DE19928908A1

DE19928908A1 - Anpaßbarer Handgriff für eine Koordinatenmeßmaschine

Info

Publication number: DE19928908A1
Application number: DE19928908A
Authority: DE
Inventors: Simon Raab; John Bodjack
Original assignee: Faro Technologies Inc
Current assignee: Faro Technologies Inc
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2000-01-05
Also published as: FR2780775A1; ITTO990518A1; GB2340586A; GB2340586B; JP2000028302A; GB9914716D0; US6151789A; CA2276989A1; IT1308734B1

Abstract

Bei einem neuen, anpaßbaren Handgriff (70) zum Einsatz in einem dreidimensionalen Koordinatenmeßsystem ist ein ergonomisch geformter Pistolengriff (79) vorgesehen, der an einem manuell manipulierbaren mehrgelenkigen Meßarm drehbar positioniert ist, um eine Vielzahl von für den Bediener angenehmen Winkelpositionen des Handgriffs zu erlauben. Der anpaßbare Handgriff (70) umfaßt eine Klemme (71) zur lösbaren Festlegung des Handgriffs in einer ausgewählten Stellung. In einer Ausführungsform werden zur lösbaren Positionierung ein federbelasteter Ball und Arretiermittel vorgesehen. Ferner kann die Handgriffeinrichtung ein Drehgelenk umfassen, das eine Rotation des Pistolengriffs relativ zur Klemme erlaubt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich grundsätzlich auf dreidimensionale Koordinatenmeßsyste me, insbesondere jedoch auf einen neuen und verbesserten anpaßbaren Handgriff für eine dreidimensionale Koordinatenmeßmaschine, die die Erschöpfung des Bedieners reduziert und die Benutzung erleichtert, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Hintergrund der Erfindung

Es ist im Stand der Technik bekannt, Koordinaten-Meßsysteme zum Messen von Ge genständen im Raum im Hinblick auf ihre X-, Y- und Z-Koordinaten allgemein in Be zug auf Länge, Breite und Höhe zu messen. Die Fortentwicklung in der Technik hat zu leichtgewichtigen, tragbaren Koordinaten-Meßsystemen geführt, die gut für allgemeine industrielle Anwendungen geeignet sind. Ein derartiges Koordinaten-Meßsystem ist aus US-A 5,402,582 bekannt, dessen Offenbarungsgehalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird. Dreidimensionale Gegenstände werden im Hinblick auf ihre Position und Orientierung beschrieben. Das heißt, es wird nicht nur beschrieben, wo sich ein Objekt befindet, sondern auch in welche Richtung es zeigt. Die Orientierung eines Gegenstands im Raum kann durch die Lage von drei Punkten am Gegenstand definiert werden. Die Orientierung kann ebenso durch die Winkel der Ausrichtung des Gegenstands im Raum beschrieben werden. X-, Y- und Z-Koordinaten können am einfachsten durch drei lineare Skalen vermessen werden. In anderen Worten, wenn man eine Skala entlang der Länge, Breite und Höhe eines Raumes legt, kann man die Position eines Punkts im Raum bestimmen.

Derzeit messen Koordinaten-Meßsysteme Gegenstände im Raum unter Einsatz von drei linearen Skalen. Bekannte Koordinaten-Meßsysteme weisen einen mehrgelenki gen (vorzugsweise 6 Gelenke), manuell positionierbaren Meßarm zur genauen und leichten Vermessung eines Volumens auf, das typischerweise einen Bereich mit vor zugsweise einem Durchmesser von 6-8 Fuß (etwa 1,8 bis 2,5 m) abdeckt (der Raum kann jedoch auch größere oder kleinere Durchmesser als die angegebenen abdec ken). Ergänzend zum Meßarm besitzen bekannte Koordinaten-Meßsysteme einen Controller (oder eine serielle Box), die als elektronisches Interface zwischen Arm und Host Computer ausgebildet ist. Der Host Computer zeigt Menüanzeigen und Ausga ben an einen Bediener an. Der mechanische, an Koordinaten-Meßsystemen einge setzte Meßarm weist im allgemeinen eine Anzahl von Übertragungsgehäusen auf, wobei jedes Übertragungsgehäuse ein Gelenk aufweist und einen Freiheitsgrad der Rotation definiert. Der Meßarm besitzt ferner Extensionselemente oder besser gesagt Armelemente, die untereinander über benachbarte Übertragungsgehäuse verbunden sind, die rechtwinklig angeordnet sind, um einen beweglichen Arm, vorzugsweise mit 5 oder 6 Freiheitsgraden zu definieren. Jedes Übertragungsgehäuse umfaßt Meß wandler. Zusätzlich besitzt jedes Übertragungsgehäuse visuelle und akustische End stop-Anzeiger als Schutz gegen mechanische Überbelastung infolge von mechani scher Überbeanspruchung oder Spannung.

Meßarme für Koordinaten-Meßsysteme umfassen einen Fühlergriff am Bedie nerende. Fühlergriffe, durch die die Position und Orientierung des Gegenstands zu erfassen ist, gemäß dem Stand der Technik werden vom Bediener entweder wie ein Bleistift oder ein Pistolengriff gehalten und besitzen manchmal zwei Schalter für die Befestigung von optionalen elektronischen und/oder Gewindebefestigungen zur Auf nahme einer Vielzahl von Sensoren und Fühlern. Da es sich bei einer Koordinaten meßmaschine um eine manuelle Meßeinrichtung handelt, muß der Bediener in der Lage sein, den Arm unter Verwendung des Handgriffs bei der Aufnahme von Messun gen zu bewegen und dann gegenüber der Koordinatenmeßmaschine zu bestätigen, ob die vorgenommene Messung akzeptabel ist oder nicht. Handgriffe sind derzeit fest an der Betätigungseinrichtung für das Fühlerende montiert und sind typischerweise für den Einsatz einer rechtshändigen Bedienperson eingerichtet. Obwohl diese Handgriffe zur Manipulation des Arms adäquat arbeiten, können sie die Ermüdung der Bedien person erhöhen und haben sich bei der Aufnahme und Bestätigung von Messungen als unzulänglich erwiesen.

Was daher benötigt wird, ist ein vielfach positionierbarer, ergonomisch geformter Handgriff der zur Anpassung an eine Vielzahl von Bedienungspersonen geeignet ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die oben genannten und weitere Nachteile und Unzulänglichkeiten des Standes der Technik werden durch die vorliegende Erfindung überwunden oder verringert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine neue anpaßbare Handgriffeinrichtung zum Ein satz an einer dreidimensionalen Koordinatenmeßmaschine geschaffen, die einen auf einer Klemme basierenden, ergonomisch geformten Pistolengriff aufweist, der drehbar am Fühlerende des Arms positioniert ist.

Der anpaßbare Handgriff klemmt auf einem Schaftabschnitt der Fühlerendeinrichtung und erlaubt die Positionierung des Betätigungselements in einer Vielzahl von Winkel stellungen um die Einrichtung. Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird inner halb des Handgriffs ein Spannbolzen zur lösbaren Sicherung des Griffs am Schaft verwendet. Bei einer anderen Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 ist eine Anzahl von Arretiermitteln vorgesehen, die innerhalb des Klemmabschnitts des anpaßbaren Handgriffs angeordnet sind und in Wirkverbindung mit einem federbelasteten Ball ste hen, der innerhalb des ringförmigen Abschnitts der Einrichtung zur lösbaren Festle gung des anpaßbaren Handgriffs in einer vorbestimmten Winkelstellung angeordnet ist. Der erfindungsgemäße anpaßbare Handgriff umfaßt einen pistolenartigen Griff, der zur Erleichterung des Zugriffs durch eine Bedienungsperson ergonomisch geformt ist. Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist ferner ein Drehgelenk zur Befesti gung des Pistolengriffs an der Betätigungseinrichtung vorgesehen, um eine Rotati onsbewegung des Pistolengriffs relativ zur Klemme zu ermöglichen.

Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen näher läutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 Eine isometrische Ansicht eines dreidimensionalen Koordinatenmeßsy stems mit einem erfindungsgemäßen anpaßbaren Handgriff,

Fig. 2 eine isometrische Ansicht einer Fühlerendeinrichtung und eines erfin dungsgemäßen anpaßbaren Handgriffs,

Fig. 3 eine isometrische Ansicht eines anpaßbaren Handgriffs mit Klemme und Pistolengriff,

Fig. 4 eine isometrische Ansicht eines anpaßbaren Handgriffs mit Arretiermit teln und Drehgelenk.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

In Fig. 1 ist ein mehrgelenkiger, manuell betätigter Arm für den Einsatz an einer Koor dinatenmeßmaschine oder an einem Koordinaten-Meßsystem allgemein mit 1 be zeichnet. Grundsätzlich weist der Arm 1 eine Basis 2 auf, die mit einem ersten Satz von Übertragungsgehäusen 3, 4 verbunden ist, der mit einem ersten Armelement 5, fest verbunden mit dem ersten Satz von Transfergehäusen und mit einem zweiten Satz von Transfergehäusen 6, 7, in Verbindung steht. Der zweite Satz von Transferge häusen 6, 7 steht mit einen dritten Satz von Transfergehäusen 9, 10, zwischen denen ein zweites Armelement 8 angeordnet ist, in Verbindung, wobei Übertragungsgehäuse 9 mit Übertragungsgehäuse 7 verbunden ist. Die Sätze an Übertragungsgehäusen sind im allgemeinen Paare von Drehgelenken, die quer zueinander angeordnet sind und die an sich bekannte, nicht dargestellte Positionsstreckenwandler aufweisen. Am Ende des Arms 1 und sich vom Übertragungsgehäuse 10 weg erstreckend ist eine Fühlerbetätigungseinrichtung 11, z. B. mit Datenschaltknöpfen 17, 18 und anpaßbarem Handgriff 70 vorgesehen. Wie im Stand der Technik kommuniziert der Arm 1 elek trisch mit der seriellen Box 12 mittels Kabel 13, die elektronisch mit dem Host Com puter 14 mit Display 15 über Kabel 16 kommuniziert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 1 beispielhaft einen anpaßbaren Hand griff 70, der am Arm 1 an der Fühlerbetätigungseinrichtung 11 in Nachbarschaft einer Bedienungsperson (nicht dargestellt) angeordnet ist, die den Arm bedient. Der anpaß bare Handgriff kann in einer Vielzahl von Winkelpositionen um die Fühlerbetätigungs einrichtung 11 angeordnet werden, die für die Bedienungsperson angenehm sind und im folgenden näher beschrieben werden.

Gemäß Fig. 2 ist der anpaßbare Handgriff 70 an der Fühlerbetätigungseinrichtung 11 durch die Klemme 71 angeordnet und durch den Spannbolzen 72 in einer vorbe stimmten Winkelstellung lösbar festgelegt. Der Handgriff 70 ist im Hinblick auf seine Winkelstellung um die Fühlerbetätigungseinrichtung 11 in Richtung des Pfeils 73 an paßbar. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Spannbolzen 72 eine Hohlkopfschraube, die, wenn sie vom Bediener gelöst wird, teilweise die Klemmkräfte der Klemme 71 aufhebt und dadurch eine Rotation des Handgriffs 70 in Richtung des Pfeils 73 ermöglicht. Ist der Handgriff 70 in eine Stellung gedreht wor den, die für die Bedienungsperson angenehm ist, wird der Spannbolzen 72 angezo gen und erzeugt dabei eine Klemmkraft durch die Klemme 71 gegenüber dem Schaft 74 der Fühlerbetätigungseinrichtung 11, wodurch der Handgriff in einer Winkelstellung festgelegt wird.

Im folgenden werden nun die Details des Handgriffs 70 unter Bezug auf Fig. 3 er läutert, wobei im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Handgriff durch ein einstücki ges Kunststoffspritzteil gebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Klemme 71 einen Kragen 75, der so bemessen ist, daß er leicht um den Schaft 74 rotieren kann. Die Klemme 71 umfaßt ferner eine Trennlinie 76. Die Trennlinie 76 er möglicht eine Reduzierung des Kragens 75 in seiner Größe, wenn der Spannbolzen 72 wie hier beschrieben angezogen wird, um eine Klemmkraft auf den Schaft 74 auf zubringen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Handgriff 70 eine Öff nung 77 in Form eines Schraubenlochs mit einem Freiraumdurchmesser im oberen Abschnitt des Handgriffs wie in Fig. 3 dargestellt auf. In einem unteren Abschnitt ist ein Gewindeabschnitt integriert zum Gewindeeingriff mit dem entsprechenden Bereich der Kopfkappenschraube 72. Ebenso ist im oberen Abschnitt des Schraubenlochs eine Gegenbohrung 78 zur Aufnahme des Kopfs des Spannbolzens 72 vorgesehen. In einer weiteren Ausführungsform ist als eine Alternative zum integrierten Gewindeab schnitt eine zeichnerisch nicht dargestellte Ausnehmung im unteren Abschnitt des Schraubenlochs vorgesehen, um eine Standard-Sechskantmutter aufzunehmen, die in Gewindeeingriff mit dem Spannbolzen steht.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der Handgriff 70 ein Pisto lengriff 79 ist, der vollständig aus einem leichtgewichtigen Kunststoffmaterial mit ei nem hohlen Querschnitt hergestellt oder gespritzt ist, um das Gesamtgewicht des Handgriffs zu reduzieren. Ebenso ist einstückig mit dem Pistolengriff 79 eine Vielzahl von ergonomisch geformten und angeordneten Fingerpositionen 80 gespritzt. Die Fin gerpositionen 80 nehmen die vier Finger einer Hand des Bedieners auf, um eine Ma nipulation des Armes mit einem gegenüber einem vorbekannten Handgriff relaxten Griffdruck zu ermöglichen. Durch Reduzierung des Griffdrucks, der von der Bedie nungsperson aufgebracht werden muß, wird die Gesamtermüdung reduziert und die Bedienung erleichtert.

Der anpaßbare Handgriff wird an der Fühlerbetätigungseinrichtung wie in Fig. 2 dar gestellt dadurch installiert, daß zunächst eine Unterlegscheibe 81 auf den Schaft 74 gegen die Gelenkwinkelkomponente 10 installiert wird und dann der Handgriff auf den Schaft geschoben wird. Eine zweite Unterlegscheibe 82 wird dann auf dem Schaft 74 installiert und die Schaltknopfeinrichtung 83 wird dann am Schaft 74 in bekannter Weise festgelegt, wodurch der Handgriff 70 in axialer Richtung entlang des Schaftes festgelegt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Unterlegscheiben 81, 82 aus einem selbstklebenden Kunststoffmaterial wie z. B. Teflon oder Delron her gestellt. Der Handgriff 70 ist in seiner Winkelstellung um den Schaft 74 in der durch den Pfeil 73 angezeigten Richtung dadurch positionierbar, daß zuerst der Spannbol zen 72 mit einem geeigneten nicht dargestellten Schlüssel gelöst wird, der Griff in die gewünschte Stellung rotiert und dann der Spannbolzen zur lösbaren Festlegung in der gewünschten Position angezogen wird.

Bei einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 4 besitzt der Handgriff 70 Arretier mittel 85, die an vorbestimmten Stellen auf der Innenseite des Kragens 75 angeordnet sind. Die Arretiermittel 85 - im Ausführungsbeispiel Ausnehmungen - arbeiten mit einem federbelasteten Ball zusammen, der am Schaft 74 (zeichnerisch nicht darge stellt) angeordnet ist, um den Handgriff 70 unter Einsatz von Ball und Arretiermittel in bekannter Weise lösbar festzulegen. Bei einer Ausführungsform können z. B. acht Ar retiermittel 85 in gleichmäßigem Abstand über den Kragen 75 angeordnet sein, um acht verschiedene Winkelstellungen für den Handgriff unter 450 Winkelinkrementen vorzusehen. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der Spannbolzen 72 verhält nismäßig lose, um ein Indexieren von Arretiermittel zu Arretiermittel zu erlauben oder kann angezogen sein, um eine nahezu unbegrenzt sichere Festlegung des Handgriffs 70 wie oben beschrieben zu ermöglichen.

Fig. 4 zeigt auch noch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf das Drehgelenk 88, das zwischen Öffnung 78 und Pistolengriff 79 ange ordnet ist. Das Drehgelenk 88 erlaubt die Rotationspositionierung des Pistolengriffs 79 relativ zur Klemme 71 in Richtung des Pfeils 89.

Claims

1. Anpaßbarer Handgriff (70) zum Einsatz in einem dreidimensionalen Koordinaten meßsystem mit einem innerhalb eines ausgewählten Volumens bewegbaren Arm (1), der ein Fühlerende mit einem Schaft (74) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der anpaßbare Handgriff (70) einen Pistolengriff (79) mit einer an dessen Ende angeordneten Klemme (71) aufweist und daß die Klem me den Handgriff (70) am Schaft (74) in einer vorbestimmten Stellung lösbar fest legt.

2. Handgriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pistolengriff (79) durch einen länglichen Hohlkörper gebildet ist, der nahe des Klemmendes eine sich durch den Hohlkörper quer zur Klemme (71) erstreckende Öffnung (77) mit einem Freiraumabschnitt zur drehbaren Aufnahme eines Spannbolzens (72) und einem Gewindeabschnitt zum Gewindeeingriff mit dem Spannbolzen (72) aufweist.

3. Handgriff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pistolengriff (79) durch einen länglichen Hohlkörper gebildet ist, der nahe des Klemmendes eine sich durch den Hohlkörper quer zur Klemme (71) erstreckende Öffnung (77) mit einem Freiraumabschnitt zur drehbaren Aufnahme eines Spannbolzens (72) und einer Gewindemutter zum Gewindeeingriff mit dem Spannbolzen aufweist.

4. Handgriff nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff einen Schlitz (Trennlinie 76) aufweist, der sich im Hohlkörper ausgehend von der Klemme (71) quer zur Öffnung (77) erstreckt und bis in die Öffnung (77) ausdehnt.

5. Handgriff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (74) zur Aufnahme der mit dem Pistolengriff (79) fest verbundenen Klemme (71) zwischen dem Arm (1) und einer abnehmbaren Schaltknopfeinrich tung (83) angeordnet ist.

6. Handgriff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (70) zwi schen Arm (1) und der Schaltknopfeinrichtung (83) angeordnet ist, wobei auf jeder Seite der Klemme (71) Unterlegscheiben (81,82) vorzugsweise aus Kunststoff vorgesehen sind.

7. Handgriff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaft (74) wenigstens ein federbelasteter, im Schaft angeordneter Ball zugeordnet ist, und daß der Pistolengriff (79) eine fest an seinem Ende angeord nete Hohlhülse mit einer Vielzahl von vorzugsweise als Ausnehmungen ausgebil deten Arretiermitteln (85) im Winkelabstand so an seiner Innenseite aufweist, daß durch Eingriff des federbelasteten Balls in eines der Arretiermittel (85) der Pisto lengriff (79) in einer bestimmten Winkelstellung lösbar festgelegt ist.

8. Handgriff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pistolengriff (79) mit der Klemme (71) über ein Drehgelenk (88) in Verbin dung steht, das zur unbegrenzten Drehpositionierung des Griffs relativ zur Klemme zwischen Klemme (71) und Öffnung (77) angeordnet ist.