DE19927872A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Objektes bzw. dessen Struktur, insbesondere solcher mit Vorsprüngen wie Zähnen eines Fräswerkzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines Objektes bzw. dessen Struktur, umfassend eine Aufnahmeeinrichtung für das Objekt, eine optoelektronische Messvorrichtung zum Messen des Objektes im Durchlichtverfahren mit einem optischen Sensor sowie eine Strahlungsquelle. Um bei hoher Messgeschwindigkeit überaus präzise insbesondere rotationssymmetrische Werkzeuge vermessen zu können, wird vorgeschlagen, dass der optische Sensor und die Strahlungsquelle von einer um eine erste Achse drehbare Schwenkeinrichtung ausgehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen eines Objektes bzw. dessen Struktur, insbesondere solcher mit Vorsprüngen von zum Beispiel einem rotationssymmetrischen Werkzeug wie Zähnen eines Fräswerkzeuges, umfassend eine Aufnahmeeinrichtung für das Objekt, eine optoelektronische Messvorrichtung zum Messen des Objektes im Durchlichtverfahren mit einem optischen Sensor sowie einer Strahlungs­ quelle. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Messen eines Objektes bzw. dessen Struktur, insbesondere solchen mit Vorsprüngen wie Zähnen eines Fräswerkzeuges, im Durchlichtverfahren mit einem optischen Sensor sowie diesem zugeordneter Strahlungsquelle.

Um zum Beispiel die Geometrie bzw. den Verschleiß von Vorsprüngen wie Zähnen insbeson­ dere eines Fräswerkzeuges zu bestimmen, werden optische Messverfahren benutzt, bei denen eine Ausrichtung einer Strahlungsquelle auf einen optischen Sensor erfolgen muss. Bei den bekannten Vorrichtungen wird die Strahlungsquelle zu dem optischen Sensor verstellt oder umgekehrt, so dass aufgrund hierdurch sich ändernder Beleuchtungsstärken zum Teil auf­ wendige Auswerteverfahren erforderlich sind, um mit hoher Genauigkeit und reproduzierbar messen zu können. Die zu messenden Objekte werden dabei um eine Achse gedreht, wobei ein Antrieb über die Abstützung selbst erfolgt. Die Messung des Verschleißes führt dabei häufig zu Problemen.

Es sind eine Vielzahl von Werkzeugmessmaschinen bekannt, mit denen z. B. Fräswerkzeuge vermessen werden können. So werden von Klingelnberg Söhne GmbH, Hückeswagen, Wellen- und Verzahnungsmesszentren angeboten, in der die zu vermessenden Körper vertikal angeordnet und ein taktil arbeitender Taster entlang des zu vermessenden Körpers mit einem Linearantrieb verstellbar ist. Durch das rein taktile und gangweise Messen von z. B. Außen- und Innenverzahnungen ergeben sich hohe Messzeiten.

Zur Messung von Wälzfräsern ist es auch bekannt, diese horizontal anzuordnen (siehe z. B. optisches Präzisionskoordinatenmessgerät ZKM ACCURE 250, OKM Optische Koordinaten­ messtechnik GmbH, Jena). Die horizontale Einspannung führt zu dem Nachteil, dass die Lagerung nicht immer zuverlässig arbeitet, so dass es zu Messwertverfälschungen kommen kann.

Ein optisches Messen von Werkzeugen mit horizontalem Strahlengang und vertikaler Aufspannung des Körpers selbst, wird von der Walter AG, Tübingen, angeboten.

Von der Zoller GmbH & Co. KG, Freiberg, ist eine Vorrichtung mit Werkzeugvoreinstell­ gerät mit schwenkbarer optischer Achse bekannt, wobei stufenlos definierte Verstellungen nicht möglich sind. Ein Verschwenken erfolgt in eine Richtung, um alternativ von der Seite oder von oben messen zu können. Die entsprechende Vorrichtung ist zur Messung von geschraubten Werkzeugen ungeeignet. Ein unter der Bezeichnung PRIMAHR (Mahr GmbH, Göttingen) angebotenes Koordinatenmessgerät ermöglicht Form- und Zahnmessungen mittels taktil arbeitender, also berührender Verfahren.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Verfahren oder eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass bei hoher Messgeschwindigkeit überaus präzise insbesondere rotationssymmetrische Werkzeuge vermessen werden können, wobei auch Bereiche erfassbar sein sollen, die aufgrund der Geometrie des Objektes anson­ sten nur mit einem erheblichen apparativen und verfahrensmäßigen Aufwand erfassbar wären.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass der optische Sensor und die Strahlungsquelle von einer um eine erste Achse drehbaren Schwenkeinrichtung ausgehen, die ihrerseits linear entlang einer senkrecht zu der ersten Achse verlaufenden zweiten Achse translatorisch verstellbar ist, und dass das Objekt entlang einer parallel zu der ersten Achse verlaufenden und von dieser ge­ schnittenen dritten Achse drehbar und entlang einer zu der ersten Achse parallel verlaufenden Achse verschiebbar angeordnet ist. Die zweite Achse kann als X-Achse, die dritte Achse als Y-Achse und zwischen dem optischen Sensor und der Strahlungsquelle verlaufende Gerade als Z-Achse der Vorrichtung bezeichnet werden.

Dabei kann der Sensor und/oder die Strahlungsquelle drehbar und/oder translatorisch ver­ schiebbar von der Schwenkeinrichtung ausgehen, so dass sich eine zusätzliche X-Achse und/oder Z-Achse ergibt. Auch kann die Strahlungsquelle, d. h. Durchlichtbeleuchtung separat angesteuert bzw. verstellt werden, um beim Verstellen der Schwenkeinrichtung Kollisionen mit dem zu vermessenden Körper auszuschließen. Entsprechend kann der optische Sensor angeordnet sein.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass optischer Sensor und Strahlungsquelle eine Einheit bilden, die von einer Schwenk- oder Dreheinrichtung wie Drehteller oder Schwenktisch ausgehen, der um die die Drehachse des Objektes wie rotationssymmetrischen Werkzeuges schneidende Achse drehbar ist. Hierdurch ergeben sich unabhängig von der durchzuführenden Messung optimale reproduzierbare Beleuchtungsverhältnisse, da der Abstand zwischen dem optischen Sensor und der Strahlungsquelle konstant bleibt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass von der Schwenkeinrichtung ein Taster insbesondere Fasertaster ausgeht, so dass zusätz­ lich eine taktile Messung durchgeführt werden kann. Der entsprechende Taster wie Faserta­ ster, der einen biegeelastischen Schaft aufweisen kann, kann in die Messebene hineinge­ schwenkt werden, ist also vorzugsweise nicht orthogonal zur von der Schwenkeinrichtung aufgespannten Ebene verstellbar.

Das Objekt mit der Halterung selbst kann entlang der eine Y-Achse bildenden vierten Achse zu der Dreheinrichtung verstellbar sein, die ihrerseits entlang der eine X-Achse bildenden zweiten Achse vorzugsweise mittels eines Linearmotors verstellbar ist. Hierdurch ergeben sich hohe Beschleunigungen, also kurze Zustellzeit bei gleichzeitiger hoher Messgenauigkeit. Mittels eines entsprechenden Linearmotors können Beschleunigungen mit 1 g durchgeführt werden.

Die Schwenk- bzw. Dreheinrichtung wird unabhängig von der diese aufnehmenden Halterung betätigt, so dass aufgrund der getrennten Antriebe eine unerwünschte Wärmeentwicklung unterbleibt, die anderenfalls zu Messungenauigkeiten führen könnte. Mit anderen Worten sollte der eigentliche Antrieb räumlich und thermisch getrennt von dem eigentlichen Sensor­ kopf angeordnet sein, so dass Wärmeeinflüsse des Antriebs, insbesondere ansonsten vorhan­ dene Verlustleistung bei Direktantrieben die Messergebnisse nicht negativ beeinflussen können.

Dadurch, dass die Dreheinrichtungen auf das Objekt und damit die optische Achse in gewünschtem Umfang einstellbar ist, besteht die Möglichkeit, z. B. bei Zähnen eines rota­ tionssymmetrischen Werkzeuges hinter der Schneide zu messen. Auch ist jede gewünschte Schnittebene durch Drehen der Dreheinrichtung bzw. deren Verfahren entlang der Drehachse des Objektes erfassbar, so dass folglich eine Schraubenprojektion in beliebiger Schnittebene durchführbar ist.

Die Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit kann zusätzlich dadurch erhöht werden, dass das Objekt zwischen feststehenden Spitzen eingespannt ist, wobei ein Drehen des Objektes über einen Mitnehmer erfolgt. Hierdurch ergeben sich bessere Rundlaufeigenschaften. Eine Lagerung bzw. Aufnahme in Spannzangen ist selbstverständlich gleichfalls möglich.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Vermessung von Objekten bzw. dessen Strukturen, insbesondere eines solchen mit Vorsprüngen wie Zähnen eines rotationssym­ metrischen Werkzeuges wie Fräswerkzeuges zeichnet sich dadurch aus, dass der optische Sensor und die Strahlungsquelle als Einheit um eine erste Achse gedreht werden, dass die so gebildete Einheit entlang einer zur ersten Achse senkrecht verlaufenden zweiten Achse verstellt wird und dass das Objekt um eine dritte Achse gedreht wird, die parallel zu der zweiten Achse verläuft und von der ersten Achse geschnitten wird. Dabei ist vorgesehen, dass die den optischen Sensor und die Strahlungsquelle aufnehmende Einheit entlang der zweiten Achse mittels eines Linearantriebs mit Beschleunigung vorzugsweise bis 1 g verstellt wird. Um ein schnelles Anhalten der drehbaren Einheit nach dem Verstellen und eine präzise Aus­ richtung auf das zu messende Objekt sicherzustellen, wird die Einheit vorzugsweise pneuma­ tisch fixiert. Auch ist ein bei einer Beschleunigung entlang der Fixierung wie Säule für die Dreheinrichtung, also in X-Richtung sichergestellt, dass ein Wackeln der Dreheinrichtung unterbleibt. Somit können in kurzen Zeiten präzise Messwerte aufgenommen werden.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Vermessen von Zähnen eines Fräswerkzeuges, wobei die Ist-Kontur des Zahnes gemessen und mit einem abgespeicherten Sollwert verglichen wird. Hierdurch ist auf einfache Weise nach einem vorgegebenen Algo­ rithmus der Verschleiß bestimmbar.

Zur Bestimmung des Kolk- bzw. des Freiflächenverschleißes wird eine hierdurch bedingte Vertiefung in einer Fläche optisch derart bestimmt, dass der Abstand zwischen die Vertiefung begrenzenden Rändern bestimmt und aus dem Abstand die Verschleißtiefe berechnet wird. Hierdurch erfolgt eine indirekte Verschleißmessung.

Auch kann ein Vermessen von entlang der Drehachse verlaufenden Spannuten derart erfolgen, dass aufeinanderfolgende in Achsrichtung verlaufende Spannuten nacheinander in umgekehr­ ter Richtung optisch erfasst und ausgemessen werden, d. h. eine erste Nut wird z. B. vom Boden zum Kopfbereich des Objektes und die nachfolgende Nut umgekehrt vom Kopfbereich zum Boden hin vermessen. Die ermittelten Daten können anschließend softwaremäßig umsortiert werden und z. B. gangweise zur Auswertung herangezogen werden. Durch diese Maßnahmen ist eine höhere Messgeschwindigkeit erzielbar.

Ferner besteht die Möglichkeit eines zahnweisen Erfassens aller Messwerte der optisch zu bestimmenden Messgrößen. Die einzelnen Messparameter können dabei beliebig aktiviert werden bzw. deaktiviert werden, z. B. Aufnahme der Messwerte für die Messaufgaben:
Steigung an beiden Flanken, Formabweichungen an den Schneidkanten, Rundlauf am Zahnkopf und Eingriffsteilung an beiden Flanken.

Auch kann neben oder ergänzend zur optischen Messung ein taktiles Messen mittels eines Tasters wie Fasertasters durchgeführt werden, der über eine Zustellachse zuführbar ist. Dabei ist der Taster zusammen mit der Optik und der Strahlungsquelle als Einheit verstellbar, also um dieselbe Achse drehbar und entlang derselben Achse translatorisch bewegbar. Ferner kann der Taster unabhängig von der Schwenkeinrichtung schwenkbar und/oder translatorisch verstellbar angeordnet werden.

Auch zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass zum Vermessen gewindeartiger Geome­ trien die Messwerte an beliebigen Punkten und in beliebigen Stellungen im Raum aufgenom­ men und durch entsprechende Projektion entlang der Gewindesteigung in eine Bezugsebene zur Auswertung transformiert werden.

Ferner besteht die Möglichkeit, dass Bereiche maximalen Verschleißes selektiert und in einem exakten Verfahren mit messenden Tastern oder Optik in der entsprechenden Ansicht mit Schwenkung nachgemessen werden. Hierdurch erfolgt eine Überprüfung der durch zweidi­ mensionale Messung ermittelten dreidimensionalen Verschleißwerte, so dass die Mess­ werttoleranzen zusätzlich reduziert werden können.

Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Lehre Vorsprünge von z. B. Wälzfräsern entlang deren Nuten zu vermessen, um sodann die gewonnenen Daten entsprechend umzusor­ tieren und z. B. gangweise zur Auswertung zu berücksichtigen. Hierdurch wird ebenfalls eine Erhöhung der Messgeschwindigkeit erreicht. Dies erfolgt zusätzlich dadurch, dass die zu durchfahrenden Nuten derart durchmessen werden, dass in einer ersten Nut von oben nach unten und in der darauffolgenden Nut von unten nach oben oder umgekehrt gemessen wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der einer Zeichnung zu entnehmen­ den bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum optischen Mes­ sen, insbesondere rotationssymmetrischer Werkzeuge,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Detaildarstellung der Fig. 3,

Fig. 5 einen Ausschnitt der den Figuren zu entnehmenden Messeinrichtung,

Fig. 6 eine Vorderansicht eines zu vermessenden Fräserzahnes,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Fräserzahnes nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht des Fräserzahnes nach den Fig. 6 und 7,

Fig. 9 eine Ansicht eines Fräserzahnes mit Kolkverschleiß,

Fig. 10 eine Seitenansicht des Fräserzahnes nach Fig. 9 und

Fig. 11 eine Prinzipdarstellung einer Dreheinrichtung mit verstellbar angeordnetem Sensor.

Den Fig. 1 bis 5 sind rein prinzipiell wesentliche Elemente einer Vorrichtung 10 zum opti­ schen Vermessen von Strukturen eines Objektes, insbesondere Vorsprüngen von einem rota­ tionssymmetrischen Werkzeug wie Fräswerkzeug zu entnehmen. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Basis 12 mit einem Messtisch 14, von dem eine Halterung 16 mit Reitstock 18 und Drehantrieb 20 ausgehen, um ein zu vermessendes Werkstück 22 drehbar aufzunehmen, welches z. B. zwischen feststehenden Spitzen 24, 26 oder in anderen Aufnahmen wie Spann­ zangen, z. B. SK 40 oder SK 50 Spannzangen festgelegt ist. Über einen nicht näher bezeich­ neten Mitnehmer ist das Werkzeug sodann um eine senkrecht zur von dem Messtisch 12 aufgespannten Ebene verlaufende Achse 28 drehbar.

Parallel zu der Achse 28 von der Basis der Vorrichtung 12 ausgehend verläuft eine Säule 30, entlang der eine Halterung 34 mittels eines Linearmotors 36 verstellbar ist, und zwar entlang der als X-Achse bezeichneten und parallel zu der Drehachse 28 des Werkstücks 22 ver­ laufenden Achse 38. Bei dem Linearmotor 36 handelt es sich um einen Elektromotor, bei dem eine geradlinige Bewegung erzeugt wird. Der Antrieb bewirkt nicht ein magnetisches Drehfeld, sondern ein Wanderfeld.

Von der Halterung 34 geht ein scheibenförmiger Schwenktisch 40 aus, der um eine Achse 42 drehbar ist, die senkrecht zu den Achsen 28 und 38 verläuft und die Drehachse 28 des Werkstücks 22 schneidet. Der Schwenktisch 40 ist mittels eines gesonderten Antriebs 32 dreh- bzw. schwenkbar.

An dem Schwenktisch 40 ist ein optischer Sensor wie CCD-Kamera 44 angeordnet, die in bekannter Weise zur optischen Vermessung von Werkstücken benutzt werden kann.

Ferner geht von dem Schwenktisch 40 eine Strahlungsquelle 46 aus, um auf diese Weise im Durchlichtverfahren das Werkstück 22 bzw. von diesem ausgehende Vorsprünge wie Zähne vermessen zu können. Optischer Sensor 44 und Strahlungsquelle 46 sind auf gegenüberlie­ genden Seiten einer Ebene 48 angeordnet, die von der Drehachse 28 der Halterung 16 und damit des Werkstücks 22 und der Drehachse 42 des Schwenktisches 40 aufgespannt wird.

Der Schwenktisch 40 ist um einen Winkel α, vorzugsweise ± 45° verschwenkbar, wobei die Null-Linie parallel zu der von dem Messtisch 14 aufgespannten Ebene verläuft.

Die Halterung 16 für das Werkstück 22 ist des Weiteren über einen Schlitten in Y-Richtung 50 verstellbar, die parallel zu der von dem Tisch 14 verlaufenden Ebene und senkrecht zur X-Achse 38 verläuft.

Durch die entsprechende Ausbildung der Vorrichtung 10 ist das aus dem optischen Sensor 44 und der Strahlungsquelle 46 mit nachgeschalteter nicht näher dargestellter Auswerteein­ richtung bestehende optische Erfassungssystem auf das Werkstück 22 bzw. zu den zu vermessenden Strukturen entsprechend einem Koordinatenmessgerät ausrichtbar.

Mittels des Linearantriebs 36 kann die einen Schwenktisch 40 aufnehmende Halterung 34 mit hoher Beschleunigung von z. B. 1 g verstellt werden, so dass schnelle Messzeiten ermöglicht werden. Der Schwenktisch 40 selbst kann mittels nicht dargestellter pneumatischer Bremsen fixiert werden, so dass eine eindeutige Positionierung und damit Ausrichtung auf das Werk­ stück 22 in kurzer Zeit möglich ist.

Da der Drehantrieb 32 des Schwenktisches 40 getrennt von dem Linearantrieb 36 der Halte­ rung 34 ist, kann eine unerwünschte Wärmeentwicklung unterbunden werden.

Die Halterung 34 ist des Weiteren über ein Seil 33 mit einem Gegengewicht 35 verbunden, um den Linearantrieb 36 mit geringerer Leistung betreiben zu können.

Dadurch, dass die aus dem optischen Sensor 34 und der Strahlungsquelle 46 von dem Schwenktisch 40 ausgehende Einheit sowohl senkrecht zur Drehachse 28 des Werkstücks 22 als auch entlang der Y-Achse 38 verstellbar ist, kann auch hinter Schneiden von rotations­ symmetrischen Werkzeugen gemessen werden. Durch Verdrehen und Verfahren ist auch eine Schraubenprojektion in jeder beliebigen Schnittebene möglich.

Zusätzlich kann der optische Sensor 44 und/oder die Strahlungsquelle 46 bzw. die Durchlicht­ beleuchtung zu dem Schwenktisch 40 gedreht und/oder entlang diesem translatorisch bewegt werden, wie dies durch Pfeile in Fig. 4 prinzipiell angedeutet wird. Hierdurch wird auf dem Drehtisch 40 eine zusätzliche X- und Z-Achse eingerichtet.

Auch kann die Durchlichtbeleuchtung separat angesteuert und verschwenkt werden, um beim Verstellen des Drehtischs 40 Kollisionen mit dem Körper 22 auszuschließen. Gleiche Möglichkeiten können auch für den optischen Sensor 44 bestehen.

Dadurch, dass das Werkstück 22 zwischen feststehenden Spitzen 24, 26 oder in sonstigen Aufnahmen eingespannt und über den Mitnehmer in Drehung versetzbar ist, werden verbes­ serte Rundlaufeigenschaften erzielt.

Von dem Schwenktisch 40 kann des Weiteren ein nicht dargestellter Taster wie Fasertaster ausgehen, um die Struktur des Werkstücks 22 taktil zu vermessen. Der Taster kann ver­ schwenkbar und/oder translatorisch verstellbar auf dem Schwenktisch 40 angeordnet sein. Dabei ist der Taster insbesondere nicht orthogonal in die Messebene einfahrbar.

Anhand der Fig. 6 bis 10 sollen anhand eines Fräserzahnes 52 die Möglichkeiten dessen Vermessung, insbesondere einer direkten Verschleißmessung verdeutlicht werden.

In Fig. 6 ist der Fräserzahn 52 in Vorderansicht dargestellt. Der Steigungswinkel γ ist mit dem Bezugszeichen 54 und die Fräsrichtung zur Schraubenrichtung mit 56 bezeichnet. Die Soll-Geometrie ist durch die ausgezogene Linie 58 angegeben. Die mit der Messanordnung 10 zu messende Ist-Geometrie, also die des verschlissenen Zahns 52, ist gestrichelt einge­ zeichnet (Linie 60). Der Flankenfreiwinkel ist mit dem Bezugszeichen 62 eingezeichnet. Um den Verschleiß des Fräserzahnes 52 im Flankenbereich 64 zu ermitteln, wird optisch der Abstand zwischen Soll-Flanke 68 und Ist-Flanke 70 gemessen und aus diesen Werten unter Berücksichtigung eines abgespeicherten Algorithmus die Tiefe 72 des Ist-Verschleisses der Zahnflanke 64 berechnet.

In Fig. 7 ist die Seitenansicht des Fräserzahns 52 gezeichnet, wobei die Ist-Geometrie mit den Bezugszeichen 60 und die Soll-Geometrie mit dem Bezugszeichen 58 versehen ist. Ferner sind der Kopffreiwinkel 74 sowie mit einem Pfeil 76 die rotatorische Fräsrichtung des Fräser­ zahns 52 gekennzeichnet. Zum optischen Vermessen des Zahnkopfes wird der Abstand 78 zwischen Ist-Kante 80 und Soll-Kante 82 des Zahnkopfes bestimmt, um nach einem abgeleg­ ten Algorithmus die Tiefe 84 des Ist-Verschleißes des Zahnkopfes zu berechnen.

Der in Fig. 8 in Draufsicht dargestellte Fräserzahn 52 ist durch die durchgezogene Linie 58 in seiner Soll-Kontur und durch die gestrichelte Linie 60 in seiner Ist-Kontur wiedergegeben. Um entsprechend der Darstellung in den Fig. 6 und 7 den Verschleiß im Bereich der Flanke bzw. des Kopfes zu bestimmen, wird optisch der Abstand zwischen Ist- und Soll-Geometrie gemessen, um sodann den tatsächlichen Verschleiß berechnen zu können.

Erfindungsgemäß erfolgt ein Vermessen einer Fläche, also einer zweidimensionale Messung, um sodann unter Zuhilfenahme eines Algorithmus eine Änderung wie Verschleiß dreidimen­ sional angeben zu können.

Entsprechend kann - wie anhand der Fig. 9 und 10 verdeutlicht ist - ein durch Schraffuren 90, 92 angedeuteter Kolkverschleiß bestimmt werden, wobei die Breite 94 optisch vermessen und aus dieser die Verschleißtiefe 96 berechnet wird.

Anhand der Fig. 11 soll verdeutlicht werden, dass der dargestellte Sensor 44 zu dem Drehtel­ ler 40 translatorisch verstellbar ist. Die Richtungen sind mit x und z angegeben. Entsprechend ist die nicht dargestellte Lichtquelle 46 verstellbar.

Claims (25)

1. Vorrichtung (10) zum Messen eines Objektes (22) bzw. dessen Strukturen, insbeson­ dere eines solchen mit Vorsprüngen (52) von z. B. einem rotationssymmetrischen Werkzeug wie Fräswerkzeug, umfassend eine Aufnahmeeinrichtung (16) für das Objekt, eine das Objekt bzw. Abschnitte wie die Vorsprünge vermessende optoelek­ tronische Messvorrichtung zum Messen im Durchlichtverfahren mit einem optischen Sensor (44) sowie einer Strahlungsquelle (46), dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (44) und die Stahlungsquelle (46) von einer um eine erste Achse (42) drehbaren Schwenkeinrichtung ausgehen, die ihrerseits linear entlang einer senkrecht zu der ersten Achse verlaufenden zweiten Achse (38) translatorisch ver­ stellbar ist, und dass das Objekt (22) entlang einer parallel zu der ersten Achse ver­ laufenden dritten Achse (50) verstellbar ist und um eine parallel zu der zweiten Achse (38) verlaufenden von der ersten Achse (42) geschnittenen vierten Achse (28) drehbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (44) und die Strahlungsquelle (46) auf gegenüberliegenden Seiten des Objektes (22) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Schwenkeinrichtung wie Schwenktisch (40) um einen Winkel α mit insbeson­ dere α ± 45° drehbar ist.

4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenktisch (40) pneumatisch fixierbar ist.

5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenktisch (40) von einer Halterung (34) ausgeht, die mittels eines Linearmotors (36) entlang der zweiten Achse (38) verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenktisch (40) mittels eines Hydraulik- oder Pneumatikantriebs oder eines Spindelantriebs verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (34) entlang einer von einer Basis (12) der Vorrichtung (10) ausgehenden Säule (30) verstellbar ist, auf deren einer Seite der Schwenktisch (40) und auf gegenüberliegender Seite ein mit der Halterung (34) verbundenes Gegenge­ wicht (35) verlaufen.

8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (22) zwischen von der vierten Achse (28) durchsetzten feststehenden Spitzen (24, 26) fixiert ist und über einen Mitnehmer in Drehbewegung versetzbar ist und/oder über Spannzangen drehbar gelagert ist.

9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Schwenkeinrichtung (40) ein mit dem Objekt (22) zu dessen Vermessung wechselwirkender Taster wie Fasertaster ausgeht.

10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster schwenkbar gelagert ist.

11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (36) räumlich und thermisch von der Schwenkeinrichtung (40) bzw. dem optischen Sensor (44) getrennt angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (44) und/oder die Strahlungsquelle (46) und/oder der gegebe­ nenfalls vorhandene Taster zu der Schwenkeinrichtung (40) getrennt drehbar und/oder translatorisch verstellbar angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (46) und/oder der optische Sensor (44) zur Vermeidung von Kollisionen mit dem Objekt (22) unabhängig von der Schwenkeinrichtung (14) verstell- bzw. verschwenkbar ist.

14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achse (38) X-Achse, die dritte Achse (50) Y-Achse und zwischen dem optischen Sensor (40) und der Strahlungsquelle (46) verlaufende Gerade Z-Achse der Vorrichtung (10) ist.

15. Verfahren zum Vermessen eines Objektes bzw. dessen Strukturen, insbesondere eines solchen mit Vorsprüngen wie die eines rotationssymmetrischen Werkzeuges wie Zähnen eines Fräswerkzeuges, im Durchlichtverfahren mit einem optischen Sensor sowie einer dieser zugeordneten Strahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor und die Strahlungsquelle als Einheit um eine erste Achse gedreht werden, dass die so gebildete Einheit entlang einer zu der ersten Achse senkrecht verlaufenden zweiten Achse verstellt wird, dass das Objekt um eine dritte Achse gedreht wird, die parallel zu der zweiten Achse verläuft und von der ersten Achse geschnitten wird, und dass das Objekt um eine parallel zu der ersten Achse verlaufenden vierten Achse verstellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dass der optische Sensor vom Antrieb der Einheit räumlich und thermisch getrennt wird.

17. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zum Verstellen entlang der zweiten Achse mittels eines Linear­ antriebs verstellt wird.

18. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit während jeweiliger Messwerteerfassung pneumatisch fixiert wird.

19. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Durchlichtverfahren die Ist-Struktur jeweiliger Fläche des Fräszahns gemessen und mit einer Soll-Geometrie verglichen wird und aus so ermittelten Abständen der Verschleiß des Fräszahns berechnet wird.

20. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer optisch zweidimensional bestimmten Soll-Ist-Abweichung des Objekts eine dreidimensionale Veränderung wie Verschleiss berechnet wird.

21. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung von Kolk- bzw. Freiflächenverschleiß Abstände zwischen Begrenzungen von durch den Verschleiß hervorgerufenen Geometrieveränderungen optisch gemessen und aus den Abständen die Verschleißtiefe berechnet wird.

22. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zum Vermessen von Körpern gewindeartiger Geometrien, dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte beliebiger Punkte und/oder Stellungen des Körpers aufgenommen und unter Berücksichtigung der vorbekannten gewindeartigen Geometrie des Körpers zur Auswertung in eine entsprechende Bezugsebene geordnet werden.

23. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Körpers maximalen Verschleißes ausselektiert und sodann taktil und/oder optisch nachgemessen werden.

24. Verfahren zum Vermessen eines Objektes mit durch Längsnuten getrennte Vorsprün­ ge, insbesondere Walzfräser, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge entlang der Nuten gemessen werden, wobei aufeinanderfolgend durchfahrene Nuten in abweichender Richtung durchmessen werden.

25. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang der Nuten gemessenen Vorsprünge zur Auswertung umsortiert werden, insbesondere zu einer gangweisen Auswertung umsortiert werden.