DE19952553A1

DE19952553A1 - Kompakte Video-Prüf-Vorrichtung mit gekoppelten Y,Z, X Messachsen

Info

Publication number: DE19952553A1
Application number: DE19952553A
Authority: DE
Inventors: Albert G Choate; Edward T Polidor
Original assignee: Optical Gaging Products Inc
Current assignee: Quality Vision International Inc
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2019-10-31
Also published as: DE19952553B4; JP2000310597A; ITMI20000284A1; FR2790170B1; ITMI20000284A0; IT1316766B1; US6518996B1; FR2790170A1

Abstract

Ein Joch ist für eine vertikale Bewegung in einer Z-Richtung auf einem Rahmen über einer transparenten Arbeitsplatte gehalten, die auf dem Rahmen für eine horizontale Justierung in einer Y-Richtung rechtwinklig zu der Z-Richtung angeordnet ist. Ein Schlitten, der für eine horizontale Justierung auf dem Joch in einer X-Richtung, rechtwinklig zu der Y- und der Z-Richtung, angebracht ist, trägt eine Videokamera und ein Linsensystem, das über einem Arbeitstisch liegt, so daß ein Bild eines überprüften Arbeitsstücks an die Kamera übertragen wird. Auf einem Untergrund-Kollimator, der für eine Justierung in X-Richtung unter dem Arbeitstisch am Rahmen angebracht ist, ist eine Lichtquelle für parallel ausgerichtetes Licht angeordnet, die mit dem Linsensystem paßgenau ausgerichtet ist. Der Kollimator ist mit dem Schlitten verbunden, so daß er mit diesem gemeinsam in der X-Richtung bewegt wird, so daß die Lichtquelle immer mit dem Linsensystem paßgenau ausgerichtet bleibt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Video-Prüf-Vorrichtung, die einen Schlitten für ein optisches System aufweist, der entlang einer horizontalen X- und einer vertikalen Z-Achse über einem transparenten Objekttisch oder Arbeitstisch einstellbar beweglich ist, der längs einer horizontalen Y-Achse beweglich ist, die in rechten Winkeln zur X- und Z-Achse angeordnet ist, und wobei unter dem Tisch ein Untergrund-Kollimatorsystem längs einer anderen X-Achse simultan mit der X-Achsen-Einstellung des Schlittens für das optische System einstellbar ist.

Hierzu setzen typische optische Inspektionssysteme der beschriebenen Art einen Objekttisch oder Arbeitstisch ein, der zur Justierung längs einer X- und Y-Achse auf einem Sockel befestigt ist, die sich in rechten Winkeln zueinander und im allgemeinen unter einem nach unten gerichteten optischen System erstrecken, das von einem Schieber getragen wird, der für eine vertikale Einstellung bezüglich einer Z-Achse befestigt ist. Zusätzlich zu diesen typischen Systemen sind Systeme, die in der Lage sind, im wesentlichen größere Messungen durchzuführen, oft als Teil einer Gerüst- oder Krananordnung ausgebildet, die das optische System und seinen vertikal beweglichen Schlitten oder Schieber tragen. Typischerweise wird in einem solchen System eine große Brückenstruktur von zwei großen linearen Lagern getragen, die die Brücke ausschließlich für eine Bewegung in der Y-Richtung relativ zu einem stationären Objekt unterstützen. Auf der Brücke ist ein linearer Schlitten befestigt, der in einer X-Richtung auf der Brücke justierbar ist und der darauf den Schlitten für das optische System trägt, um eine vertikale Justierung zu ermöglichen. Auf diese Weise kann das optische System in einer gewünschten X-, Y-Position positioniert werden.

Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber solchen Systemen des Standes der Technik ist die Tatsache, daß der Meßbereich in der vertikalen Z-Richtung deutlich vergrößert werden kann, während besondere Anforderungen an die Genauigkeit erfüllt werden. Wenn zum Beispiel die X-Achse in einem festen Verhältnis zu der Meßebene des optischen Systems in einer Höhe Z innerhalb des Meßraumes festgelegt ist, wird eine bessere Übereinstimmung ermöglicht und die Ungenauigkeitseffekte des zugehörigen linearen Schlittenmechanismus reduziert, die durch Neigen, Rollen und Gieren hervorgerufen werden.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte, kompakte Video-Prüf- Vorrichtung der beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, die einen Objekttisch oder Arbeitstisch verwendet, der sich auf einem linearen Schlitten in nur einer Richtung (der Y- Richtung) bewegt, während der Schieber oder Schlitten, der so befestigt ist, daß er eine Bewegung in X-Richtung ausführen kann und auf dem ein optisches System getragen wird, in Z-Richtung mit dem gesamten optischen System simultan beweglich ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß ein verbessertes Video-Prüf-System der beschriebenen Art zur Verfügung gestellt wird, bei dem der Objekttisch oder Arbeitstisch für eine Bewegung in nur einer Richtung (der Y-Richtung) auf einem Sockel befestigt ist, während auf einem Jochmechanismus, der für eine vertikale Bewegung relativ zum Arbeitstisch auf dem Sockel befestigt ist, ein Schlitten oder Wagen montiert ist, der in einer X-Richtung auf dem Joch beweglich ist, und der ein zugehöriges optisches System trägt, das in X- und Z-Richtung relativ zum Arbeitstisch für eine Bewegung mit dem Schlitten befestigt ist.

Ein darüber hinausgehender Vorteil der Erfindung ist es, daß eine verbesserte, kompakte Video- Prüf-Vorrichtung der beschriebenen Art zur Verfügung gestellt wird, bei der ein Untergrund- Kollimator unter der transparenten Arbeitsplatte oder dem Objekttisch für eine Justierung mit dem optischen System in X-Richtung angebracht ist, um dadurch den Kollimator in paßgenauer Übereinstimmung mit dem optischen Kopf des optischen Systems zu halten.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist es, daß sie einen Schlitten für das optische System umfaßt, der in einer X-Richtung horizontal auf einem Joch justierbar ist, das wiederum in Z- Richtung vertikal einstellbar ist, wodurch eine genaue Bewegung des optischen Systems in der Z- Richtung erreicht wird.

Ein noch weiterer Vorteil dieser Erfindung ist es, daß eine Prüf-Vorrichtung der beschriebenen Art zur Verfügung gestellt wird, bei der ein Schlitten für das optische System mittels eines Kabels in X-Richtung mit einem Untergrund-Kollimator (substage Collimator) verbunden ist, um die Bewegung des Schlittens für das optische System auf den Untergrund-Kollimator zu übertragen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein transparenter, ein Werkstück tragender Schlitten ist auf einem Sockel für eine horizontale Justierung darauf in Y-Richtung befestigt. Ein Joch wird für eine vertikale Bewegung in Z- Richtung auf einem Paar zylindrischer Säulen getragen, die sich von der oberen Fläche des Sockels nach oben erstrecken. Ein Schlitten, der auf der Oberfläche des Jochs für eine horizontale Einstellung in X-Richtung befestigt ist, trägt ein Linsensystem, welches in seinem unteren Ende einen Objektivlinsenmechanismus aufweist, der in Richtung auf die transparente Arbeitsplatte ausgerichtet ist und der in seinem oberen Ende eine Videokamera zum Empfangen eines Bilds vom Objektivlinsenmechanismus aufweist. Im Sockel unter der transparenten Arbeitsplatte ist für eine horizontale Einstellung in X-Richtung ein einen Untergrund-Kollimator tragender Arm befestigt. Das vordere Ende des Arms erstreckt sich unter der transparenten Arbeitsplatte und weist eine Quelle für parallel ausgerichtetes Licht auf, die in paßgenauer Übereinstimmung mit dem Objektivlinsenmechanismus ausgerichtet ist und so angeordnet ist, daß sie die Unterseite eines Arbeitsstückes, das auf der transparenten Arbeitsplatte angeordnet ist, beleuchtet. Ein System von Kabeln verbindet den Schlitten für das optische System mit dem Untergrund- Kollimatorarm, so daß sich der Schlitten und der Arm gemeinsam in X-Richtung bewegen, wobei die Quelle für das parallel ausgerichtete Licht immer in paßgenauer Übereinstimmung mit der Objektivlinse des optischen Systems gehalten wird.

ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer kompakten Video-Prüf-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung, die durch die sich schneidenden Linien X, Y und Z schematisch die entsprechenden unterschiedlichen Richtungen darstellt, in denen die drei unterschiedlichen Komponenten der Vorrichtung einstellbar sind;

Fig. 2 ist die Vorderansicht dieser Vorrichtung, wobei ein Teil dieser Vorrichtung im Querschnitt gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine Hinteransicht dieser Vorrichtung in einem etwas kleineren Maßstab, die eine Art und Weise darstellt, in der das Untergrund-Kollimatorteil der Vorrichtung mittels eines Kabelmechanismus mit einem Gegenschlitten verbunden ist, der mit einem Schlitten für ein Linsensystem für eine Einstellung in der Z-Richtung durch ein vertikal einstellbares Joch und für eine Justierung in einer X-Richtung relativ zu dem Joch verbunden ist; und

Fig. 4 ist eine Hinteransicht ähnlich der Fig. 3, wobei eine modifizierte Form des in Fig. 3 gezeigten Kabelmechanismus gezeigt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden wird unter Zuhilfenahme der Bezugszeichen auf die Zeichnung Bezug genommen werden. Bezugszeichen 10 bezeichnet allgemein den Sockel einer kompakten Video-Prüf- Vorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ausgeführt ist. Der Sockel 10, der allgemein eine rechtwinkelige Konfiguration aufweist, hat eine ebene Frontfläche 11 und eine ebene obere Fläche 12, die sich rechtwinklig zur Frontfläche 11 erstreckt. Die obere Fläche 12 hat in ihrem mittleren Bereich eine relativ tiefe, rechtwinkelig ausgebildete Vertiefung 13, die sich zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Sockels 10 erstreckt und die zwei parallele, mit Abstand angeordnete, gegenüberliegende Wände 14 und 15 aufweist. Ein rechteckig geformter Arbeits- oder Aufspanntisch 16 ist für eine Justierung in der Y-Richtung längs zu der Vertiefung 13 in der Vertiefung 13 eingesetzt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Wie es deutlicher in der Fig. 2 gezeigt ist, werden die sich gegenüberliegenden Seiten des Tischs 16 von zwei linearen Anordnungen von Kugellagern 17 in den angrenzenden Seitenwänden 14 und 15 der Vertiefung 13 gehalten. Wie der Sockel 10 weist der Tisch 16 in seiner oberen Fläche eine große, rechteckige Vertiefung 18 auf (Fig. 2), deren oberes Ende mit einer durchsichtigen, rechteckigen Arbeitsplatte 19 verschlossen ist, die entlang ihrer Kanten durch paßgenaue Vertiefungen gesichert ist, die in den inneren Flächen der Vertiefung 18 ausgebildet sind.

Zwei zylindrische Gestängelager 21 befinden sich gesichert an ihren unteren Enden in dem Sockel 10, angrenzend an dessen hinterem Ende, und erstrecken sich vertikal nach oben aus der oberen Fläche 12 des Sockels, wobei sie parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnet sind. An den Lagern 21 ist, angrenzend an sich gegenüberliegenden Seiten, mittels eines Paares konventioneller Führungsschrauben 22 in der Z-Richtung ein steifes Joch 24 angebracht, wie in Fig. 1 gezeigt, welches einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Schrauben 22, die an ihren unteren Enden mit den Wellen eines Paars Motoren (Fig. 2), die in dem Sockel 10 angrenzend an gegenüberliegenden Seiten befestigt sind, verbunden sind, sind mit internen Gewindebohrungen verbunden, die in dem Joch 24 angrenzend an sich gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind. Die Motoren 23, die durch alle bekannten Mittel gesteuert werden können, die kein Teil dieser Erfindung bilden, werden gemeinsam betrieben, um das Joch 24 selektiv in beide Richtungen in der Z-Achse zu verschieben.

In seiner Stirnseite oder Frontfläche, der Oberfläche, die dem vorderen Ende des Sockels 10 zugewandt ist, hat das Joch 24 eine längliche, rechteckige Ausnehmung 25, die sich zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Jochs erstreckt und die beweglich darin einen rechteckig geformten Schieber oder Schlitten 26 befestigt hat, der für eine Gleitbewegung auf dem Joch 24 relativ zu dem Joch 24 in X-Richtung gehalten wird. An der Frontseite des Schlittens 26 ist ein Gehäuse 27 für ein konventionelles optisches Vergrößerungssystem für eine Bewegung mit dem Schlitten 26 in X-Richtung gesichert befestigt. Auf dem oberen Ende des Gehäuses 27 ist eine konventionelle Videokamera 28 für eine Bewegung mit dem Gehäuse 27 befestigt, wobei die Kamera 28 so angeordnet ist, daß sie von dem optischen System Bilder des Werkstücks (nicht gezeigt) aufnimmt, das auf der transparenten Platte 19 angeordnet ist. An diesem Ende weist ein Verbindungsstück 29, das aus dem unteren Ende des Gehäuses 27 hervorsteht, einen üblichen Objektiv-Linsenmechanismus auf, der so angeordnet ist, daß er in Übereinstimmung mit einem Werkstück plaziert ist, das für eine Überprüfung durch das optische System und für eine Aufnahme durch die Kamera 28 auf der Platte 19 angeordnet ist.

Der Schlitten 26 weist eine Längsbohrung 31 auf, die sich in X-Richtung zwischen gegenüberliegenden Enden des Schlittens 26 erstreckt. Gesichert in einer Vertiefung des Schlittens 26 befindet sich zwischen dessen Enden eine Führungsmutter 32, die eine interne Gewindebohrung aufweist, die koaxial zu der Bohrung 31 in dem Schlitten 26 verläuft. Eine Führungsschraube 33 für den Schlitten 26, die sich koaxial und drehbar durch die Schlittenbohrung 31 erstreckt, ist zwischen ihren Enden für eine Führung in der Führungsmutter 32 mit einem Gewinde versehen. Die Schraube 33 ist an einem Ende mit der Ausgabewelle eines Motors 34 verbunden, der an dem Boden der Ausnehmung 25 in dem Joch 24 angrenzend an dessen einem Ende gesichert ist, und ist an ihrem gegenüberliegenden Ende in einem Lager 35 drehbar gehalten, das ebenfalls in einer Ausnehmung 25, angrenzend an dessen gegenüberliegendem Ende gesichert ist. Wenn der Motor 34 angetrieben wird, wird die Schraube 33 den Schlitten 26 selektiv in beide Richtungen in der Ausnehmung 25 verschieben, aber immer in der X-Richtung. Gleichzeitig mit einer solchen Bewegung werden das Gehäuse 27 und seine dazugehörige Videokamera 28 und das Linsenverbindungsstück 29 als eine Einheit mit dem Schlitten 26 in der X-Richtung bewegt.

Um die exakte Position des Schlittens 26 und des zugehörigen Gehäuses 27 für das optische System zu bestimmen, können konventionelle Sensorvorrichtungen zur Lokalisierung eingesetzt werden. In der dargestellten Ausführungsform ist in einer Vertiefung in dem Schlitten 26 ein elektrischer Positionssensor 37 angebracht, der eine längliche Skala 38 auswertet, die in dem Boden der Ausnehmung 25 angebracht ist und sich in dieser längs in X-Richtung erstreckt. Auf eine ähnliche Weise weist jede vertikale Stange 21 und 22 eine daran befestigte längliche Skala 41 auf die von zwei elektrischen Sensoren 42 ausgewertet wird, die in dem Joch 24 angrenzend an dessen gegenüberliegenden Enden befestigt sind, um eine exakte Anzeige der Position des Jochs 24 in der Z-Richtung relativ zum kammerartigen Arbeitstisch zur Verfügung zu stellen. Und, wie in Fig. 1 gezeigt, liegen mit Flanschen versehene Bereiche des Tischs 16 an dessen gegenüberliegenden Seiten gleitend auf der oberen Fläche 12 des Sockels 10 und tragen elektrische Sensoren 44, die obere Oberflächen der länglichen, linearen Skalen 45 auswerten und über diese verschiebbar sind, wobei die Skalen 45 in der oberen Oberfläche 12 des Sockels 10, angrenzend an gegenüberliegenden Seiten der Vertiefung 13 gesichert sind. Auf diese Weise können die entsprechenden Positionen des Schlittens 26 in der X-Richtung, des Tischs 16 in der Y-Richtung, und des Jochs 24 in der Z-Richtung durch die Signale, die von den Sensoren 37, 42 und 44 erzeugt werden, exakt bestimmt werden.

In der Vertiefung 13 des Sockels 10 ist ein länglicher Kollimatortragarm 53 unter der Arbeitsplatte 19 für eine Bewegung in der X-Richtung befestigt. Der Arm 53, der einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, ist angrenzend an seinem hinteren oder linken Ende, wie in Fig. 1 gezeigt, auf einem Paar mit Abstand angeordneter, paralleler, zylindrischer Führungsstangen 51 und 52 gleitend getragen, die in den sich gegenüberliegenden Wänden 14 und 15 der Vertiefung 13 an gegenüberliegenden Enden im Sockel 10 gesichert sind. Die Stangen 51 und 52, die sich parallel zueinander in der X-Richtung erstrecken, erstrecken sich gleitend zwischen ihren Enden durch ein Paar mit ihnen in Eingriff stehende Vertiefungen, die in dem Arm 53 ausgebildet sind, um sich parallel zueinander zwischen gegenüberliegenden Seiten des Arms zu erstrecken. Der Arm 53 ist deshalb auf den Stangen 51 und 52 in der X-Richtung und in einer Ebene, die sich parallel zu der transparenten Arbeitsplatte 19 erstreckt und darunter mit Abstand angeordnet ist, verschiebbar.

An seinem vorderen Ende hat der Arm 53 in seiner oberen Fläche eine Öffnung 54, die, wie zuvor beschrieben, so positioniert ist, daß sie mit dem Objektivlinsenmechanismus, der an dem unteren Ende des Videokameragehäuses 27 vom Verbindungsstück 29 getragen wird, paßgenau übereinstimmt. In dem Arm 53 unter der Öffnung 54 ist eine konventionelle Lichtquelle befestigt, die auf konventionelle Art und Weise betrieben wird, um parallel ausgerichtetes Licht durch die Öffnung 54 nach oben und gegen den Boden eines jeden Werkstücks auszustrahlen, welches darüber auf der transparenten Platte 19 angeordnet ist.

Um das Lichtemittierende Ende des Arms 53 in einer paßgenauen Übereinstimmung mit dem Viedeokameragehäuse 27 zu halten, ist es notwendig, daß der Videokameraschlitten 26 sich mit diesem gemeinsam in der X-Richtung bewegt. Zu diesem Zweck weist die hintere Fläche der Vertiefung 25 einen Längsschlitz 56 auf, in dem verschiebbar ein Rückteil eines Gegenschlittens 57 befestigt ist, der zwischen gegenüberliegenden Enden des Jochs 24 in der X-Richtung verschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist der Schlitten 26 an seinem einen Ende (dem linken Ende in Fig. 1 und dem rechten Ende in Fig. 3) an einem Ende eines Kabels 61 befestigt, wobei das gegenüberliegende Ende dieses Kabels an einem Ende (dem linken Ende in Fig. 1 und dem rechten Ende in Fig. 3) des hinteren Schlittens 57 befestigt ist. Zwischen seinen Enden verläuft das Kabel 61 um zwei, mit Abstand voneinander angeordnete kreisförmige Rollenträger 62 und 63, die so befestigt sind, daß sie sich in einer gemeinsamen Ebene um mit Abstand voneinander angeordnete, vertikale Achsen drehen, die angrenzend an die linken Enden der Vertiefungen 25 und 66 in dem Joch 24 angeordnet sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. An seinem gegenüberliegenden Ende, oder an dem rechten Ende in Fig. 1 und dem linken Ende in Fig. 3, ist der vordere Schlitten 26 an einem Ende eines anderen Kabels 65 befestigt, dessen gegenüberliegendes Ende mit dem hinteren Schlitten 57 an dessen Ende verbunden ist, entfernt von dem Ende, an dem das Kabel 61 angebracht ist - d. h., mit dem rechten Ende des Schlittens 57, wie in Fig. 1 gezeigt, und dessen linken Ende, wie in Fig. 3 dargestellt. Zwischen seinen Enden ist das Kabel 65, wie das Kabel 61, um zwei, mit Abstand voneinander angeordnete Rollenträger 66 und 67 geführt, die an dem Joch 24 angrenzend an den in Fig. 1 rechten Enden der Vertiefungen 25 und 56 befestigt sind, um sich in einer gemeinsamen horizontalen Ebene zu drehen.

Bezugnehmend nun auf Fig. 3 ist an dem hinteren Schlitten 57, zusätzlich zu seiner Verbindung mit dem vorderen Schlitten 26, an seiner hinteren Fläche eine Spule 71 drehbar befestigt, die sich um eine Y-Achse dreht und mit der auf konventionelle Art und Weise eine Rückschnellfeder verbunden ist, deren Zweck nachfolgend beschrieben werden wird. Die Spule 71 ist mit dem Kollimatorarm 53 durch ein anderes Kabel 72 verbunden, welches zwischen seinen Enden um die Spule 71 gewickelt ist und sich von dessen gegenüberliegenden Enden und in entgegengesetzte Richtungen von den sich diametral gegenüberliegenden Seiten der Spule um ein Paar Rollenträger 73 und 74 entsprechend erstreckt, die in der Vertiefung 56 des Jochs 24 befestigt sind, um sich um mit Abstand voneinander angeordnete, parallele Y-Achsen zu drehen. Von dem Rollenträger 73 erstreckt sich ein Ende des Kabels 72 vertikal nach unten, wo es um einen anderen Rollenträger 75 läuft, der in dem Sockel 10 befestigt ist, und wo es sich dann horizontal bis zu einem Punkt bewegt, an dem es an einer Seite des Arms 53 zwischen den Führungsstangen 51 und 52 befestigt ist. Das andere Ende des Kabels 72 verläuft, nach dem Durchlaufen des Rollenträgers 74, vertikal nach unten und um einen anderen Rollenträger 76, der so befestigt ist, daß er sich in dem Sockel 10 angrenzend an seiner Seite, die sich von der den Rollenträger 75 aufnehmenden Seite entfernt befindet, dreht. Nach dem Durchlaufen des Rollenträgers 76 ist das zugehörige Ende des Kabels 72 mit der Seite des Arms 53 verbunden, gegenüber und fluchtend mit dem Punkt, an dem das gegenüberliegende Ende des Kabels befestigt worden ist.

Auf Grund der oben beschriebenen Kabelverbindungen wird, wenn immer der vordere Schlitten 26 in einer X-Richtung, z. B. in Fig. 3 nach rechts, verschoben wird, der hintere Schlitten 57 durch das Kabel 61 in Fig. 3 nach links verschoben werden. Die Spule 71 wird durch ihre zugehörige Rückschnellfeder an der Rotation gehindert, so daß sich der Bereich des Kabels 72, der um die Rollenträger 73 und 75 verläuft, den Arm 53 entsprechend in Fig. 3 nach rechts bewegt, wenn sich der Schlitten 57 in Fig. 3 nach links bewegt, wodurch die Lichtquelle in dem Arm 53 in paßgenauer vertikaler Übereinstimmung mit dem Linsenmechanismus in dem Verbindungssstück 29 verbleibt. Natürlich wird der Schlitten 57 sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen und das Kabel 72 wird, über die Rollenträger 74 und 76, den Arm 53 auch in Fig. 3 nach links bewegen, wenn der vordere Schlitten 26 in Fig. 3 nach links bewegt wird.

Fig. 4, die eine im wesentlichen der Fig. 3 ähnliche Hinter- oder Rückansicht zeigt, stellt eine modifizierte Form der Erfindung dar, bei der der hintere Schlitten 57 mit dem vorderen Schlitten 26 für eine gemeinsame Bewegung in der X-Richtung durch einen steifen Riegel oder Ausleger 81 verbunden ist. An einem Ende ist der Riegel 81 mit der Rückseite des Schlittens 26 verbunden und erstreckt sich von diesem nach hinten durch einen Längsschlitz 82, der in dem Joch 24 ausgebildet ist, und ist an seinem gegenüberliegenden Ende mit der hinteren Fläche des Jochs 57 befestigt. Wie in Fig. 4 gezeigt, befestigt der Ausleger 81 dadurch die Schlitten 26 und 57 in Übereinstimmung miteinander und ist in dem Schlitz 82, der sich in der X-Richtung in dem Joch 24 zwischen dessen Enden erstreckt, in Längsrichtung verschiebbar. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform ist die kreisförmige, federbelastete Spule 71 so befestigt, daß sie sich um eine Y-Achse an der hinteren Seite des Schlittens 57 dreht. Ebenfalls wie in der vorhergehenden Ausführungsform ist ein Kabel 71 zwischen seinen Enden um die Spule 71 gewickelt, wobei dessen gegenüberliegende Enden sich in entgegengesetzte Richtung von sich diametral gegenüberliegenden Seiten der Spule erstrecken.

In dieser Ausführungsform erstrecken sich gegenüberliegende Enden des Kabels 72 um ein erstes Paar von zueinander mit Abstand angeordneten Umkehr-Rollenträgern 83 und 84, die in der Vertiefung 56 so befestigt sind, daß sie sich um Y-Achsen drehen, die mit Abstand von gegenüberliegenden Enden des Schlittens 57 angeordnet sind. Von dem Rollenträger 83 erstreckt sich das zugehörige Ende des Kabels 72 horizontal in einer X-Richtung in Richtung auf das gegenüberliegende Ende der Vertiefung 56, wo es über einen anderen Rollenträger 85 läuft, der in der Vertiefung 56 koaxial zu einer Y-Achse drehbar befestigt ist. Von dem Rollenträger 85 verläuft das Kabel 72 vertikal nach unten und um einen anderen in Y-Achse befestigten Rollenträger 86 läuft, der drehbar in dem Sockel 10 befestigt ist. Danach verläuft das Kabel in X- Richtung in der Vertiefung 13, wo das abschließende Ende an einer Seite des Arms 53 befestigt ist. Das andere Ende des Kabels 72 erstreckt sich nach Umlauf den Umkehr-Rollenträgers 84 in der X-Richtung in Richtung auf das gegenüberliegende Ende der Vertiefung 56, wo es um einen anderen in Y-Achse befestigten Rollenträger 87 läuft. Dann erstreckt es sich vertikal nach unten zu einem sechsten Rollenträger 88, der in dem Sockel 10 so befestigt ist, daß er sich um eine Y- Achse dreht. Von dem Rollenträger 88 verläuft das zugehörige Ende des Kabels 72 in der X- Richtung in der Vertiefung 13, wo es gegenüber und fluchtend mit dem anderen Ende des Kabels an der Seite des Arms 53 befestigt ist.

Mit diesem Aufbau stellt der Umkehr-Rollenträger 84 Spielraum für das zugehörige Ende des Kabels 72 zur Verfügung, wenn der vordere und der hintere Schlitten 26 und 57 sich gemeinsam, zum Beispiel in Fig. 4 nach links, bewegen, während der Umkehr-Rollenträger 83 das zugehörige Ende des Kabels 72 in dieselbe Richtung zieht wie die Schlitten 26 und 57, wodurch das Licht emittierende Ende des Arms 53 mit dem Linsenverbindungsstück 29 in paßgenauer Übereinstimmung gehalten wird. Dieser Aufbau ermöglicht den Verzicht auf den Einsatz der Kabel 61 und 65, die im Zusammenhang mit der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben worden sind. Bei beiden Ausführungsformen erlaubt darüberhinaus die federbelastete Spule 71, wann immer das Joch 24 an den Säulen 21 vertikal verschoben wird, eine Verlängerung der Gesamtbetriebslänge des Kabels 72, wenn das Joch angehoben wird. Im umgekehrten Fall, wenn das Joch 24 an den Säulen nach unten verschoben wird, verursacht die mit der Spule 71 verbundene Rückschnellfeder eine Rotation der Spule in einer Richtung (z. B. dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt in Fig. 3 und 4), die zu allen Zeiten eine geeignete Spannung in dem Kabel 72 aufrechterhält.

Aus dem Vorhergehenden wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung eine extrem genaue und kompakte Prüf-Vorrichtung zur Verfügung stellt, die in dem Arm 53 eine Untergrundbeleuchtung verwendet, die immer in paßgenauer Übereinstimmung (Flucht) mit dem Objektivlinsenmechanismus in dem Verbindungsstück 29 verbleibt, unabhängig von der Justierung der zugehörigen Videokamera 28 in der X- oder der Z-Richtung und unabhängig ebenso von der Bewegung des entsprechenden zu überprüfenden Werkstückes bei einer Bewegung des Tischs 16 und seiner transparenten Arbeitsplatte 19 in der Y-Richtung. Darüberhinaus liefern die elektrischen Positionssensoren 37, 42 und 44 zusammen mit ihren zugehörigen Skalen ununterbrochen und sehr genau Anzeigen der entsprechenden Positionen der Komponenten, die entsprechend in den X-, Z- und Y-Richtungen justiert sind.

Obwohl diese Erfindung im Detail in Zusammenhang mit deren speziellen Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß auch weitere Modifikationen der Erfindung möglich sind. Zum Beispiel kann ein konventioneller Berührungsfühler an dem Joch 24 angrenzend an oder anstelle des optischen Videosystems für eine Justierung auch in der X-Richtung an dem Joch befestigt werden. Auch können selbstverständlich zwei getrennte Kabel um die Spule 71 oder um zwei Spulen gewickelt werden, um dieselbe Funktion wie das Kabel 72 zu erfüllen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10

Sockel

11

Frontfläche

12

obere Fläche

13

Vertiefung

14

Wand

15

Wand

16

Arbeitstisch

17

Kugellager

18

Vertiefung

19

Arbeitsplatte

21

Gestängelager

22

Führungsschrauben

23

Motoren

24

Joch

25

Ausnehmung

26

Schlitten

27

Gehäuse

28

Videokamera

29

Verbindungsstück

31

Längsbohrung

32

Führungsmutter

33

Führungsschraube

34

Motor

35

Lager

37

Positionssensor

38

Skala

41

Skala

42

Sensoren

44

Sensoren

45

Skala

51

Führungsstangen

52

Führungsstangen

53

Kollimatortragarm

54

Öffnung

56

Vertiefung

57

Schlitten

61

Kabel

62

Rollenträger

63

Rollenträger

65

Kabel

71

Spule

72

Kabel

73

Rollenträger

74

Rollenträger

75

Rollenträger

76

Rollenträger

81

Riegel

82

Längsschlitz

83

Rollenträger

84

Rollenträger

85

Rollenträger

86

Rollenträger

87

Rollenträger

88

Rollenträger

Claims

1. Video-Prüf-Vorrichtung mit einem Rahmen, einem Arbeitstisch (16, 19),der auf dem Rahmen für eine zweiseitige horizontale Einstellung in Y-Richtung angebracht ist, und mit einem Jochelement (24), das für eine vertikale Einstellung über dem Tisch (16, 19) in Z-Richtung am Rahmen angebracht ist, die sich im rechten Winkel zur Y-Richtung erstreckt, gekennzeichnet durch
einen Schlitten (26) für ein optisches System, der auf dem Jochelement (24) für eine vertikale Einstellung in Bezug zu diesem und für eine zweiseitige Einstellung hierzu in X-Richtung, die sich in rechten Winkeln sowohl zur Y- als auch zur Z-Richtung erstreckt, und
gekennzeichnet durch ein Video-opiisches System (27, 28, 29) auf dem Schlitten (26) für eine Bewegung in X- und Z-Richtung, das angrenzend an eines seiner Enden einen Objektivlinsenmechanismus aufweist, der so ausgerichtet ist, daß er mit einem Werkstück paßgenau in Übereinstimmung ist, das für eine Überprüfung auf dem Tisch (16, 19) platziert ist,
und wobei das System (27, 28, 29) angrenzend an sein gegenüberliegendes Ende eine Videokamera (28) zur Aufnahme von Bildern eines Werkstückes durch den Linsenmechanismus aufweist.

2. Video-Prüf-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitstisch (19) transparent ist und ein Untergrund-Beleuchtungsmechanismus auf dem Rahmen unterhalb des Tisches (19) angebracht und so ausgebildet ist, dass er Licht durch den Tisch hindurch nach oben lenkt.

3. Video-Prüf-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Untergrund-Beleuchtungsmechanismus kollimiertes Licht erzeugt und für eine zweiseitige Einstellung in X-Richtung auf dem Rahmen befestigt ist.

4. Video-Prüf-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Untergrund-Beleuchtungsmechanismus sich unterhalb des Tisches (19) erstreckt und eine Lichtquelle aufweist, die mit dem Objektivlinsenmechanismus paßgenau in Übereinstimmung ist und beim Betrieb kollimiertes bzw. parallel ausgerichtetes Licht in Richtung des Linsenmechanismus ausstrahlt, und
dass eine Vorrichtung vorhanden ist, die den Schlitten (26) mit dem Untergrund- Beleuchtungsmechanismus verbindet und ihn beim Betrieb gemeinsam mit dem Schlitten (26) nur in der X-Richtung bewegt, wodurch die Lichtquelle in paßgenauer Übereinstimmung mit dem Linsenmechanismus gehalten wird.

5. Video-Prüf-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die umfaßt:
einen weiteren Schlitten (57), der in dem Jochelement (24) für eine Bewegung in der Z-Richtung mit dem Jochelement (24) und für eine Bewegung in der X-Richtung relativ zu dem Jochelement (24) angeordnet ist, und
eine Vorrichtung (61, 65), die den weiteren Schlitten (57) mit dem Schlitten (26) für das optische System verbindet und beim Betrieb den weiteren Schlitten (57) in der X-Richtung gemeinsam mit aber entgegengesetzt zu der Bewegung des Schlittens (26) für das optische System, in der X- Richtung bewegt.

6. Video-Prüf-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die umfaßt:
eine Antriebsvorrichtung (34), die mit dem Schlitten (26) für das optische System verbunden ist und beim Betrieb den Schlitten wahlweise in X-Richtung an eine Ruheposition auf dem Jochelement (24) bewegt, und
elektrische Sensorvorrichtungen (37, 38), die zwischen dem Schlitten (26) und dem Jochelement (24) angeordnet sind und beim Betrieb die exakte Position des Schlittens (26) auf dem Jochelement (24) anzeigen.

7. Video-Prüf-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die umfaßt:
ein Paar von mit Abstand angeordneten, parallel verlaufenden Gestängelagern (21, 22), die sich dem Rahmen aus angrenzend an dessen eines Ende nach oben in Z-Richtung erstrecken,
wobei das Jochelement (24) angrenzend an sich gegenüberliegenden Enden an den Gestängelagern (21, 22) für eine Bewegung in Z-Richtung relativ zu den Gestängelagern (21, 22) angebracht ist, und
elektrische Sensorvorrichtungen (41, 42), die zwischen den Gestängelagern (21, 22) und dem Jochelement (24) angeordnet sind und beim Betrieb die exakte Position des Jochelements (24) in Z-Richtung auf den Gestängelagern (21, 22) anzeigen.

8. Video-Prüf-Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Sensorvorrichtungen (41, 42) umfassen:
jeweils eine Längsskala (41), die auf jedem der Gestängelager (21, 22) in sich darauf längs erstreckender Weise befestigt sind, und
ein Paar elektrischer Positionssensoren (42), die auf dem Jochelement (24) angrenzend an dessen sich gegenüberliegenden Enden angebracht sind, so daß sie mit den Skalen (41) paßgenau in Übereinstimmung sind;
wobei die Sensoren (42) bei einer Bewegung des Jochelements (24) in Z-Richtung betrieben werden, um elektrische Signale zu erzeugen, die die Position des Jochelements (24) in Z- Richtung relativ zum Tisch (16, 19) und jeglichem Werkstück, das auf diesem getragen wird, anzeigen.

9. Video-Prüf-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung umfaßt:
eine federbelastete Spule (71), die auf dem Jochelement (24) für eine Hin- und Herbewegung relativ zu dem Jochelement (24) in X-Richtung und für eine Drehung um eine Achse, die sich in Y-Richtung erstreckt, befestigt ist, wobei die Spule (71) eine Rückschnellfeder aufweist, die der Rotation der Spule (71) Widerstand entgegensetzt,
ein Kabel (72), welches zwischen seinen Enden um die Spule (71) gewickelt ist und an seinen gegenüberliegenden Enden an entsprechend gegenüberliegenden Seiten des Kollimator- Mechanismus (53) befestigt ist, und
eine Vorrichtung (61), die die Spule (71) mit dem Schlitten (26) für eine Bewegung in X- Richtung durch eine Bewegung des Schlittens (26) in X-Richtung verbindet,
wobei das Kabel (72) beim Betrieb den Kollimator-Mechanismus (53) in X-Richtung gemeinsam mit dem Schlitten (26) bewegt, wenn die Spule (71) in X-Richtung bewegt wird.

10. Video-Prüf-Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (72) beim Betrieb die Spule (71) als Reaktion auf die Bewegung des Jochelementes (24) in Z-Richtung dreht.

11. Optische Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Antriebsvorrichtung (23) umfaßt, die mit dem Jochelement (24) verbunden ist und beim Betrieb das Jochelement (24 auf dem Rahmen) in Z-Richtung einstellt, unabhängig von der Bewegung des Schlittens (26 auf dem Jochelement (24)) in X-Richtung.