DE19809690A1 - Koordinatenmeßgerät mit Benutzerführung - Google Patents
Koordinatenmeßgerät mit BenutzerführungInfo
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Description
Die nachfolgend beschriebene Erfindung beschreibt ein
Koordinatenmeßgerät mit wenigstens einer Tasteinheit zum
Abtasten eines zu vermessenden Werkstückes, einer Mechanik über
die die Tasteinheit in den drei Koordinatenrichtungen bewegt
werden kann, mehreren Antrieben, über die die Mechanik zur
Bewegung der Tasteinheit angetrieben wird und wenigstens einem
manuell betätigbaren Bedienelement, mit dem die Antriebe
gesteuert werden können.
Ein derartiges Koordinatenmeßgerät ist beispielsweise aus der
europäischen Patentschrift EP 252 212 B1 bekannt. Dieses weist
hierbei eine portalförmige Mechanik auf. Diese umfaßt ein
Portal, das einen Meßtisch, auf dem das zu vermessende
Werkstück gelagert ist, überspannt. Das Portal kann über einen
entsprechenden Antrieb in einer ersten Koordinatenrichtung
gegenüber dem Meßtisch verfahren werden. Im überspannenden
Bereich des Portals weist die besagte portalförmige Mechanik
zusätzlich einen Querschlitten auf, der mittels eines weiteren
Antriebs entlang dem überspannenden Bereich des Portals in
einer zweiten Koordinatenrichtung verfahren werden kann, wobei
innerhalb des Querschlittens wiederum eine Pinole über einen
dritten Antrieb in vertikaler Richtung also der dritten
Koordinatenrichtung verfahrbar ist. Am Ende der Pinole ist
hierbei eine Tasteinheit zum Abtasten eines auf dem
Werkstücktisch gelegenen Werkstückes vorgesehen.
Zur Bedienung des Koordinatenmeßgerätes ist ein Bedienelement
vorgesehen, über das die entsprechenden Antriebe in der
gezeigten Mechanik angetrieben werden können, so daß hierdurch
die Tasteinheit in allen drei Koordinatenrichtungen verfahren
werden kann.
Das gezeigte Koordinatenmeßgerät weist hierbei folgende
Besonderheiten auf. So ist die Rückstellkraft des
Bedienelements bei einer Auslenkung aus seiner Ruhelage bedingt
durch Federn, die das Bedienelement in seine Ruhelage
zurückziehen, immer proportional zum ausgelenkten Weg.
Hierdurch ist es für den Bediener möglich, das Bedienelement
beliebig weit auszulenken. Da bei dem gezeigten Bedienelement
üblicherweise proportional zur Auslenkung aus seiner Ruhelage
die entsprechende Geschwindigkeit der Antriebe für die Mechanik
in der betreffenden Koordinatenrichtung vorgegeben wird, ist es
für den Bediener mühelos möglich, hohe Anfahr- oder
Bremsbeschleunigungen zu generieren, die zu einer schnellen
Abnutzung der Mechanik oder sogar zur Zerstörung der Mechanik
führen können.
Eine andere Eigenschaft des Koordinatenmeßgerätes ist es, daß
es bei der Verwendung von filigranen Taststiften bei der
Antastung eines Werkstückes zu einer Zerstörung des Tasters
kommen kann, da der Bediener mühelos das Bedienelement
betätigen kann ohne hierbei die am Taster wirkenden Kräfte zu
realisieren.
In anderen Meßaufgaben ist es oftmals für den Bediener
erforderlich, daß der Bediener die besagte Mechanik in mehreren
Achsen gleichzeitig verfährt, um die Tasteinheit beispielsweise
entlang eines raumschräg ausgerichteten Taststrahls zu bewegen.
Eine exakte Steuerung der Tasteinheit entlang dieser
raumschrägen Richtung ist mit dem Bedienelement o.g.
Koordinatenmeßgerätes jedoch nahezu unmöglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb ein
Koordinatenmeßgerät vorzuschlagen, bei dem die bei konkreten
Meßaufgaben auftretenden Problemstellungen für den Bediener des
Koordinatenmeßgerätes erfaßbar sind.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen
Anspruches 1 gelöst.
Der besondere Grundgedanke unserer Erfindung ist hierbei darin
zu sehen, daß auf das Bedienelement spezifischen Gegebenheiten
im Meßablauf entsprechend durch eine Krafteinheit eine Kraft
aufgeschaltet werden kann.
Hierdurch ergibt sich der besondere Vorteil, daß die
spezifischen Gegebenheiten im Meßablauf auf dem Bedienelement
für den Benutzer spürbar abgebildet werden. Der Benutzer kann
hierbei bei der Bedienung des Bedienelementes direkt über die
auf das Bedienelement aufgeschaltete Kraft bei der Bedienung
des Koordinatenmeßgerätes geführt werden.
Es sind zwar aus dem Stand der Technik bereits ähnliche Systeme
bekannt. Beispielsweise zeigt die GB 2 298 931 A den Einsatz
von manuellen Bedienelementen, auf die eine Kraft aufgeschaltet
wird. Diese Bedienelemente werden für die Navigation von
diversen Gegenständen verwendet. Hierbei werden auf den
Steuerknüppel Reaktionskräfte aufgeschaltet, die beim Berühren
von virtuell in einem Computerprogramm aufgestellten Barrieren
erzeugt werden oder als Feedback auf das Signal eines
Kraftsensors erzeugt werden, der an einer echten Barriere
anstößt. Diesbezüglich ist jedoch auszuführen, daß es sich
hierbei um keine Koordinatenmeßgeräte handelt und somit die
spezifischen, bei dem Einsatz solcher manuellen Bedienelemente
in einem Koordinatenmeßgerät vorkommenden Problemstellungen
nicht berücksichtigt sind.
Zu einem Koordinatenmeßgerät gemäß dem Anspruch 1 ist hierbei
folgendes zu sagen.
So ist das Koordinatenmeßgerät keineswegs auf die weiter unten
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sondern kann
selbstverständlich auch vollkommen andere Gestalten annehmen.
Beispielsweise kann es sich bei der besagten Tasteinheit um
beliebige Sensoren handeln, mit denen ein Werkstück abgetastet
werden kann. Es können also beispielsweise optische Tastköpfe,
messende Tastköpfe mit entsprechenden Tastern, schaltende
Tastköpfe mit entsprechenden Tastern etc. vorgesehen sein.
Auch bei der Mechanik kann es sich selbstverständlich um eine
beliebige Mechanik handeln. Beispielsweise kann anstelle des
hier beispielhaft gezeigten Portalaufbaus selbstverständlich
auch jeder beliebige andere Aufbau von Koordinatenmeßgeräten
verwendet werden. Beispielsweise ist genauso ein Ständeraufbau
möglich, bei dem ein vertikal ausgerichteter Ständer in einer
ersten Koordinatenrichtung entlang eines Meßtisches verfahren
werden kann. An dem besagten Ständer ist vertikal beweglich in
einer zweiten Koordinatenrichtung ein sogenannter Kreuzschieber
geführt, an dem wiederum horizontal beweglich in der dritten
Koordinatenrichtung ein Meßarm geführt ist, an dessen Ende die
besagte Tasteinheit befestigt ist.
Auch die Antriebe zum Antrieb der Mechanik können hierbei
unterschiedlich ausgestaltet sein. Es kann sich beispielsweise
um sogenannte Reibradantriebe handeln, bei denen ein
elektromotorisch angetriebenes Reibrad sich auf einer
entsprechenden hiermit zusammenwirkenden Lauffläche abstützt. Es
können genau so gut jedoch auch Spindelantriebe,
Zahnstangenantriebe etc. verwendet werden.
Auch bei den Bedienelementen kann es sich um die
unterschiedlichsten Ausführungsvarianten handeln. Bereits bei
der Bedienform gibt es eine Vielzahl an unterschiedlichen
Varianten. So gibt es beispielsweise Bedienelemente, bei denen
die Verstellung der Mechanik in der betreffenden
Koordinatenrichtung proportional zur Verstellung des
Bedienelementes erfolgt. Beispielsweise kann es sich hierbei um
ein Handrad mit einem hieran angebrachten Drehgeber oder um
einen linear verstellbaren Schieber mit einer Einrichtung zur
Messung der Schieberstellung handeln, wobei in Abhängigkeit von
der Drehstellung des Drehgebers oder des Schiebers die Mechanik
in der betreffenden Koordinatenrichtung verfahren wird.
In einer anderen Variante von Bedienelementen wird die
Geschwindigkeit oder sogar die Beschleunigung der Mechanik in
der betreffenden Koordinatenrichtung proportional zur
Auslenkung des Bedienelementes aus seiner Ruhelage heraus
eingestellt. Das Charakteristikum derartiger Bedienelemente
ist, daß sie üblicherweise durch entsprechende
Rückstellelemente in ihre Neutrallage zurückgezogen werden.
Derartige Bedienelemente sind beispielsweise Steuerknüppel, die
ähnlich den heute bei Computer üblichen Joysticks aufgebaut
sind oder Handräder, die an entsprechende Drehgeber
angeschlossen sind und die über entsprechende Rückstellelemente
immer in eine definierte Winkelstellung zurückgezogen werden.
Zur variablen Aufschaltung der Kraft auf die Bedienelemente mit
der Krafteinheit gibt es hierbei unterschiedliche
Möglichkeiten. Üblicherweise wird man als Krafteinheit
magnetisch arbeitende Elemente nutzen, um die besagte Kraft zu
erzeugen. Es soll an dieser Stelle ausdrücklich darauf
hingewiesen werden, daß der Begriff "Kraft" natürlich auch das
Drehmoment beispielsweise an einem Handrad miterfaßt, da zur
Erzeugung eines Drehmomentes auch eine Kraft erforderlich ist.
Dies kann im einfachsten Fall mit einem Elektromotor geschehen,
der entsprechend der gewünschten Kraft ein Drehmoment auf das
Bedienelement aufschaltet.
Neben dieser prinzipiell sehr einfachen Möglichkeit gibt es
selbstverständlich auch noch andere Möglichkeiten zur
Ausgestaltung der Krafteinheit, um entsprechend Kräfte auf die
Bedienelemente aufzuschalten. Es sind beispielsweise auch
Pneumatiken denkbar, bei denen über die Aufschaltung eines
entsprechenden Druckes die besagte Kraft erzeugt werden könnte.
Beispielsweise wären hierbei bei einem Handrad als
Bedienelement zwei pneumatische Zylinder denkbar, die je über
ein Seil mit der Welle des Handrades verbunden sind. Das Seil
des einen Zylinders könnte hierbei auf eine entsprechende mit
der Welle verbundene Scheibe in einer ersten Drehrichtung
aufgewickelt sein und an seinem Ende an der Scheibe befestigt
sein. Das Seil des zweiten Zylinders wäre an einer zweiten mit
der Welle verbundenen Scheibe in einer anderen Drehrichtung
aufgewickelt und am Ende befestigt. Zum Aufschalten einer Kraft
könnte dann jeweils der betreffende Zylinder mit einem
entsprechenden Luftdruck beaufschlagt werden.
Die Bedienelemente stehen hierbei in Wirkverbindung mit einer
Funktionsbaugruppe, die einerseits die von den Drehgebern der
Bedienelemente kommenden Signale weiter verarbeiten und
andererseits auch die Kraftaufschaltung auf die Bedienelemente
steuert. Diese Funktionsbaugruppe kann, wie dies in allen
unseren Beispielen gezeigt ist, ein autarkes Element in Form
beispielsweise eines Controllers sein oder aber natürlich aus
einer Vielzahl von Einzelelementen bestehen, die sich
möglicherweise auch in der Steuerung oder im Rechner des
Koordinatenmeßgerätes befinden können.
Bei der Vorgehensweise, wie diese Kraft auf das Bedienelement
aufgeschaltet wird, gibt es unterschiedliche Ausführungsformen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Kraft proportional
zur Beschleunigung der Mechanik in der betreffenden
Koordinatenrichtung auf das Bedienelement aufgeschaltet.
Hierdurch wird für den Bediener des Koordinatenmeßgerätes
erfaßbar, wie hoch die von ihm eingestellte Beschleunigung ist,
so daß der Bediener bei hohen Beschleunigungen - seien dies nun
Anfahr- oder Bremsbeschleunigungen - ein gewisses Gefühl für
diese Beschleunigung erhält.
In einer Weiterbildung wird die Kraft sogar näherungsweise
proportional der bei der Beschleunigung der Mechanik
auftretenden Massenträgheitskraft gewählt. Dies hat den
Vorteil, daß insbesondere auch ein Gefühl für die entstehenden
Massenträgheitskräfte vermittelt wird. Bezogen auf ein
Koordinatenmeßgerät vom Portaltyp bedeutet dies beispielsweise,
daß selbstverständlich die Bewegung der leichten Pinole in der
vertikalen Koordinatenrichtung erheblich unkritischer ist als
die Bewegung des gesamten Portals in der horizontalen
Koordinatenrichtung, da das Portal mit dem Querschlitten, der
Pinole und der Tasteinheit natürlich erheblich mehr Masse
aufweist, als die Pinole, mit der hieran befestigten
Tasteinheit, so daß die Massenträgheitskräfte bei gleicher
Beschleunigung erheblich unterschiedlich sind.
Die auf das Bedienelement aufzuschaltende Kraft kann hierbei
ermittelt werden, indem beispielsweise aus den betreffenden
Signalen der Antriebe oder aus einem im Bereich der Tasteinheit
angebrachten Beschleunigungssensor jeweils die Beschleunigung
der Mechanik in den Koordinatenrichtungen gemessen wird und bei
Bedarf mit den entsprechenden in der betreffenden
Koordinatenrichtung zu beschleunigenden Massen der Mechanik
multipliziert wird.
In einer erheblich einfacheren Ausführungsform kann das
Beschleunigungs- und Bremsverhalten der Mechanik des
Koordinatenmeßgerätes auch durch eine entsprechende
Differentialgleichung beispielsweise in besagter
Funktionsbaugruppe simuliert werden, so daß hinsichtlich der
tatsächlichen Beschleunigung der Mechanik bzw. der Tasteinheit
überhaupt keine Daten aufgenommen werden müssen.
Für ein Bedienelement, bei dem die Verstellung der Mechanik in
der betreffenden Koordinatenrichtung proportional zur
Verstellung des Bedienelementes erfolgt, kann die
Beschleunigung bzw. die Massenträgheitskraft sogar einfachst
ohne jeglichen Rechenaufwand simuliert werden, in dem das
Bedienelement unmittelbar mit einer zu beschleunigenden Masse,
gewissermaßen einer Schwungmasse gekoppelt wird, die bei der
Betätigung des Bedienelementes beschleunigt wird und damit als
besagte Krafteinheit wirkt. Dies hat den besonderen Vorteil,
daß zumindest nicht notwendigerweise ein aufwendiges Element im
Bedienelement vorgesehen werden muß, das die Kraft aufschaltet,
da die Kraft durch die Beschleunigung der betreffenden Masse
erzeugt wird.
Die Masse kann hierbei entweder starr mit dem Bedienelement
oder über ein Getriebe mit dem Bedienelement verbunden sein.
Für den Fall, daß die Masse starr mit dem Bedienelement
verbunden ist, handelt es sich bei der Masse beispielsweise um
eine Scheibe, die an der Welle eines Handrades befestigt ist.
Ist die Massen über ein Getriebe mit dem Bedienelement
verbunden, so kann diese entweder linear bewegt werden, indem
an der Welle des Handrades ein Zahnrad befestigt ist, das in
eine entsprechende Zahnstange, an der die Masse befestigt ist,
eingreift oder rotiert werden, wobei dann das an der,Welle des
Handrades befestigte Zahnrad in ein entsprechendes mit einer
Schwungscheibe verbundenes Zahnrad eingreift.
In einer grundsätzlich zweiten Ausführungsform kann die
Aufschaltung der Kräfte auf das Bedienelement auch dazu
verwendet werden, um den Bediener des Koordinatenmeßgerätes auf
einfache Weise zum Verfahren der Tasteinheit in einer
beliebigen, vorzugsweise von den Koordinatenrichtungen
abweichenden Richtung zu bewegen. Dazu sollte üblicherweise
wenigstens ein Bedienelement bzw. zwei Bedienelemente
vorgesehen sein, mit dem/denen die Tasteinheit in wenigstens
zwei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen gesteuert werden
kann. Die Kraft wird dann so auf das bzw. die Bedienelemente
aufgeschaltet, daß sich hierbei wenigstens eine Vorzugsrichtung
ergibt, in die das bzw. die Bedienelemente vorzugsweise
betätigt werden können.
Die Vorzugsrichtung wird genutzt um ein Verfahren der
Tasteinheit in wenigstens einer definierten Verfahrrichtung zu
ermöglichen, wie dies Anspruch 11 zeigt. Die Funktionsbaugruppe
schaltet bei einer Auslenkung wenigstens eines Bedienelementes
entsprechend der Auslenkung die besagte Kraft so auf das bzw.
die Bedienelemente auf, daß sich ein der Vorzugsrichtung
entsprechendes konstantes Verhältnis zwischen den Auslenkungen
des bzw. der Bedienelemente für die unterschiedlichen
Koordinatenrichtungen ergibt. Um dies dem Leser bildlich zu
verdeutlichen, soll diese Vorgehensweise rein beispielhaft
anhand eines Beispiels dargestellt werden. Soll die Tasteinheit
beispielsweise unter einem Winkel in der X-Y-Ebene verfahren
werden, so wird bei Auslenkung des Bedienelementes in
X-Richtung automatisch eine Kraft auf das Bedienelement für die
Y-Richtung aufgeschaltet, so daß der Steuerknüppel bei
Auslenkung in X-Richtung automatisch um einen proportional zur
Auslenkung in der X-Richtung gewählten Betrag in Y-Richtung
ohne Zutun des Bedieners verschoben wird. Diese Technik läßt
sich besonders vorteilhaft bei unterschiedlichsten Meßaufgaben
im Koordinatenmeßgerät einsetzen.
Beispielsweise werden optische Tastköpfe in
Koordinatenmeßgeräten an einer sogenannten Dreh-Schwenkeinheit
befestigt. Die Dreh-Schwenkeinheit kann den optischen Tastkopf
dann beliebig im Raum ausrichten. Üblicherweise befindet sich
jedoch bei einer manuellen Bedienung des Koordinatenmeßgerätes
die Werkstückoberfläche des abzutastenden Werkstückes nicht im
Meßbereich des Taststrahles, so daß der Tastkopf entlang dem
möglicherweise raumschräg ausgerichteten Taststrahl auf die
Werkstückoberfläche zu oder von der Werkstückoberfläche weg
bewegt werden muß. Gemäß dieser Weiterbildung ist es deshalb
besonders vorteilhaft, die Vorzugsrichtung so zu wählen, daß
der Tastkopf entlang dem Taststrahl des optischen Tastkopfes
bewegt wird.
Eine zweite Einsatzmöglichkeit bei der mit einer
Vorzugsrichtung gearbeitet werden sollte, um eine von den
Koordinatenrichtungen des Maschinenkoordinatensystems
abweichende Verfahrrichtung der Tasteinheit zu ermöglichen,
kann sich dann ergeben, wenn das Werkstück-Koordinatensystem
gegenüber dem Maschinen-Koordinatensystem gedreht ist: So
können Koordinatenmeßgeräte üblicherweise nur in den
Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) also dem
Maschinenkoordinatensystem verfahren werden. Oftmals kann es
jedoch erforderlich sein, den Taster nicht exakt parallel zu
den Koordinatenrichtungen zu verfahren, sondern jeweils in
einer anderen Richtung. Man stelle sich beispielsweise einen
Würfel vor, der über eine seiner Seitenkanten um 30° gekippt
ist und man möchte bei Bedienung der Bedienelemente mit der
Tasteinheit exakt parallel zu den Seitenflächen des Würfels
verfahren können. Für diesen Fall ist es dann besonders
vorteilhaft, die Vorzugsrichtungen derart einzustellen, daß bei
Bedienung der Bedienelemente in der entsprechenden Richtung
entsprechend dem gekippten Werkstück-Koordinatensystem die
Tasteinheit verfährt. Die Vorzugsrichtung wird dann so gewählt,
daß die Abtasteinheit entlang der Achsen eines gegenüber den
durch die Mechanik vorgegebenen Koordinatenrichtungen gedrehten
Koordinatensystems, dem Werkstückkoordinatensystem, verfahren
werden kann.
Eine andere Variante, bei der eine Vorzugsrichtung vorgegeben
wird besteht in der Benutzerführung des Benutzers während des
Antastens. So gibt es eine Reihe unterschiedlicher Situationen,
in denen es für den Benutzer von großem Vorteil ist, wenn er
vom Koordinatenmeßgerät im angetasteten Zustand aktiv
unterstützt wird. Bei schaltenden Tastköpfen kann sich
beispielsweise das Problem ergeben, daß der Bediener an schwer
zugänglichen Stellen das Werkstück angetastet hat, der Taster
deshalb aus seinen Lagerstellen ausgehoben ist und der Bediener
nicht die korrekte Richtung ausmachen kann, um den Taster
wieder von der Werkstückoberfläche abzuheben. Im schlimmsten
Fall kann dies zu einem Abbrechen des Tasters führen, wenn sich
der Taster beispielsweise in einer Bohrung befindet. Es ist
deshalb besonders vorteilhaft für diesen Fall die
Vorzugsrichtung derart zu wählen, daß bei Betätigung der
Bedienelemente in der Vorzugsrichtung der Tastkopf auf seine
letzte gültige Antastposition verfahren wird. Von dieser
Position ist bekannt, daß der Taster zwar aus seinen
Lagerstellen ausgehoben ist, daß der Taster allerdings nicht
gefährdet ist abzubrechen. Man hat von hieraus also eine gute
Ausgangsposition für einen erneuten Versuch den Taster von der
Werkstückoberfläche zu entfernen. Mißlingt dieser Versuch
wieder, so kann man zu dieser Ausgangsposition immer wieder
über die aufgeschaltete Vorzugsrichtung zurückkehren. Die
Vorzugsrichtung darf natürlich nur solange aufgeschaltet
werden, solange die eine Antastung detektierenden Lagerstellen
geöffnet sind und der Taster somit aus seiner Ruheposition
ausgelenkt ist. Sobald der durch die Lagerstellen definierte
Kontakt nämlich wieder geschlossen ist, besteht keine
Notwendigkeit mehr, aktiv auf den Verfahrweg Einfluß zu nehmen,
da sich der Taster dann freigefahren hat.
In einer anderen Weiterbildung mit Vorzugsrichtung bei der im
Koordinatenmeßgerät ein messender Tastkopf eingesetzt wird,
kann es zu folgender Situation kommen. Nach der Antastung des
Tasters auf der Werkstückoberfläche schaltet das
Koordinatenmeßgerät in einen Regelungsmechanismus um, der in
Antastrichtung eine definierte Meßkraft auf die
Werkstückoberfläche aufschaltet. Die Meßkraft wird hierbei
entweder durch elektromagnetische Linearmotoren aufgeschaltet
oder über Federkräfte, die über entsprechende Federn im
Tastkopf der Auslenkung des Tasters gegenüber dem Tastkopf
proportional erzeugt werden. Damit weist der Tastkopf also in
Antastrichtung immer eine definierte Kraft auf die
Werkstückoberfläche auf. Verfährt der Bediener nunmehr aber das
Koordinatenmeßgerät senkrecht zur Werkstückoberfläche, so kann
es passieren, daß sich der Taster beispielsweise an einer Kante
oder an einer steilen Rampe festsetzt und nunmehr die
Auslenkung des Tasters gegenüber dem Tastkopf und damit auch
die parallel zur Werkstückoberfläche wirkenden Kräfte größer
werden. Dies kann bei filigranen Tastern, deren
Tastkugeldurchmesser beispielsweise kleiner als 1 mm sein kann,
zur Zerstörung des Tasters führen. Um dies zu verhindern kann
deshalb vorteilhaft die Vorzugsrichtung im angetasteten Zustand
proportional zu den lotrecht auf die Antastrichtung wirkenden
Meßkräften gewählt werden.
Gemäß einer dritten Variante der Erfindung kann es von Vorteil
sein, dem Bediener des Koordinatenmeßgerätes meßaufgaben
spezifische Informationen über das Bedienelement zu
übermitteln.
Eine erste Ausbildung dieser dritten Ausführungsform könnte
darin bestehen, daß für ein Koordinatenmeßgerät, bei dem ein
schaltender Tastkopf mit einem Taster als Tasteinheit verwendet
wird, durch Aufschalten der Kräfte auf die Bedienelemente ein
sogenannter Druckpunkt als Anschlag erzeugt wird. Dieser
Druckpunkt zeigt dem Bediener des Koordinatenmeßgerätes an,
wann für den betreffenden Taster die optimale
Antastgeschwindigkeit erreicht ist.
In einer anderen Ausführungsvariante, bei der als Tasteinheit
wiederum ein messender Tastkopf verwendet wird, könnte auf das
Bedienelement ein leichter Ausschlag in Richtung der
Antastrichtung aufgeschaltet werden, die dem Benutzer zeigt, in
welcher Richtung die Werkstückoberfläche angetastet wurde. Da
sich das Koordinatenmeßgerät in der betreffenden Richtung
ohnehin in einem Regelkreis befindet und damit der Ausschlag
des Bedienelementes in der betreffenden Richtung ohne Wirkung
bleibt, ist dieser betreffende Ausschlag auch nicht hinderlich.
In einer anderen Ausführungsvariante könnte sich an einem
Bedienelement, an dem der Bediener das Koordinatenmeßgerät
verfahren möchte, bei dem allerdings das Verfahren nicht
möglich sein soll, durch ein leichtes Klopfen auf dem
Steuerknüppel aufmerksam gemacht werden.
Weitere Vorteile und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Hierin zeigen
Fig. 1 ein Koordinatenmeßgerät vom Portaltyp das über
Bedienelemente (11, 12) gesteuert werden kann;
Fig. 2 ein Bedienelement in Form eines Betätigungshebels zur
Verwendung als Bedienelement (11) in den
nachfolgenden Schaltungen;
Fig. 3 ein zum Bedienelement (11) gemäß Fig. 2 alternatives
Bedienelement (32) mit einem Handrad (47) zur
Verwendung in den nachfolgenden Schaltungen;
Fig. 4 Prinzipschaubild einer Steuereinheit für ein
Koordinatenmeßgerät, bei dem auf die Bedienelemente
(11, 12) eine Kraft proportional zur
Massenträgheitskraft der bewegten Mechanik
aufgeschaltet wird;
Fig. 5 ein gegenüber Fig. 3 abgewandeltes Bedienelement,
das speziell zur Verwendung in einer Schaltung gemäß
Fig. 4 vorgesehen ist;
Fig. 6-9 unterschiedliche Schaltungen von
Koordinatenmeßgeräten bei denen bei Bedienung des
wenigstens einen Bedienelementes das eine
Vorzugsrichtung eingestellt wird.
Fig. 1 zeigt hierbei eine prinzipielle Darstellung eines
erfindungsgemäßen Koordinatenmeßgerätes. Wie in Fig. 1 zu
sehen ist, ist hierzu ein zu vermessendes Werkstück (15) auf
einer Palette (16) angeordnet, die wiederum auf einem Meßtisch
(1) des Koordinatenmeßgerätes festgespannt ist. Zur Vermessung
des Werkstückes (15) ist hierbei eine mit (34) bezeichnete
Tasteinheit, die in dem hier gezeigten Beispiel aus einem
Tastkopf (5) und einem Taster (6) besteht an einer Mechanik
(33) beweglich geführt. Die Mechanik (33) umfaßt hierbei rein
beispielhaft ein Portal (2), einen Querschlitten (3) und eine
Pinole (4). Das Portal (2) ist hierbei über entsprechende
Führungen auf dem Meßtisch (1) beweglich in einer ersten
Koordinatenrichtung entlang des Pfeiles (Y) über entsprechende,
nicht näher gezeigte Lager beweglich gelagert und kann über
einen entsprechenden Reibradantrieb, der sich auf dem Meßtisch
(1) abstützt, in Richtung des Pfeiles (Y) bewegt werden. Zur
Messung der genauen Maschinenposition befindet sich im Portal
(2) ein optischer Taster, der einen Inkrementalmaßstab (9)
abtastet. In gleicher Weise ist der Querschlitten (3) beweglich
auf dem den Meßtisch (1) überspannenden Teil des Portales (2)
in einer zweiten mit (X) bezeichneten Koordinatenrichtung
gelagert, wobei ein Reibradantrieb zur Bewegung in Richtung des
Pfeiles (X) vorgesehen ist und ein optischer Taster die genaue
Position des Inkrementalmaßstabes (7) in Richtung des Pfeiles
(X) abtastet. Auch die Pinole (4) ist in Richtung des Pfeiles
(Z) analog in der dritten Koordinatenrichtung beweglich
gelagert, wobei ebenfalls entsprechende Antriebe die Pinole (4)
in Richtung des Pfeiles (Z) antreiben können. Ein ebenfalls im
Querschlitten angeordneter optischer Tastkopf tastet hierbei,
die genaue Position des Maßstabes (8) ab.
Ein derartig ausgestaltetes Koordinatenmeßgerät wird
üblicherweise durch Daten gesteuert, wobei der Tastkopf (5) von
der Mechanik (35) so verfahren wird, daß der Taster (6) des zu
vermessenden Werkstückes an entsprechend durch die Daten
vorgegebenen Punkten antastet. Alternativ kann die Steuerung
der Antriebe der Mechanik (33) jedoch auch über die gezeigten
Bedienelemente (11, 12), die hier beispielhaft auf einem
Bedienpult (10) angeordnet sind, erfolgen. Das Bedienpult (10)
kann über einen Wagen (14) im Bereich des Koordinatenmeßgerätes
verfahren werden. Das Bedienpult (10) steht hierbei in
Verbindung mit der Steuerung (13) die das Bindeglied zu den
Antrieben und Sensoren des Koordinatenmeßgerätes darstellt. An
die Steuerung (13) ist zusätzlich noch ein Auswerterechner (17)
angeschlossen.
Wie bereits oben ausgeführt, sind die manuell betätigbaren
Bedienelemente (11, 12), mit denen die Antriebe der Mechanik
(33) gesteuert werden können, derart ausgestaltet, daß auf die
Bedienelemente entsprechend spezifischen Gegebenheiten im
Meßablauf durch eine Krafteinheit Kräfte ausgeschaltet werden
können. Wie dies im einzelnen möglich ist, soll nunmehr näher
anhand der Fig. 2 und 3 erläutert werden.
Fig. 2 zeigt hierbei das Bedienelement (11) gemäß Fig. 1. Das
Bedienelement umfaßt hierbei einen Knüppel (35) dessen unteres
Ende durch jeweils eine Nut (45) bzw. (46) von zwei drehbar
gelagerten Elementen (36, 37) durchgeführt ist. Die drehbar
gelagerten Elemente (36, 37) sind hierbei um die Drehachsen
(47, 48) drehbeweglich aufgehängt. Das untere Ende des
Steuerknüppels (35) ist hierbei ebenfalls beweglich
aufgenommen, so daß bei einer Auslenkung des Steuerknüppels
(35) aus seiner Ruhelage die Elemente (36, 37) um die Achsen
(47, 48) gedreht werden, so daß die Drehgeber (43, 44) eine
entsprechende Verdrehung der Elemente (36 bzw. 37) detektieren
und ein entsprechendes Signal an die Steuerung des
Koordinatenmeßgerätes abgeben. Die Drehgeber (43, 44) sind
hierbei als elektrische Potentiometer ausgeführt, können jedoch
auch anders ausgebildet sein, z. B. als optisch arbeitende
Drehwinkelmesser. Der Steuerknüppel (35) wird zusätzlich über
hier nicht näher gezeigte Federn immer in die in Fig. 2
gezeigte Ruheposition gezogen. Um auf den Steuerknüppel nun
zusätzlich entsprechende Kräfte ausschalten zu können, sind
weiterhin an den anderen Enden der Elemente (36, 37) im Bereich
der Drehachsen (47, 48) Zahnräder (41, 42) montiert, in die die
besagten Krafteinheiten in Form von Elektromotoren (39, 40)
mittels hieran angebrachter Zahnräder eingreifen. Auf die
Elektromotoren (39, 40) wird hierbei von einem weiter unten
noch näher zu beschreibenden Funktionsbaugruppe, die hier
beispielhaft als Controller (22) ausgeführt ist eine Spannung
appliziert, so daß das entsprechende Drehmoment der
Elektromotoren (39, 40) über die Zahnräder (41, 42) und die
Elemente (36, 37) auf den Steuerknüppel (35) übertragen wird.
Fig. 3 zeigt rein beispielhaft ein alternatives Bedienelement
(32) wie es ebenfalls oftmals zur Bedienung von
Koordinatenmeßgeräten verwendet wird. Das Bedienelement weist
ein zur manuellen Betätigung vorgesehenes Handrad (47) auf,
welches über eine Welle (51a, 51b) mit einem Elektromotor (49)
als Krafteinheit und einem Drehgeber (48) verbunden ist. Um ein
Überdrehen in der Endanschlagstellung und damit eine Zerstörung
des Drehgebers (48) zu verhindern, weist das Bedienelement (32)
zusätzlich eine Rutschkupplung (50) auf, die die beiden
Wellenhälften (51a, 51b) über einen Ring miteinander verbindet,
wobei der Ring sowohl mit dem Ende der Wellenhälfte (51a) wie
auch mit dem Ende der Wellenhälfte (51b) reibschlüssig
verbunden ist.
Vollkommen analog zu dem in Fig. 3 gezeigten Bedienelement
wird hierbei über den Drehgeber (48) die aktuelle Stellung des
Handrades (47) ausgelesen, während über den Elektromotor (49)
auf das Bedienelement entsprechend den spezifischen
Gegebenheiten im Meßablauf entsprechend eine Kraft
aufgeschaltet werden kann.
Das Bedienelement gemäß Fig. 3 unterscheidet sich neben der
Tatsache, daß als Eingabemedium ein drehbares Handrad (47)
verwendet wird insbesondere durch die Tatsache, daß es sich im
Gegensatz zum Bedienelement gemäß Fig. 2 um ein Bedienelement
handelt, bei dem die Mechanik (33) des Koordinatenmeßgerätes in
der entsprechenden Koordinatenrichtung proportional zur
Drehstellung des Handrades verfahren wird. Im Gegensatz hierzu
gibt das Bedienelement gemäß Fig. 2 entsprechend der
Auslenkung des Steuerknüppels (35) eine Geschwindigkeit in der
entsprechenden Koordinatenrichtung vor.
Anhand von Fig. 4 soll nunmehr ein erstes Ausführungsbeispiel
der Steuerungsschaltung für ein erfindungsgemäßes
Koordinatenmeßgerät angegeben werden. Wie bereits im
Zusammenhang mit Fig. 1 ausgeführt, muß zur Antastung eines
Werkstückes (15) die Tasteinheit (34) entsprechend in den
Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) so verfahren werden, daß der
Taster (6) die Oberfläche des Werkstückes (15) antastet. Dazu
wird von den Bedienelementen (11, 12) entsprechend der
Auslenkung aus der Nullage in der betreffenden
Koordinatenrichtung ein Signal, das hier mit (Vx, Vy, Vz)
bezeichnet ist, an einen elektronischen Controller (22) des
Bedienelementes gegeben. Der Controller (22), der hierbei als
elektronische Schnittstelle zwischen den Bedienelementen (11,
12) sowie der Steuerung (13) des Koordinatenmeßgerätes dient,
nimmt hierbei die von den Drehgebern der Bedienelemente
gelieferten Signale (Vx, Vy, Vz) auf und wandelt diese in
entsprechende Signale um, die hierbei der Einfachheit halber
ebenfalls mit (Vx, Vy, Vz) bezeichnet wurden. Diese
umgewandelten Signale (Vx, Vy, Vz) werden an die Steuerung (13)
weitergegeben. Es soll an dieser Stelle darauf aufmerksam
gemacht werden, daß in den gezeigten Zeichnungen die Steuerung
(13) nur über schematisch gezeigte Leitungen mit dem Controller
(22) verbunden ist. Natürlich wird die Anbindung des
Controllers (22) an die Steuerung über logische Datenkanäle,
z. B. eine LAN-Anbindung oder eine Schnittstelle RS232
realisiert. Aufgrund der Signale (Vx, Vy, Vz) leitet die
Steuerung entsprechende Signale (Xs, Ys, Zs) ab, auf deren
Basis dann die Antriebe (18) der Mechanik angesteuert werden
und die Mechanik (33) des Koordinatenmeßgerätes in den
Koordinatenrichtungen entsprechend verfahren wird. Die aktuelle
Position der Tasteinheit (34), die sogenannte Maschinenposition
(Xm, Ym, Zm), wird hierbei, wie ebenfalls bereits oben
beschrieben, über optische Tastköpfe ermittelt, die die
entsprechenden Maßstäbe (7, 8, 9) in den drei
Koordinatenrichtungen abtasten. Diese Meßeinrichtungen werden
hierbei pauschal mit dem Bezugszeichen (19) als
Wegmeßeinrichtung bezeichnet.
Zusätzlich ist in dem hier gezeigten Beispiel die Tasteinheit
(34) rein beispielhaft als messender Tastkopf (5) ausgeführt,
bei dem der Taster (6) kontinuierlich gegenüber dem Tastkopf
(5) in allen drei Koordinatenrichtungen ausgelenkt werden kann.
Die Auslenkung des Tasters (6) gegenüber dem Tastkopf (5) wird
hierbei durch Meßwerterfassungseinrichtungen (20) erfaßt, die
die Auslenkung des Tasters (6) in jede der drei
Koordinatenrichtungen erfassen. Die betreffende gemessene
Auslenkung in den drei Koordinatenrichtungen wird hierbei mit
(XT, YT, ZT) als Tasterauslenkung bezeichnet. Zusätzlich weist
der Tastkopf auch sogenannte Meßkraftgeneratoren (21) auf, die
in jede der drei Koordinatenrichtungen eine definierte Meßkraft
auf den Taster (6) entsprechend einer Vorgabe (soll)
aufschalten können.
Die Besonderheit des bislang in Fig. 4 gezeigten
Koordinatenmeßgerätes ist hierbei darin zu sehen, daß bisher
bekannte Bedienelemente vollkommen unabhängig von dem bei der
Beschleunigung der einzelnen Teile der Mechanik (33)
auftretenden Massenträgheitskräften funktionierten. Nimmt der
Bediener deshalb schnelle Änderungen der Bedienelemente (11,
12) zum Verfahren der Tasteinheit (34) vor, so kann dies zur
Folge haben, daß hierdurch in Folge der hieraus resultierenden
hohen Beschleunigungen es zu Deformationen oder sogar zur
Zerstörung der Mechanik (33) kommen kann. Um diesem Problem
abzuhelfen wird deshalb in der Schaltung gemäß Fig. 4 die
Kraft, mit der die Bedienelemente (11, 12) beaufschlagt werden,
näherungsweise proportional der bei der Beschleunigung der
Mechanik (33) auftretenden Massenträgheitskraft gewählt. Dies
soll rein beispielhaft anhand von Fig. 1 im Zusammenhang mit
einer Verstellung des Portals 2 in der Koordinatenrichtung
gemäß Pfeil (Y) gezeigt werden. Zur Verstellung des Portals (2)
muß der Bediener das Bedienelement (11) in der entsprechenden
Richtung bewegen. Bei einer Auslenkung des Bedienelementes (11)
aus der Ruhelage wird jedoch das Portal zunächst solange
beschleunigt bis es die gewünschte Geschwindigkeit erreicht
hat. Auch beim Abbremsen des Portals, bis es an seiner
endgültigen gewünschten Position zum Stillstand kommt, bedeutet
eine Beschleunigung des Portals (2) und ruft selbstverständlich
Massenträgheitskräfte hervor. Um nun zu verhindern, daß der
Benutzer hierbei die maximal zulässigen Massenträgheitskräfte
nicht überschreitet, wird deshalb auf das betreffende
Bedienelement (11) eine der Auslenkung des Bedienelementes
entgegengesetzte Kraft (Fy) aufgeschaltet, die näherungsweise
proportional der bei der Beschleunigung des Portals (2) bzw.
der Mechanik (33) auftretenden Massenträgheitskraft gewählt
wird. Hierdurch erhält der Benutzer ein Gefühl für die
tatsächlich zu beschleunigende Mechanik, so daß hierdurch der
Benutzer zu große Beschleunigungen vermeiden kann.
Die Beschleunigung, die die Mechanik aufgrund des Antriebes der
Mechanik in der betreffenden Koordinatenrichtung erfährt wird
in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 durch eine Simulation des
Controllers erzeugt. Natürlich kann genau so gut die
betreffende Beschleunigung auch aus den Antriebsdaten (Xs, Ys,
Zs) abgeleitet werden oder aus einem Beschleunigungssensor, der
vorzugsweise in der Nähe der Tasteinheit (34) in der Mechanik
des Koordinatenmeßgerätes befestigt ist. Die
Massenträgheitskraft wird dann durch Multiplikation der
Beschleunigung mit der in der betreffenden Koordinatenrichtung
beschleunigten Masse der Mechanik (33) errechnet, wobei dann
proportional zu der Massenträgheitskraft ein Signal (Fx, Fy,
Fz) auf das Bedienelement (11, 12) aufgeschaltet wird, wodurch
das betreffende Bedienelement (11, 12) eine entgegengesetzte
durch den Bediener spürbare Kraft erzeugt. Die Masse entspricht
in dem gezeigten Beispiel bei einem Verfahren in Richtung des
Pfeiles (Y) der Masse des Portals (2) mit allen hieran
befestigen Komponenten, wie Antriebe, Querschlitten, Pinole,
Tasteinheit etc.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wurde hier rein
beispielhaft für ein Bedienelement gemäß Fig. 2 gezeigt.
Selbstverständlich kann jedoch auch das Bedienelement (32)
gemäß Fig. 3 Einsatz finden. Auch hierbei wird dem
Bedienelement über den Elektromotor (49) ein proportional der
bei der Beschleunigung der Mechanik (33) auftretenden
Massenträgheitskraft ein Gegendrehmoment aufgeschaltet.
Fig. 5 zeigt hierbei zusätzlich ein sehr einfaches
Bedienelement, bei dem die auf das Bedienelement
aufzuschaltende Kraft sogar ohne den unten bezeichneten Motor
aufgeschaltet werden kann. Hierbei ist das Bedienelement
nämlich lediglich mit einer zu beschleunigenden Masse (54)
gekoppelt die bei der Betätigung des Bedienelements ebenfalls
beschleunigt werden muß. Das Bedienelement ist hierbei im
wesentlichen genau so aufgebaut wie das Bedienelement gemäß
Fig. 3; im Unterschied zum Elektromotor (49) ist jedoch das
Bedienelement mit einer rotierbaren Schwungscheibe (54)
verbunden, die bei Betätigung des Handrades (47) beschleunigt
werden muß. Dazu ist die Masse (54) über ein die Zahnräder (52,
53) umfassendes Getriebe verbunden, so daß die Drehfrequenz des
Handrades (47) in eine erheblich höhere Drehfrequenz der zu
beschleunigten Masse (54) übersetzt wird. Die gezeigte
Anordnung weist hierbei den besonderen Vorteil auf, daß die zu
beschleunigende Masse (54) variabel gegen andere entsprechende
Massen ausgetauscht werden kann, so daß das Handrad nach einer
elektronischen Umschaltung selbstverständlich auch für
verschiedene Koordinatenrichtungen der Mechanik (33) des
Koordinatenmeßgerätes verwendet werden kann. Wird das Handrad
beispielsweise zum verstellen der Pinole (4) in Richtung des
Pfeiles (Z) verwendet, so wird man eine Scheibe (54) mit
erheblich niedrigerer Masse verwenden, als für den Fall, wenn
das Bedienelement zum Verfahren des gesamten Portals (2) für
die Koordinatenrichtung (Y) verwendet wird.
Typische Massenträgheitsmomente, die durch die Scheibe (54) in
Verbindung mit dem Getriebe auf das Handrad (47) aufgeschaltet
werden, könnten hierbei einen Wert von typischerweise größer
1.10-3 kg m2 betragen.
Natürlich muß das Bedienelement nicht wie in Fig. 5 gezeigt
ausgeführt sein, sondern beispielsweise könnte anstelle einer
drehbaren Scheibe (54) und des Zahnrades (53) auch eine
Zahnstange mit einer hieran befestigten Masse vorgesehen sein,
so daß das Zahnrad (52) die rotierende Bewegung in eine lineare
Bewegung einer zu beschleunigenden Masse umsetzt. Natürlich
kann auch die Scheibe (54) unmittelbar an einer der
Wellenhälften (51a, 51b) befestigt werden, so daß auf das
zusätzliche Getriebe (52, 53) und auf ein Drehlager für die
Drehscheibe (54) verzichtet werden kann. Ein derartiges
Bedienelement weist jedoch den Nachteil auf, daß es relativ
unflexibel ist und speziell für eine Bewegungsrichtung eines
speziellen Koordinatenmeßgerätes gefertigt werden muß.
Im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 9 soll nunmehr eine
grundsätzlich zweite Ausführungsvariante besprochen werden, bei
der auf ein Bedienelement entsprechend spezifischen
Gegebenheiten im Meßablauf entsprechend Kräfte so aufgeschaltet
werden, daß sich bei der Bedienung der Bedienelemente
wenigstens eine Vorzugsrichtung ergibt, in die die
Bedienelemente vorzugsweise bedient werden können.
Im ersten Ausführungsbeispiel dieser zweiten grundsätzlichen
Ausführungsvariante gemäß Fig. 6 handelt es sich hierbei um
ein Koordinatenmeßgerät, bei dem die Tasteinheit speziell als
sogenannter schaltender Tastkopf (31) ausgeführt ist. Das
gemeinsame Charakteristikum schaltender Tastköpfe ist hierbei
darin zu sehen, daß bei der Antastung des Tasters (6) an einem
Werkstück (15) der Taster (6) gegenüber dem Tastkopf (31) aus
seinen Lagerstellen (29), in denen der Taster (6) am Tastkopf (31)
gelagert ist, ausgehoben wird und hierdurch eine
Unterbrechung eines elektrischen Kontaktes stattfindet. Durch
die Unterbrechung des elektrischen Kontaktes wird hierbei ein
Signal (SL) an die Steuerung (13) abgegeben, aufgrund deren
eine Antastung des Werkstückes mit dem Taster (6) als gültig
erkannt wird. In einer ersten Lösung werden mit dem Signal
gleichzeitig entsprechende von den Wegmeßeinheiten (19)
gemessenen Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm) als gültige
Antastpositionen (Xp, Yp, Zp) übernommen.
In einer verfeinerten Lösung von schaltenden Tastköpfen wird
zur Genauigkeitssteigerung zusätzlich im Taststift (6) ein
Piezo-Kristall (55) vorgesehen, der bereits bei der geringsten
Berührung des Tasters (6) mit dem Werkstück, also noch lange
bevor der Taster (6) aus seinen Lagerstellen (29) ausgehoben
wird, ein elektrisches Signal (SP) an die Steuerung (13) gibt,
aufgrund dessen die Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm)
eingefroren werden. Erst wenn der Taster (6) dann aus seinen
Lagerstellen (29) aushebt, wird die Antastung als gültig
gegeben und die eingefrorenen Maschinenpositionen als
Antastpositionen (Xp, Yp, Zp) übernommen. Dieses Verfahren
weist gegenüber dem erst beschriebenen Verfahren den
zusätzlichen Vorteil auf, daß hierdurch erheblich genauere
Antastpunkte erzielt werden können.
Die Besonderheit bei schaltenden Tastköpfen ist insbesondere
darin zu sehen, daß mit diesen nicht genauer festgestellt
werden kann, in welche Richtung der Taster (6) gegenüber dem
Tastkopf (31) ausgelenkt ist. Hat der Bediener des
Koordinatenmeßgerätes nunmehr mit dem besagten Taster (6) eine
schwer zugängliche Stelle zu vermessen, wie beispielsweise eine
raumschräge Bohrung, so kann es für ihn oftmals sehr
problematisch sein, den Taster wieder heil aus der besagten
Bohrung herauszukriegen ohne ihn abzubrechen. Fig. 6a
veranschaulicht dies. Wird der Tastkopf (31) von der letzten
gültigen Antastposition (Xp, Yp, Zp) weiter nach links auf die
Maschinenposition (Xm, Ym, Zm) bewegt, so nimmt die Auslenkung
des Tasters (6) immer weiter zu, bis dieser möglicherweise
zerstört wird. Gemäß der Ausbildung der Fig. 6 wird deshalb
vorgeschlagen, die auf die Bedienelemente wirkende Kraft derart
einzustellen, daß die sich hierdurch ergebende Vorzugsrichtung
immer in Richtung auf die Position des Tastkopfes in seiner
letzten gültigen Antastposition weist. Und zwar natürlich
solange, bis der schaltende Kontakt wieder geschlossen ist und
der Taster damit nicht mehr aus seiner Ruheposition ausgelenkt
ist. Hierdurch kann der Benutzer intuitiv über die
Bedienelemente so geführt werden, daß er den Tastkopf immer
wieder in diejenige Stellung zurückverfahren kann, in der sich
der Schaltkontakt des schaltenden Tastkopfes geöffnet hat.
Damit kann er über dieses Aufschalten der Vorzugsrichtung immer
wieder zu dieser definierten Position zurückgeführt werden,
indem er sicher gehen kann, daß der Taststift nicht abbricht.
Die besagte Vorzugsrichtung wird natürlich nur solange
aufgeschaltet, bis der Taster (6) wieder in seinen Lagerstellen
(29) ordnungsgemäß liegt und somit der während der Antastung
geöffnete Schaltkontakt wieder geschlossen ist, denn nun
besteht keine Gefahr mehr, daß der Taster abbricht.
Um diese Vorgehensweise in der Steuerung des
Koordinatenmeßgerätes zu realisieren wird deshalb wie folgt
vorgegangen:
Wie bereits oben erwähnt, wird beim Ausheben des Tasters (6) aus den Lagerstellen (29) ein Signal (SL) an die Steuerung (13) übermittelt, zu dem die je nach Methode verwendeten Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm) als aktuelle Antastpositionen (Xp, Yp, Zp) gespeichert werden. Diese aktuellen Antastpositionen (Xp, Yp, Zp) werden hierbei in der Steuerung (13) abgespeichert und gleichfalls über eine entsprechende Leitung auch an den Controller (22) übermittelt. Außerdem wird gleichfalls von der Steuerung (13) auch an den Controller (22) das Signal (SL), das das Öffnen des Schaltkontaktes wiedergibt, weiter übermittelt. Außerdem werden gleichfalls auch die aktuellen Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm) über eine entsprechende Leitung an den Controller (22) übermittelt. Liegt nun das besagte Signal (SL) an dem Controller (22) an, d. h. der Taster (6) ist aus den Lagerstellen (29) des Tastkopfes (31) ausgehoben, so wird aus den aktuellen Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm) und der letzten gültigen Antastposition (Xp, Yp, Zp) ein Vektor () aufgespannt (siehe Fig. 6a), der letztlich nichts anderes als die Abweichung des Tastkopfes (31) von der letzten gültigen Antastposition (Xp, Yp, Zp) wiedergibt. Entsprechend der Richtung und der Länge dieses Vektors (U) wird auf die Bedienelemente, wie bereits oben ausgeführt, eine der Auslenkung entgegengesetzte Kraft aufgeschaltet, so daß die Bedienelemente entgegengesetzt dieser Richtung eine Kraft auf den Bediener ausüben. Hierdurch kann der Bediener immer wieder zurück zur letzten gemessenen Antastposition (Xp, Yp, Zp) gelangen, bis der Taster (6) wieder in den Lagerstellen (29) zum liegen kommt und damit das Signal (SL) wieder seine Null- Stellung enthält.
Wie bereits oben erwähnt, wird beim Ausheben des Tasters (6) aus den Lagerstellen (29) ein Signal (SL) an die Steuerung (13) übermittelt, zu dem die je nach Methode verwendeten Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm) als aktuelle Antastpositionen (Xp, Yp, Zp) gespeichert werden. Diese aktuellen Antastpositionen (Xp, Yp, Zp) werden hierbei in der Steuerung (13) abgespeichert und gleichfalls über eine entsprechende Leitung auch an den Controller (22) übermittelt. Außerdem wird gleichfalls von der Steuerung (13) auch an den Controller (22) das Signal (SL), das das Öffnen des Schaltkontaktes wiedergibt, weiter übermittelt. Außerdem werden gleichfalls auch die aktuellen Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm) über eine entsprechende Leitung an den Controller (22) übermittelt. Liegt nun das besagte Signal (SL) an dem Controller (22) an, d. h. der Taster (6) ist aus den Lagerstellen (29) des Tastkopfes (31) ausgehoben, so wird aus den aktuellen Maschinenpositionen (Xm, Ym, Zm) und der letzten gültigen Antastposition (Xp, Yp, Zp) ein Vektor () aufgespannt (siehe Fig. 6a), der letztlich nichts anderes als die Abweichung des Tastkopfes (31) von der letzten gültigen Antastposition (Xp, Yp, Zp) wiedergibt. Entsprechend der Richtung und der Länge dieses Vektors (U) wird auf die Bedienelemente, wie bereits oben ausgeführt, eine der Auslenkung entgegengesetzte Kraft aufgeschaltet, so daß die Bedienelemente entgegengesetzt dieser Richtung eine Kraft auf den Bediener ausüben. Hierdurch kann der Bediener immer wieder zurück zur letzten gemessenen Antastposition (Xp, Yp, Zp) gelangen, bis der Taster (6) wieder in den Lagerstellen (29) zum liegen kommt und damit das Signal (SL) wieder seine Null- Stellung enthält.
Fig. 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel bei dem sich bei
Bedienung des wenigstens einen Bedienelementes eine
Vorzugsrichtung ergibt. Bei dem hier gezeigten
Steuermechanismus wird ein optischer Taster (28) genutzt, der
wie bei Koordinatenmeßgeräten üblich, an einer sogenannten
Dreh-Schwenkeinheit (52) befestigt ist, so daß der
Abtaststrahl (a) beliebig im Raum ausgerichtet werden kann.
Dazu weist die Dreh-Schwenkeinheit (52) eine Dreheinheit (26)
auf, mit der der optische Tastkopf (28) um eine erste, Achse
gemäß Pfeil (αm) gedreht werden kann, sowie eine zweite
Dreheinheit (27) auf, mit der der optische Tastkopf (28) um
eine zu der ersten Drehachse senkrechte zweite Drehachse
entlang einem Pfeil (βm) ebenfalls verdreht werden kann, so daß
der Tastkopf (28) beliebig im Raum ausgerichtet werden kann.
Derartige optische Tastköpfe tasten üblicherweise die
Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes (15) mit einem
Abtaststrahl (a) ab, wobei im manuellen Betrieb es in der
Praxis sehr schwer ist, den optischen Tastkopf derart über der
Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes zu positionieren,
daß die Werkstückoberfläche sich genau im Meßbereich des
Abtaststrahls (a) befindet. Es ist deshalb wünschenswert den
Tastkopf entweder näher an die Werkstückoberfläche heran zu
bewegen oder von der Werkstückoberfläche weg zu bewegen. Weist
die Dreh-Schwenkeinheit (52) jedoch eine beliebige raumschräge
Ausrichtung auf, so wird es für den Bediener des
Koordinatenmeßgerätes beliebig schwierig die Antriebe (18) des
Koordinatenmeßgerätes so zu betätigen, daß der optische
Tastkopf (28) genau in der Ausrichtung des Abtaststrahls (A)
verfahren wird. Deshalb wird in der gezeigten Ausführungsform
gemäß Fig. 7 auf die Bedienelemente derart eine Kraft
aufgeschaltet, daß die Vorzugsrichtung, die sich bei Betätigung
der Bedienelemente in der Vorzugsrichtung ergibt, so gewählt
ist, daß sich der optische Tastkopf entlang dem Taststrahl (a)
bewegt. Hierzu wird aus der Winkelmeßeinrichtung (26), die die
Drehstellungen (αm, βm) der Drehgelenke (26, 27) der Dreh-
Schwenkeinheit (52) messen, über die Steuerung (13) auch an den
Controller (22) weitergegeben. Im Controller (22) wird aus den
besagten beiden Drehwinkeln (αm, βm) die genaue Ausrichtung des
Abtaststrahls (a) abgeleitet und somit auf die Bedienelemente
(11, 12) entsprechende Kräfte (Fx, Fy, Fz) aufgeschaltet, so
daß sich bei Betätigung der Bedienelemente (11, 12) automatisch
eine ggf. von den Koordinatenrichtungen abweichende
Vorzugsrichtung entlang dem Taststrahl (a) ergibt, entlang
derer die Tasteinheit verfahren wird.
Eine Besonderheit ist hinsichtlich der Bedienelemente (11, 12)
noch zu erwähnen. So befindet sich auf dem Bedienpaneel, auf dem
auch die Bedienelemente (11, 12) angebracht sind zusätzlich
eine Taste (53), mit der die Ansteuerung im Koordinatenmeßgerät
von den Antrieben (18) auf die Antriebe (25) der Dreheinheiten
(26, 27) der Dreh-Schwenkeinheit umgeschaltet werden kann. Im
gedrückten Zustand dieser Taste kann deshalb mit dem
Bedienelement (11) sowohl die Dreheinheit (26) wie auch die
Dreheinheit (27) in analoger Weise wie die Antriebe (18)
bedient werden, was den Winkelgeschwindigkeiten (Wα) und (Wβ)
entspricht. Die Signale (Wα) und (Wβ) werden dann in Signale
(αs) und (βs) gewandelt gemäß derer die Antriebe (25) der
Dreheinheiten verstellt werden.
In Fig. 8 ist nunmehr eine dritte Weiterbildung der besagten
zweiten Ausführungsform gezeigt, in der sich bei Bedienung des
wenigstens einen Bedienelementes eine vorzugsweise von den
Koordinatenrichtungen abweichende Vorzugsrichtung ergibt
entlang derer die Tasteinheit verfahren wird.
Hierzu ist zunächst anzumerken, daß die betreffende
Prinzipschaltung die Tasteinheit (34) als messender Tastkopf
(5) mit zugehörigem Taster (6) dargestellt ist. Anstelle dessen
können natürlich auch beliebige andere Tastköpfe, wie
beispielsweise optische Tastköpfe, schaltende Tastköpfe etc.
verwendet werden. Die für den messenden Tastkopf beschriebene
Funktionsbaugruppen (18-21) wurden bereits im Zusammenhang mit
der Fig. 4 beschrieben, so daß auf nochmalige Beschreibung
verzichtet werden soll. Der Einsatz eines Koordinatenmeßgerätes
an einfachen Werkstücken, wie einem Würfel, dessen
Seitenflächen immer parallel zu den Koordinatenrichtungen
ausgerichtet sind, ist denkbar einfach, da der Taster zunächst
nur im Bereich der betreffenden Fläche positioniert werden muß
und dann durch Betätigen des entsprechenden Bedienelementes
(11, 12) einfach nur senkrecht auf die betreffende Oberfläche
aufgebracht wird.
Erheblich komplizierter wird es jedoch dann, wenn Werkstücke
oder Formelemente von Werkstücken vermessen werden müssen, die
nicht mehr parallel zu den Koordinatenrichtungen ausgerichtet
sind. Ein einfaches, veranschaulichendes Beispiel könnte sein,
daß beispielsweise der oben bereits benannte Würfel einfach um
30° über eine seiner Kanten gekippt ist, wie dies beispielhaft
bei dem Werkstück (15) in Fig. 8 dargestellt wurde, so daß das
Werkstückkoordinatensystem (Xw, Yw, Zw) gegenüber dem
Maschinenkoordinatensystem (X, Y, Z) um die Y-Achse um einen
Winkel Gamma von 30° verdreht ist. Für einen solchen gekippten
Würfel wäre es nun gleichfalls wünschenswert, mit dem Taster
(6) nach wie vor parallel zu den Würfeloberflächen verfahren zu
können. Dazu wird auf die Bedienelemente (11, 12) deshalb in
analoger Weise eine Kraft (Fx, Fy, Fz) aufgeschaltet, die den
Bedienelementen ebenfalls mehrere von den Koordinatenrichtungen
abweichende Vorzugsrichtungen aufschaltet, die so gewählt ist,
daß die Abtasteinheit entlang der Achsen eines gegenüber den
durch die Mechanik (33) vorgegebenen Koordinatenrichtungen
gedrehten Koordinatensystems verfahren werden kann. Wie dies
realisiert wird, soll nunmehr detaillierter anhand von Fig. 8
beschrieben werden. Zunächst einmal wird das Koordinaten
meßgerät über ein hier nicht näher gezeigten Schalter in einen
Modus umgeschaltet, in dem für das Werkstück (15) die
entsprechenden gedrehten Werkstückkoordinatenrichtungen (Xw,
Yw, Zw) aufgenommen werden. Dazu werden beispielsweise an dem
Würfel drei jeweils senkrecht gegeneinander liegende Flächen
des Würfels über jeweils drei Meßpunkte abgetastet und aus den
abgetasteten Meßpunkten werden dann die drei Drehwinkel Delta
(Drehwinkel des Werkstückkoordinatensystems (Xw, Yw, Zw)
gegenüber dem Maschinenkoordinatensystem (X, Y, Z) um die
Z-Achse), Gamma (Drehwinkel des Werkstückkoordinatensystems (Xw,
Yw, Zw) gegenüber dem Maschinenkoordinatensystem (X, Y, Z) um
die Y-Achse) und Epsilon (Drehwinkel des
Werkstückkoordinatensystems (Xw, Yw, Zw) gegenüber dem
Maschinenkoordinatensystem (X, Y, Z) um die X-Achse) berechnet
und an den Controller (22) der Bedienelemente (11, 12)
weitergegeben. Der Controller (22) berechnet aus den besagten
Winkelwerten (Delta, Gamma, Epsilon) dann die entsprechend
gedrehten Werkstückkoordinatenrichtungen (Xw, Yw, Zw) und gibt
die auf die Bedienelemente aufgeschalteten Kräfte (Fx, Fy, Fz)
danach demgemäß vor, so daß die Bedienelemente bei der
Betätigung in einer Vorzugsrichtung verstellt werden, die den
Werkstückkoordinatenrichtungen (Xw, Yw, Zw) entsprechen.
Anhand von Fig. 9 soll nunmehr eine vierte Ausführungsform
einer Koordinatenmeßgeräte-Steuerung beschrieben werden, bei
der als Tasteinheit wieder ein messender Tastkopf (5) mit einem
Taster (6) verwendet wird, wie dies bereits beispielhaft schon
im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde. Bei derart
messenden Tastköpfen ist es hierbei üblich, wie bereits oben
ausgeführt, daß der Taster (6) mit einer definierten Meßkraft
beaufschlagt wird, die üblicherweise lotrecht auf die
Oberfläche des zu vermessenden Werkstückes (15) im Antastpunkt
zeigt. Diese Meßkraft wird entweder, wie dies im Zusammenhang
mit den Fig. 4, 8 und 9 gezeigt ist, durch einen sogenannten
Meßkraftgenerator erzeugt, was letztendlich nichts anderes als
ein elektronischer Linearmotor ist, der in der betreffenden
Koordinatenrichtung eine gewisse Kraft erzeugt oder aber
mittels Federn, die bei der Auslenkung des Tasters (6) aus
seiner Ruhelage gespannt werden und hier durch die Meßkraft
erzeugen. Die lotrechte Richtung wird im CAD-Betrieb hierbei
üblicherweise mit den abzutastenden Punkten auf der
Werkstückoberfläche mitgeliefert und für jeden abzutastenden
Punkt separat eingestellt. Dies ist im manuellen Betrieb bei
dem der Taster mittels Bedienelementen (11, 12) verstellt wird,
natürlich nicht möglich, da weder dem Koordinatenmeßgerät, noch
dem Bediener für jedes Werkstück die genaue Ausrichtung der
Oberfläche bekannt ist. Die Meßkraft wird hierbei deshalb
üblicherweise in der Richtung aufgeschaltet, wie der Tastkopf
(5) beim Aufsetzen des Tasters (6) auf der Oberfläche des zu
vermessenden Werkstückes (15) verfahren wurde. Wurde, wie
beispielsweise hier in Fig. 9 dargestellt, der Tastkopf (5)
zunächst vor dem Werkstück (15) positioniert und der Tastkopf
dann mit dem Bedienelement (11) vertikal lotrecht auf die
Werkstückoberfläche des Werkstückes (15) zubewegt, so wird die
Meßkraft (Tast) ebenfalls horizontal auf das Werkstück
zugerichtet auf den Taster (6) aufgeschaltet. Die vorgegebene
Meßkraft (Tast) wird hierbei nunmehr, solange der Taster in
Anlage mit dem Werkstück (15) ist, immer in Z-Richtung mit
einem konstanten Betrag beaufschlagt. Dazu wird der Taster nach
dem Berühren der Werkstückoberfläche in einen Regelkreis
eingebunden, der aufgrund der durch die Meßwertaufnehmer (20)
gemessenen Tasterauslenkung die Antriebe (18) entsprechend
nachstellt, so daß sich der Taster immer in einer definierten
Sollage befindet, wobei der Taster (6) in Antastrichtung immer
besagte konstante Meßkraft aufgeschaltet wird, so daß der
Taster auf das Werkstück gar nicht mehr weiter zubewegt werden
kann. Lotrecht zu der Antastrichtung also in diesem Beispiel in
den Koordinatenrichtungen (X, Y) ist jedoch ein Verfahren des
Tastkopfes (5) noch möglich. Wird somit beispielsweise der
Tastkopf (5) in Richtung des Pfeiles (X) verfahren, so wird der
Taster (6) irgendwann einmal an der Kante (54) des Werkstückes
hängen bleiben und sich eine Tasterauslenkung des Tasters (6)
gegenüber dem messenden Meßkopf (5) in Richtung der
Koordinatenrichtung (X) ergeben. Diese Auslenkung des Tasters
(6) gegenüber dem Meßkopf (5) führt natürlich in senkrecht zur
Antastrichtung stehender Richtung ebenfalls zu einer Meßkraft
(senk) die entweder wie in Fig. 9 gezeigt durch die
Meßkraftgeneratoren aufgebracht wird, um den Taster (6) in der
Koordinatenrichtung (X) wieder in seine Nullage zurückzubewegen
oder die für den Fall, daß die Meßkraft mittels Federn
aufgebracht wird durch die Auslenkung des Tasters aus seiner
Ruhelage entsteht. Für den Fall, daß es sich um einen sehr
filigranen Taster handelt, dessen Tastkugel möglicherweise
einen Durchmesser von weniger als 1 mm aufweist, besteht
selbstverständlich die Gefahr, daß beim Überschreiten einer
gewissen Meßkraft der Taster abbricht. Es ist deshalb sehr von
Vorteil, wenn für diesen Fall auf die Bedienelemente (11, 12)
eine Vorzugsrichtung aufgeschaltet würde, die so wirkt, daß die
Auslenkung zwischen Taster (6) und messenden Tastkopf (5) beim
Verfahren in der entsprechenden Richtung wieder geringer wird.
Dies kann realisiert werden, indem die Vorzugsrichtung im
angetasteten Zustand proportional zu den lotrecht auf die
Antastrichtung wirkenden Meßkräften aufgeschaltet wird.
Wie dies realisiert wird soll nunmehr anhand von Fig. 9
gezeigt werden. Über die Meßkraftgeneratoren läßt sich
selbstverständlich anhand der eingestellten Ströme der
Meßkrafteinheiten (24) die Meßkraft (ist) messen und wird an
den Controller (22) weitergegeben. Darüberhinaus wird von der
Steuerung (13) gleichfalls auch die in Antastrichtung wirkende
Komponente (tast) weitergegeben, so daß sich über die
Vektorarithmetik die zur Antastrichtung senkrechte
Kraftkomponente (senk) (vgl. Fig. 9b) ermitteln läßt. Diese
Kraftkomponente (senk) wird nun im Controller (22) dazu
verwendet, um auf die Bedienelemente eine entsprechende Kraft
(Fx, Fy, Fz) aufzuschalten, die den besagten Kraftkomponente
(senk) entgegenwirkt. Hierdurch wird der Benutzer durch die
besagte eingestellte Vorzugsrichtung immer so geführt, daß er
von der besagten Kante wieder entfernt wird.
Die weiteren Ausführungsbeispiele gemäß Ansprüchen 18-20 sind
der Übersichtlichkeit halber nicht mehr durch Figuren
unterlegt, da die betreffenden Steuerungsschaltungen im
wesentlichen analog wie Fig. 4 und Fig. 6 aussehen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 18 wird hierbei auf
Bedienelemente, die im Meßablauf vom Benutzer nicht bedient
werden sollen, ein Klopfen aufgeschaltet, so daß der Benutzer
dies hierdurch mitgeteilt kriegt. Die Schaltung könnte, wie in
Fig. 4 zu sehen, aufgebaut sein, wobei zusätzlich zwischen der
Steuerung (13) und dem Controller (22) eine zusätzlich Leitung
vorhanden wäre, über die die Steuerung den Controller (22) die
entsprechenden nicht zu benutzenden Bedienelemente mitteilt.
In einer anderen Ausführungsform gemäß Anspruch 19 könnte vom
Controller (22) bei der Auslenkung der Bedienelemente (11, 12)
durch Aufschalten einer Kraft (Fx, Fy, Fz) bei einer gewissen
Auslenkung eine Art Anschlag bzw. ein Druckpunkt entstehen, der
so vorgesehen wird, daß ein als Tasteinheit vorgesehener
schaltender Tastkopf mit einer optimalen Antastgeschwindigkeit
verfahren wird. Die Schaltung ergäbe sich ähnlich Fig. 6,
jedoch ohne die Leitungen (Xm, Ym, Zm), (Xp, Yp, Zp), (SL)
zwischen der Steuerung (13) und dem Controller (22).
Statt dessen würde eine Leitung zwischen Steuerung (13) und dem
Controller vorgesehen, über die an den Controller die optimale
Antastgeschwindigkeit übertragen wird.
Auch die Ausführungsform nach Anspruch 20, bei der die Kraft so
vorgegeben wird, daß das Bedienelement solange der Taster das
Werkstück antastet aus seiner Neutralschaltung in
Antastrichtung ausgelenkt ist, kann einfach mittels einer
leicht modifizierten Schaltung nach Fig. 4 erzielt werden. Für
diesen Fall muß zwischen Steuerung (13) und Controller (22)
lediglich eine Leitung vorgesehen werden, die den Controller
die Antastrichtung übermittelt.
Natürlich läßt sich analog bei Tastköpfen, bei denen die
Meßkraft über Federn eingestellt wird, die Meßkraft (ist)
analog durch die aktuelle Tasterauslenkung ermitteln und analog
zu obigen Ausführungen verarbeiten.
Abschließend bleibt zu erwähnen, daß die Erfindung natürlich
nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist,
sondern selbstverständlich auch Abwandlungen miterfaßt sein
sollen. Beispielsweise können unterschiedliche
Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
Claims (21)
1. Koordinatenmeßgerät mit wenigstens einer Tasteinheit (34)
zum Abtasten eines zu vermessenden Werkstückes (15) mit
- - einer Mechanik (33) über die die Tasteinheit in den drei Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) bewegt werden kann
- - mehreren Antrieben (18), über die die Mechanik zur Bewegung der Tasteinheit angetrieben wird
- - einem manuell betätigbaren Bedienelement (11, 12), mit dem die Antriebe gesteuert werden können, wobei auf das Bedienelement spezifischen Gegebenheiten im Meßablauf entsprechend durch eine Krafteinheit eine Kraft aufgeschaltet wird.
2. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, wobei eine mit dem
Bedienelement verbundene Funktionsbaugruppe (Controller
22) vorgesehen ist, die die Aufschaltung der Kraft auf das
Bedienelement steuert.
3. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Kraft näherungsweise proportional zur Beschleunigung der
Mechanik in der durch das Bedienelement gesteuerten
Koordinatenrichtung ist.
4. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 3, wobei die Kraft
näherungsweise proportional zu der bei der Beschleunigung
der Mechanik auftretenden Massenträgheitskraft gewählt
ist.
5. Koordinatenmeßgerät nach Ansprüchen 3 oder 4, wobei die
Krafteinheit eine mit dem Bedienelement gekoppelte zu
beschleunigenden Masse ist, die bei der Betätigung des
Bedienelements beschleunigt wird.
6. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 5, wobei die Masse
entweder eine rotierbare Scheibe oder ein linearbeweglich
geführter Körper ist.
7. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 6, wobei die Masse mit
dem Bedienelement über ein Getriebe verbunden ist.
8. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 6, wobei die Masse starr
mit dem Bedienelement verbunden ist.
9. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 3 oder 4, wobei die
Funktionsbaugruppe die aufgeschaltete Kraft entweder aus
dem Signal wenigstens eines an der Mechanik befestigten
Beschleunigungssensors, aus den Signalen für die Antriebe
des Koordinatenmeßgerätes (18) oder aus dem Signal
(Vx, Vy, Vz) des Bedienelementes selber ableitet.
10. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die
Funktionsbaugruppe die Kraft so aufschaltet, daß sich bei
Bedienung des Bedienelements wenigstens eine
Vorzugsrichtung ergibt, in die das bzw. die Bedienelemente
vorzugsweise betätigt werden können.
11. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 10, wobei die
Funktionsbaugruppe bei einer Auslenkung wenigstens eines
Bedienelementes entsprechend der Auslenkung die besagte
Kraft so auf das bzw. die Bedienelemente aufschaltet, daß
sich ein der Vorzugsrichtung entsprechendes konstantes
Verhältnis zwischen den Auslenkungen des bzw. der
Bedienelemente für die unterschiedlichen
Koordinatenrichtungen ergibt.
12. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei die
Tasteinheit ein optischer Tastkopf ist und die
Vorzugsrichtung durch die Funktionsbaugruppe derart
vorgegeben ist, daß bei Betätigung der Bedienelemente in
Vorzugsrichtung die Tasteinheit entlang dem Taststrahl
verfahren wird.
13. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei die
Funktionsbaugruppe mehrere Vorzugsrichtungen vorgibt, die
so gewählt sind, daß die Abtasteinheit bei der Betätigung
der Bedienelemente in die Vorzugsrichtungen entlang den
Achsen eines gegenüber den durch die Mechanik vorgegebenen
Koordinatenrichtungen (X, Y, Z) gedrehten Koordinaten
systems (Xw, Yw, Zw) verfahren werden kann.
14. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei die
Tasteinheit ein schaltender Tastkopf mit einem gegenüber
dem Tastkopf beweglichen Taster ist und die
Vorzugsrichtung () durch die Funktionsbaugruppe derart
vorgegeben wird, daß bei Betätigung der Bedienelemente in
die Vorzugsrichtung der Tastkopf zur letzten gültigen
Antastposition (Xp, Yp, Zp) verfahren wird.
15. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 14, wobei die
Funktionsbaugruppe die Vorzugsrichtung solange
aufschaltet, solange der Taster aus seiner Ruheposition
ausgelenkt ist.
16. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei die
Tasteinheit ein messender Tastkopf mit einem gegenüber dem
Tastkopf auslenkbaren Taster ist, und wobei die
Funktionsbaugruppe die Vorzugsrichtung entgegen der
Richtung der lotrecht auf die Antastrichtung wirkenden
Meßkräfte wählt.
17. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 10 oder 11, wobei die
Tasteinheit ein messender Tastkopf mit einem gegenüber dem
Tastkopf auslenkbaren Taster ist, und wobei die
Vorzugsrichtung im angetasteten Zustand entgegen der auf
den Tastkopf wirkenden Meßkraft aufgeschaltet ist.
18. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die
Funktionsbaugruppe die Kraft derart aufschaltet, daß sich
die Bedienung eines im Meßablauf vom Bediener nicht
vorgesehenen Bedienelementes durch ein Klopfen bemerkbar
macht.
19. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, wobei die Kraft von
der Funktionsbaugruppe derart vorgegeben wird, daß bei der
Auslenkung des Bedienelementes ein Anschlag entsteht, der
so vorgesehen ist, daß ein als Tasteinheit vorgesehener
schaltender Tastkopf mit einer optimalen
Antastgeschwindigkeit verfahren wird.
20. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, mit einem
Bedienelement mit einer vorgegebenen Ruhestellung und
einem messenden Tastkopf mit Taster als Tasteinheit, wobei
die Kraft von der Funktionsbaugruppe derart vorgegeben
wird, daß das Bedienelement solange der Taster das
Werkstück antastet aus seiner Neutralstellung in
Antastrichtung ausgelenkt ist.
21. Koordinatenmeßgerät nach Ansprüchen 1 bis 17, wobei die
Krafteinheit ein Elektromotor ist, der die Kraft erzeugt.
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