gen durchführen. Auch lassen sich die auszumessenden Werkzeugkanten am Spindelstock einfach in die Meßebene drehen, ohne daß die Anfangsstellung des Werkzeugs in der Aufnahmeeinrichtung sich auf das Meßergebnis aus­ wirkt.

Wenn die Aufnahmeeinrichtung auch als Wechselstation, eventuell mit Re­ volversystem, ausgeführt wird, läßt sich die Meßvorrichtung besonders schnell an zu vermessende Objekte und deren unterschiedliche Haltemög­ lichkeiten anpassen, womit ihre Vielseitigkeit noch erweitert wird.

Erfindungsgemäß kann die Aufnahmeeinrichtung so an der Vorrichtungsba­ sis angeordnet sein, daß die dadurch für Vermessungen gebildete Be­ zugsachse vertikal oder horizontal in Längsrichtung der Vorrichtungsbasis ausgerichtet ist. Durch diese alternativen Bauweisen läßt sich die Meßvor­ richtung weiter an Kundenwünsche bzw. spezielle Anwendungen anpassen.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist vorteilhaft auch dadurch weiter­ gebildet, daß bei vertikal ausgerichteter Aufnahmeeinrichtung in diese ein Meßtisch einspannbar ist, der auf seiner Unterseite einen senkrecht zur Ti­ schebene ausgerichteten Werkzeughalter aufweist. Ein derartiger Meßtisch z. B. aus Metall oder Hartgestein dient einerseits als neutraler Hintergrund bei optischen Vermessungen, andererseits können auf ihm beliebig geformte Werkstücke zum Vermessen fixiert werden.

Zweckmäßigerweise kann der Meßtisch eine Glasplatte aufweisen, die der­ art beleuchtet ist, daß sie als Lichtquelle einer Durchlichteinrichtung ver­ wendbar ist. Da bei üblichen Meßtischen optische Meßmethoden nur in Verbindung mit einer Auflichteinrichtung anwendbar sind, mit der nicht alle Meßaufgaben durchgeführt werden können, wird mit Hilfe einer Durch­ lichteinrichtung der Einsatzbereich des Meßtisches vergrößert.

Aufgrund der in Anspruch 10 vorgeschlagenen Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Meßvorrichtung ist der Koordinatenschlitten mit daran ange­ ordnetem Meßmodul leicht verstellbar; auch wird dadurch die Schlittenme­ chanik im vertikalen Abschnitt entlastet.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, daß dem Koordinatenschlitten Motoren zugeordnet sind, die einer CNC-gesteuerten Verstellung des Schlittens die­ nen. Mit Hilfe dieser- Maßnahme ist es neben einer vereinfachten Verstellung beispielsweise auch möglich, Prüfprogramme vollautomatisch ablaufen zu lassen. - Außerdem kann der Hochgenauigkeitsspindelstock durch einen CNC-steuerbaren Motor angetrieben sein. Beispielsweise läßt sich dadurch eine automatische Scharfstellung von Werkzeugkanten ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann auch entsprechend den Merk­ malen aus Anspruch 13 weitergebildet sein, um den Bedienungskomfort deutlich zu erhöhen. Beispielsweise können Meßvorgänge stark vereinfacht oder soweit automatisiert werden, daß sie selbsttätig ablaufen.

Wenn das Meßmodul der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Profilpro­ jektor und eine Durchlichteinrichtung aufweist, ist die damit ausgerüstete Meßvorrichtung beispielsweise als Meß- und Einstellgerät für Werkzeuge verwendbar. - Wird ein Meßmodul benutzt, das eine CCD-Kamera und eine Durchlichteinrichtung in horizontaler, quer zur Längsachse der Vorrich­ tungsbasis ausgerichteter Anordnung aufweist, lassen sich z. B. Werkzeuge einstellen und messen und auch Profile und Konturen kontrollieren. Zusätz­ lich oder alternativ kann eine Auflichteinrichtung vorgesehen sein, wodurch die so ausgerüstete Meßvorrichtung nach der Erfindung unter anderem zur Vermessung von Elektroden und Werkstücken sowie von Profilen und Konturen verwendet werden kann. - Schließt man an die Meßvorrichtung ein Meßmodul mit einem z. B. mechanisch oder induktiv übertragenden Meßta­ ster an, eignet sie sich beispielsweise zum Vermessen von Elektroden und Werkstücken, oder auch zur Prüfmittelkontrolle und für Rund- und Plan­ laufmessungen.

Eine andere Ausstattung der Meßvorrichtung sieht ein Meßmodul vor, das mit einer CCD-Kamera, mit einer Durchlichteinrichtung oder mit einer kombinierten Beleuchtungseinrichtung mit Durchlicht und Auflicht in verti­ kaler Anordnung ausgestattet ist, z. B. zum Messen und Einstellen von Werkzeugen sowie zum Messen und Kontrollieren von Profilen und nachge­ schliffenen Werkstücken.

Wird an die Meßvorrichtung nach der Erfindung ein Meßmodul angeschlos­ sen, das sowohl mit einer ersten, horizontal, quer zur Längsrichtung der Vorrichtungsbasis ausgerichteten festen Meßanordnung ausgestattet ist, die einen Projektor oder eine Kamera jeweils mit einer Durchlichteinrichtung aufweist, als auch mit einer zweiten, senkrecht zur Ausrichtung der ersten angeordneten, zwischen einer vertikalen und einer horizontalen Ausrichtung um die optische Achse der ersten verschwenkbaren Meßanordnung ausge­ stattet ist, die eine Kamera oder einen Projektor mit einer Auflichteinrich­ tung aufweist, lassen sich geschliffene Werkzeuge ausmessen und kontrol­ lieren. Zusätzlich ist es mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zusam­ men mit diesem Meßmodul möglich, außer den Standardabmessungen für Länge und Durchmesser auch Drallwinkel, Spanwinkel, Freiwinkel, Mitten­ versatz, Nutentiefe und viele andere Parameter an geschliffenen Werkzeugen (z. B. Fräswerkzeugen) auszumessen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale darstellen. Die einzelnen Merkmale, insbesondere der Ansprüche, können jeweils für sich oder in beliebiger anderer Kombination weitere Ausfürungsformen der Erfindung bilden. Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Meßgeräts nach der Erfindung mit vertikaler Bezugsachse,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit horizontaler Bezugsachse,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf einen Meßtisch für die Meßvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Wechselbasis nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Anschlußplatte nach der Erfindung und

Fig. 6 bis 10 jeweils Seitenansichten (oben) und Draufsichten (unten) ver­ schiedener Meßmodule nach der Erfindung, und

Fig. 11 zwei Seitenansichten einer speziellen Ausführungsform eines Meßmoduls nach der Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 umfaßt die Meßvorrichtung eine Vorrichtungsbasis 10, an deren linken Stirnseite ein mit einem nicht gezeigten Rechner verbunde­ nes Bedienpult 12 mit Tastatur 14 und Bildschirm 16 angeschlossen ist. Ein mit demselben Rechner verbundener Monitor 76, der in Verbindung mit ei­ ner Meßkamera arbeitet, ist gut sichtbar für die Bedienperson hinter dem allgemeinen Meßbereich beispielsweise an der Basis 10 auf einem Stativ 75 abgestützt. Am rechten Ende ist in der Vorrichtungsbasis 10 eine vertikale Aufnahmeeinrichtung 18 in Form eines Hochgenauigkeitsspindelstocks 20 angeordnet, dessen Drehachse die vertikale Bezugsachse 22 der Meßvor­ richtung bildet. Der Hochgenauigkeitsspindelstock 20 verfügt über hochge­ naue Wechselsysteme für Vorsatzhalter und Zugelemente, so daß Werk­ stücke oder Werkzeuge mit entsprechenden Halterungen exakt zur vertika­ len Bezugsachse 22 ausgerichtet eingespannt werden können.

Auf der Oberseite der Vorrichtungsbasis 10 befindet sich ein in deren Längsrichtung = X-Richtung verstellbarer Schlitten 24, der einen nach oben ragenden, quer zur X-Richtung, d. h. in Y-Richtung verstellbaren zweiten Schlitten 26 trägt, an dem schließlich ein vertikal, d. h. in der Z-Richtung verstellbarer dritter Schlitten 28 geführt ist. Die drei in durch Doppelpfeile symbolisierten X-, Y- und Z-Richtungen verstellbaren Teilschlitten 24, 26, 28 bilden einen dreidimensional verstellbaren Koordinatenschlitten 30, wo­ bei ein vertikal verstellbarer Teil-Schlitten 28 über eine Schnittstelle 34 wahlweise an ein die Geräte zur Meßdatenaufnahme (z. B. eine Durchlicht­ einrichtung mit einem Projektor 64) umfassendes Meßmodul 32 angeschlos­ sen wird.

Der so gewählte Aufbau ermöglicht jede erforderliche Beweglichkeit des jeweiligen Meßmoduls 32, so daß dessen Meßbereich, beispielsweise die optische Achse einer Kamera oder der Meßpunkt eines Meßtasters, leicht und von der Bedienperson gut übersehbar auf das zu vermessende Objekt einstellbar ist, das in Fig. 1 von einem Werkzeug 36 gebildet wird.

Entsprechend Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung mit einer Aufnahmeeinrichtung 38 in Form eines Hochgenauigkeitsspindelstocks 20 mit horizontal ausgerichteter Achse ausgestattet. Die durch die Drehachse des Spindelstockes 20 gebildete Bezugsachse 40 verläuft horizontal und in Längsrichtung zur Vorrichtungsbasis 10. Die sich dementsprechend ändern­ den Bezeichnungen der Verstellrichtungen des Koordinatenschlittens 30, sind in Fig. 2 eingetragen.

Obwohl in Fig. 1 und 2 die Aufnahmeeinrichtung 18 bzw. 38 jeweils als Einzelstation dargestellt ist, bietet es sich bei vertikaler oder horizontaler Bezugsachse 22 bzw. 40 an, die jeweilige Aufnahmeeinrichtung als Wech­ selstation auszuführen, beispielsweise als Revolverstation, bei der eine Platte, auf der mehrere gegebenenfalls unterschiedliche Aufnahmeeinrich­ tungen angeordnet sind, so um eine vertikale Achse drehbar ist, daß jede Aufnahmeeinrichtung auf eine mit der Bezugsachse zusammenfallende Ar­ beitsposition ausrichtbar ist, so daß in der Meßvorrichtung schnell nachein­ ander unterschiedliche Werkstücke oder Werkzeuge verarbeitet werden können. Eine derartige Wechselstation ist auch für Aufnahmen mit vertikaler Bezugsachse 22 realisierbar. Beispielsweise sind dazu Aufnahmeeinrichtun­ gen mit vertikaler Bezugsachse auf der Drehplatte einer Revolverstation an­ geordnet, oder man verwendet eine im vertikalen Hochgenauigkeitsspindel­ stock 20 einspannbare Drehplatte, die mehrere gleiche oder unterschiedliche durch Drehung auf die Bezugsachse 22 unsichtbare Aufnahmeeinrichtungen trägt.

Die Erfindung umfaßt gleichermaßen eine Meßvorrichtung, bei der mit Hilfe einer Wechselstation Aufnahmeeinrichtungen mit unterschiedlichen Be­ zugsachsen gegeneinander austauschbar sind, so daß je nach Bedarf mit ho­ rizontaler oder vertikaler Bezugsachse gearbeitet werden kann.

Für eine Ausführungsform der Meßvorrichtung mit vertikal eingebautem Hochgenauigkeitsspindelstock 20 ist ein Meßtisch 42 entsprechend Fig. 3 vorgesehen. Dieser trägt an seiner Unterseite eine senkrecht zur Tischebene abstehende Halterung 44 nach Art eines Steilkegel-Werkzeughalters, an dem der Meßtisch 42 im Hochgenauigkeitsspindelstock 20 einspannbar ist. Die Meßvorrichtung verfügt somit wahlweise über einen in üblicher Weise be­ nutzbaren Meßtisch 42. Beispielsweise wird ein Meßtisch 42 zum Aufspan­ nen eines auszumessendes Werkstucks benötigt, für das keine spezielle Auf­ nahmehalterung zur Verfügung steht. Für die Meßtische 42 können unter­ schiedliche Formen vorgesehen sein, beispielsweise mit einer planen Ober­ fläche, die für optische Messungen einen sich deutlich abgrenzenden Hinter­ grund bildet, oder eine Ausführung mit mehreren Gewindebohrungen oder Nuten, um dort ein auf dem Meßtisch 42 aufliegendes Werkstück zu span­ nen. Während die Meßtische üblicherweise eine Platte aus Metall oder Hartgestein aufweisen, kann auch eine Glasplatte vorgesehen sein, die zu­ sätzlich derart beleuchtbar ist, daß sie als Lichtquelle einer Durchlichtein­ richtung dient, so daß sich zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten für Werkstückvermessungen auf einem Meßtisch ergeben.

Entsprechend Fig. 1 und 2 besteht die Schnittstelle 34 am Koordinatenschlit­ ten 30 aus einer auf der Seite des in Z-Richtung (gemäß Fig. 1) verstellbaren Teilschlittens 28 fest angeordneten rechteckförmigen Wechselbasis 46 und auf der Seite des jeweils anzuschließenden Meßmoduls 32 aus einer der Wechselbasis 46 angepaßten Anschlußplatte 48, welche als Träger der ein­ zelnen im Meßmodul 32 jeweils enthaltenen Meßgeräte dient und für deren elektrische Anschlußverbindungen mit dem Rechner, Monitor 76 usw. an der Vorrichtungsbasis 10 sorgt.

Entsprechend Fig. 4 weist die Oberfläche der Wechselbasis 46 eine Mehr­ zahl senkrecht vorstehender Paßstifte 50 auf, die beim Aufsetzen einer An­ schlußplatte 48 als Positionierhilfe dienen. Außerdem enthält die Wechsel­ basis 46 im Bereich ihrer Ecken Gewindebohrungen 52, und weiterhin sind in der Oberfläche jeweils mehrere elektrische Kontakte enthaltende Buchsen 54 angeordnet. Korrespondierend dazu ist die Anschlußplatte 48 gemäß Fig. 5 mit spiegelbildlich angeordneten Paßbohrungen 56, Durchgangsbohrungen 58 und elektrischen Kontaktstiften 60 versehen, die entsprechend dem Be­ darf der auf dem jeweiligen Modul 32 angeordneten Meßmittel belegt sind.

Um das Aufsetzen der Anschlußplatte 48 auf die Wechselbasis 46 zu verein­ fachen, können die Paßstifte 50 und die Paßbohrungen 56 jeweils angefast sein. Zur Befestigung eines Meßmoduls 32 werden Schrauben 62 durch die Durchgangsbohrungen 58 der Anschlußplatte 48 geführt und in die Gewin­ debohrungen 52 der Wechselbasis 46 eingeschraubt, bis die Anschlußplatte 48 fest an der Wechselbasis 46 anliegt. Während des durch die Paßstifte 50 und Paßbohrungen 56 geführten Aufsetzvorgangs werden gleichzeitig die Kontaktstifte 60 der Anschlußplatte 48 in die korrespondierenden Kontakt­ buchsen 54 an der Wechselbasis 46 eingeführt und miteinander elektrisch verbunden. Über die Kontakte 54 bzw. 60 werden sowohl sämtliche Meßsi­ gnale übertragen als auch die verwendeten Meßmittel und Lichtquellen mit dem notwendigen Strom versorgt. Somit ist die Meßvorrichtung nach dem Aufsetzen eines neuen Meßmoduls 32 sofort einsatzbereit. Wenn in einem praktischen Anwendungsfall beispielsweise ein Werkzeug vor seinem Ar­ beitseinsatz neu eingestellt und anschließend das damit bearbeitete Werk­ stück kontrolliert werden muß, ermöglicht die erfindungsgemäße Meßvor­ richtung durch schnellen Austausch der jeweiligen Meßmodule 32 eine zü­ gige Durchführung beider Meßaufgaben ohne spürbaren Zeitverlust.

Anstelle der als Halte-/Verbindungsmittel für die Schnittstelle 34 beschrie­ benen von Hand ein- bzw. ausdrehbaren Schrauben 62 kann an der Wech­ selbasis 46 eine servobetätigte Halteeinrichtung vorgesehen sein, um das Auswechseln von Meßmodulen 32 noch zu vereinfachen und zu beschleuni­ gen. Beispielsweise verfügt eine derartige Halteeinrichtung über federbela­ stete Greif- oder Klemm-Mittel, um die Anschlußplatte 48 an der Wechsel­ basis 46 festzulegen. Zum Öffnen bzw. Lösen dieser Verbindung überwindet ein pneumatischer oder elektrischer Antrieb die Federspannkraft der Halte­ einrichtung. Bei einem geeigneten Zusammenwirken von Pneumatik- und Federantrieb bleibt das jeweilige Meßmodul auch bei Strom- und/oder Pneumatikausfall stets sicher mit der Wechselbasis 46 verbunden.

Da unterschiedliche Meßmodule 32 häufig auch unterschiedliche Massen besitzen, kann innerhalb des in der Y-Richtung (gemäß Fig. 2) verstellbaren Teilschlittens 26 eine Gewichtsausgleichseinrichtung untergebracht sein, welche der am Teilschlitten 28 angreifenden Gewichtskraft entgegenwirkt.

Dazu kann der Teilschlitten 28, der die Wechselbasis 46 trägt, mittels einer über ein oben im Y-Teilschlitten 26 gelagertes Zahnrad gefüllten Kette an ein Gegengewicht angeschlossen sein, das durch einen pneumatischen Aus­ gleichszylinder unterstützt ist. Mit einer geeigneten Sensorik und Steuerung wird festgestellt, in wie weit das Gegengewicht von einem für das jeweils angeschlossene Meßmodul notwendigen Ausgleichsgewicht abweicht und dementsprechend der Ausgleichszylinder im erforderlichen Maße angesteuert. - Ein Gewichtsausgleich kann auch manuell durch einfaches Auflegen bzw. Entfernen von Zusatzgewichten durchgeführt werden.

Um den Betrieb der Meßvorrichtung zusätzlich zu automatisieren, können den Teilschlitten 24, 26 und 28 zum Verstellen Antriebsmotoren zugeordnet werden, die insbesondere CNC-steuerbar sind. Beispielsweise kann dadurch eine anhand von Zeichnungsdaten oder auf beliebige andere Art in den Rechner eingegebene Werkstückkontur selbsttätig von der Meßvorrichtung nachgefahren und überprüft werden.

Sämtliche in Fig. 6 bis 11 dargestellten Meßmodule 32 mit unterschiedlichen Meßmitteln weisen identische Anschlußplatten 48 auf. Vorzugsweise sind die Meßmodule 32 jeweils komplett ausgestattet, so daß keine zusätzlichen Geräte, beispielsweise zur Beobachtung, angebaut werden müssen. In den Fig. 6 bis 10 ist oben jeweils eine Seitenansicht und unten eine Draufsicht wiedergegeben, während Fig. 11 zwei Seitenansichten des gleichen Meß­ moduls 32 zeigt.

Entsprechend Fig. 6 sind an zwei von der Anschlußplatte 48 ausgehenden Tragrahmen ein Projektor 64 und eine horizontal ausgerichtete Durchlichtein­ richtung 66 angeordnet. Beispielsweise wird zum Einstellen eines in der Aufnahme 38 befindlichen Werkzeugs 36 dessen Schneidkante 68 in die op­ tische Achse 70 des Meßmoduls 32 bzw. in das Fadenkreuz 72 des Projek­ tors 64 gebracht.

Entsprechend Fig. 7 sind an der Anschlußplatte 48 eine CCD-Kamera 74 und eine horizontal ausgerichtete Durchlichteinrichtung 66 angeordnet. Ein beim Einsatz der CCD-Kamera 74 verwendeter Monitor 76 kann fest an der Meßvorrichtung an einer für die Bedienperson gut einsehbaren Stelle instal­ liert sein.

Entsprechend Fig. 8 besteht das Meßmodul 32 aus einem an der Anschluß­ platte 48 fest angeschlossenen Meßtaster 78. Zur Meßwertaufnahme wird das Meßmodul 32 mit Hilfe des Koordinatenschlittens 30 so verfahren, daß dabei sein Meßkopf 80 die relevanten Meßpunkte auf einem Werkstück 82 körperlich abtastet.

Entsprechend Fig. 9 sind an der Anschlußplatte 48 eine mit dem Monitor 76 in Verbindung stehende CCD-Kamera 74 vertikaler Ausrichtung sowie eine Auflichteinrichtung 84 fest angeschlossen. Mit Hilfe dieses Meßmoduls 32 läßt sich beispielsweise ein Werkstück 82 ohne körperlichen Kontakt abge­ tasten bzw. vermessen.

Entsprechend Fig. 10 sind an zwei von der Anschlußplatte 48 ausgehenden Tragarmen eine CCD-Kamera 74 und eine vertikal ausgerichtete Durch­ lichteinrichtung 66 angeordnet, und zusätzlich ist eine bei Bedarf einschalt­ bare Auflichteinrichtung 84 vorgesehen. Über den angeschlossenen Monitor 76 wird die Position der zu vermessenden Schneidkante 68 des Werkzeugs 36 bezüglich des Fadenkreuzes 72 kontrolliert.

Bei einem anderen in Fig. 11 gezeigten Meßmodul 32 ist an die Anschluß­ platte 48 eine aus einem Projektor 64 und eine nicht gezeigte Durchlichtein­ richtung mit horizontaler optischer Achse 70 (senkrecht zur Zeichenebene) bestehende erste, feste Anordnung angeschlossen. Außerdem trägt die An­ schlußplatte 48 eine um die optische Achse 70 der ersten Anordnung schwenkbare zweite Anordnung, bestehend aus einem Projektor 90 und ei­ ner nicht gezeigten Auflichteinrichtung. In einer in der oberen Abbildung gezeigten Einstellung verläuft die optische Achse 86 der zweiten Meßanord­ nung horizontal und senkrecht zur optischen Achse 70 der ersten Anord­ nung. In einer in der unteren Abbildung gezeigten Einstellung ist die zweite Anordnung um 90° im Uhrzeigersinn verschwenkt, so daß ihre optische Achse 88 jetzt vertikal, aber weiterhin senkrecht zur optischen Achse 70 der ersten Anordnung verläuft.

Die vorstehende Beschreibung von Meßmodulen 32 enthält nur eine Aus­ wahl von bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung anwendbaren Meß­ modulen. Beispielsweise ist auch darüberhinaus ein Meßmodul mit einem Mikroskop denkbar, um Schneidkanten von Werkzeugen genauer untersu­ chen zu können.

Aufgrund sich teilweise überschneidenden Verwendungsmöglichkeiten der unterschiedlichen Meßmodule ist es möglich, eine für sämtliche spezielle Meßaufgaben eines Anwenders maßgeschneiderte Meßvorrichtung entspre­ chend den jeweiligen finanziellen Möglichkeiten mit beispielsweise nur zwei oder drei geeigneten Meßmodulen anzubieten.

Claims (19)

1. Meßvorrichtung mit einem zum Messen und/oder Einstellen eines in einer ortsfesten Aufnahmeeinrichtung (18; 38) gespannten Werkstück- oder Werkzeugobjektes (36) in drei Koordinatenrichtungen verstellbaren Schlit­ ten (30) und einer zum Anschluß jeweils eines von mehreren, unterschiedli­ chen Meßmodulen (32) dienenden, am Schlitten (30) angeordneten Schnitt­ stelle (34), die aus einer am Schlitten (30) festen Wechselbasis (46) und ei­ ner am jeweiligen Meßmodul (32) festen, an die Wechselbasis (46) ange­ paßten Anschlußplatte (48) besteht, welche jeweils zueinander ausgerichtete mechanische Positionier- und Spannmittel (50, 52, 56, 58) sowie zur Strom­ versorgung und Meßdatenübertragung bestimmte elektrische Kontaktmittel (54, 60) aufweisen.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselbasis (46) an einem in Vertikalrichtung verstellbaren Teilschlitten (28) des Koordinatenschlittens (30) angeordnet ist und eine vorzugsweise vertikale Anschlußfläche für die Anschlußplatte (48) aufweist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselbasis (46) mit einer servobetätigten Halteeinrichtung versehen ist, welche die Anschlußplatte (48) eines Meßmoduls (32) bezüglich der Wechselbasis (46) kraftunterstützt festlegt oder löst.

4. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß für Werkzeuge (36) mit Werkzeughalter in der Aufnah­ meeinrichtung (18; 38) Zugelemente angeordnet sind, die das Werkzeug (36) während des Meßvorgangs in der Aufnahmeeinrichtung (18; 38) ge­ spannt halten.

5. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (18; 38) aus einem Hochgenau­ igkeitsspindelstock (20) besteht.

6. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (18; 38) für Werkzeuge oder Werkstücke als schaltbare Wechselstation, insbesondere mit Revolversy­ stem, ausgebildet ist.

7. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (18; 38) so an der Vorrich­ tungsbasis (10) angeordnet ist, daß die dadurch für die Vermessung gebilde­ te Bezugsachse entweder vertikal (22) oder horizontal (40) längs zur Längs­ richtung der Vorrichtungsbasis (10) ausgerichtet ist.

8. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein insbesondere aus Metall oder Hartgestein bestehender plattenförmiger Meßtisch (42) auf seiner Unterseite einen senkrecht zur Ti­ schebene ausgerichteten Werkzeughalter (44) aufweist, mit dem er in eine vertikal ausgerichtete Aufnahmeeinrichtung (18) einspannbar ist.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßtisch (42) eine beleuchtete Glasplatte aufweist, die als Lichtquelle einer Durchlichteinrichtung dient.

10. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Träger der Wechselbasis (46) dienende Teil­ schlitten (28) einschließlich des jeweiligen Meßmoduls (32) von unter­ schiedlichem Gewicht durch einen automatischen Gewichtsausgleich entla­ stet ist, wobei ein bewegliches, von den Verstellbewegungen des Moduls (32) angetriebenes Gegengewicht durch eine von einem Pneumatikzylinder erzeugte Zusatzkraft bis zum Gewichtsausgleich angepaßt wird.

11. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Koordinatenschlitten (30) Motoren zugeordnet sind, die zur CNC-gesteuerten Verstellung der einzelnen Teilschlitten (24, 26, 28) vorgesehen sind.

12. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der als Aufnahme vorgesehene Hochgenauigkeitsspindelstock (20) durch einen CNC-steuerbaren Motor angetrieben ist.

13. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Vorrichtungsbasis (10) ein Steuer- und Bedien­ pult (12) für die Meßaufgaben der unterschiedlichen Meßmodule (32) ange­ schlossen und mit Programmen ausgestattet ist, insbesondere mit Program­ men zum Messen und Einstellen von Werkzeugen, zum Messen von Elek­ troden, zum Messen von Rund- und Planlaufgenauigkeit, zum Messen und Kontrollieren von Profilen und Werkstücken, zum Messen und Kontrollieren geschliffener Werkzeuge und für die Prüfmittelkontrolle.

14. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßmodul (32) mit einem Profilprojektor (64) und einer Durchlichteinrichtung (66) ausgestattet ist.

15. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßmodul (32) eine CCD-Kamera (74) und eine Durch­ lichteinrichtung (66) in quer zur horizontalen Bezugsachse (40) der Aufnah­ me (38) ausgerichteter Anordnung aufweist.

16. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßmodul (32) mit einem, insbesondere mechanisch oder induktiv gebenden/schaltenden Meßtaster (78) ausgestattet ist.

17. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßmodul (32) eine CCD-Kamera (74) und eine Durch­ licht- und/oder eine Auflichteinrichtung (66 bzw. 84) aufweist.

18. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßmodul (32) eine CCD-Kamera (74) mit einer Durch­ lichteinrichtung (66) oder mit einer kombinierten Durchlicht- und Auflicht-Beleuchtungseinrichtung in vertikaler Anordnung ausgestattet ist.

19. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßmodul (32) mit einer quer zur horizontalen Be­ zugsachse (40) der Aufnahme fest ausgerichteten ersten Meßanordnung aus­ gestattet ist, die einen Projektor (64) oder eine Kamera (74) jeweils mit einer Durchlichteinrichtung (66) aufweist, sowie mit einer eine Kamera (74) oder einen Projektor (90) jeweils mit einer Auflichteinrichtung (84) aufweisenden zweiten Meßanordnung ausgestattet ist, deren optische Achse (86; 88) senk­ recht zur optischen Achse (70) der ersten Maßanordnung verläuft und die zwischen einer vertikalen und einer horizontalen Ausrichtung um die erste optische Achse (70) verschwenkbar ist.