DE202017107827U1 - Dreh /Schwenkkopf für optische Messtaster, Koordinatenmesssystem und Werkzeughalter - Google Patents

Dreh /Schwenkkopf für optische Messtaster, Koordinatenmesssystem und Werkzeughalter Download PDF

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Abstract

Dreh-/Schwenk-Tastkopf zum Orientieren eines optischen Koordinatenmesstasters, der einen Träger, der lösbar mit einer Positionierungsplattform einer Koordinatenmessmaschine verbunden werden kann, einen ersten Rotor, der drehbar mit dem Träger für eine Rotation um eine erste Achse verbunden ist, einen zweiten Rotor, der drehbar mit dem ersten Rotor für eine Rotation um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse verbunden ist, einen distalen Verbinder zum lösbarem Verbinden eines optischen Koordinatenmesstasters, einen ersten Motor und einen zweiten Motor zum Rotieren des ersten bzw. des zweiten Rotors um die erste bzw. zweite Achse, und eine optische Faser, die einen ersten optischen Anschluss im distalen Verbinder, zur Verbindung mit dem optischen Koordinatenmesstaster, mit einem zweiten optischen Anschluss im Träger, zur Verbindung mit der CMM, verbindet, umfasst.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft bei Ausführungsformen das Gebiet von Zubehör für Koordinatenpositions- und -messsysteme und insbesondere Zubehör, das optische Systeme für eine kontaktfreie Messung von Koordinaten abwechselnd mit taktilen Messungen integriert. Vorzugsweise werden die Messungen auf eine automatisierte Weise durchgeführt, einschließlich des automatischen Wechselns mehrerer optischer und taktiler Messtaster, die für 3D-Messungen eines Werkstücks geeignet sind.
  • Verwandte Technik
  • Taktile Messtaster werden weitläufig in Kombination mit Koordinatenmessmaschinen (CMM) zum Messen und Überprüfen der Abmessungen und des Oberflächenzustands von maschinell hergestellten Teilen verwendet. Derartige Systeme umfassen typischerweise einen Tastkopf mit 2 oder mehr Rotationsachsen, der an den mobilen Arm einer CMM befestigt ist. Ein taktiler Messtaster eines Trigger- oder Scantyps ist am Tastkopf angebracht und wird an ausgewählten Punkten durch die kombinierten Bewegungen der CMM und der Winkelorientierung des Tastkopfs in Kontakt mit dem Werkstück gebracht. Im Allgemeinen werden mehrere Arten taktiler Messtaster mit unterschiedlicher Empfindlichkeit oder Länge oder Geometrie für die Messungen benötigt und sind auf einem Magazin für einen automatischen Wechsel, wie durch die CMM-Steuerung angesteuert, angeordnet. US9494403 beschreibt einen Tastkopf mit 2 Rotationsachsen und US7282017 beschreibt ein automatisches Auswechseln von taktilen Messtastern auf einem Tastkopf.
  • In jüngster Zeit ist die Verwendung von optischen Messsensoren in CMMs für kontaktfreie Messungen mit vergleichbarer Präzision zu taktilen Messungen entwickelt worden. Die zu diesem Zweck verwendeten optischen Sensoren basieren auf einer Einstrahlung von zum Beispiel Laserlicht auf eine Objektoberfläche für interferometrische Messungen ( EP 2 037 214 ). Verfahren, die auf Weißlichtinterferometrie basieren ( DE 10 2005 061 464 ), und chromatisch konfokale Verfahren ( FR 273 8343 ) sind auch bekannt.
  • EP 2356401 beschreibt einen optischen Messtaster, der die mechanischen Koppelelemente eines taktilen Messtasters mit einer optischen Schnittstelle an der Seite, die manuell mit einer optischen Faser verbunden wird, um Signale von einer durch die CMM angesteuerten optischen Steuerung zu übertragen und zu empfangen, kombiniert.
  • Die optischen Sensoren, die typischerweise mit einer 1-kHz-Rate messen können, besitzen einen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber den taktilen Sensoren. Andererseits arbeiten optische Sensoren, insbesondere hochpräzise interferometrische Sensoren, innerhalb enger Bereiche von Arbeitsabständen und Reflexionswinkel von der gemessenen Oberfläche. Daher werden mehrere unterschiedliche Arten von optischen Messtastern benötigt, wie für taktile Messtaster, um Werkstücke mit komplexen Formen genau zu messen. Eine manuelle Verbindung der optischen Schnittstelle bei jedem Messtasteraustausch verlangsamt den Messprozess erheblich.
  • Folglich gibt es einen Bedarf für einen automatischen Austausch von optischen Messtastern an einem Tastkopf während CMM-Messungen. Vorzugsweise ist der Tastkopf mit sowohl taktilen als auch optischen Messtastern betreibbar und wechselt diese automatisch, wie durch das CMM-Steuerprogramm gefordert.
  • US 2016/0076867 beschreibt ein CMM-Zubehör, das eine erste Wechselschnittstelle zum Koppeln eines Sensors mit einer Trägerstruktur an der CMM und eine zweite Schnittstelle zum Koppeln eines Kabelelements mit der Trägerstruktur umfasst. Die beiden Schnittstellen sind räumlich getrennt und auf eine sequenzielle Weise verbunden. Die Möglichkeit einer Verbindung beider Schnittstellen mit einem Schritt wird erwähnt, jedoch wird keine Beschreibung des präzisen Ausrichtungsmechanismus gegeben, der benötigt werden würde, insbesondere für einen interferometrischen optischen Messtaster.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Es ist eine Zielstellung der vorliegenden Erfindung, ein integriertes optisches System in einer CMM bereitzustellen, das einen automatischen Austausch von optischen sowie taktilen Messtastern am selben Tastkopf für Präzisionsmessungen ermöglicht.
  • Eine andere Zielstellung der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Integrität des optischen Wellenleiters zu gewährleisten, indem eine optische Faser durch die verschiedenen Komponententeile gefädelt wird.
  • Eine weitere Zielstellung der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verifizieren der Qualität des optischen Wellenleiters bereitzustellen, indem das Licht analysiert wird, das von der Spitze des Messtasters oder von anderen Diskontinuitäten entlang der Faser zurückreflektiert wird.
  • Gemäß der Erfindung werden diese Zielstellungen mittels des Objekts der angehängten Ansprüche erzielt.
  • In der folgenden Beschreibung werden die Ausdrücke ‚über‘, ‚unter‘, ‚vertikal‘ und eine andere ähnliche Formulierung mit Bezug auf eine herkömmliche Orientierung des Dreh-/Schwenkkopfs der Erfindung, wie in den Zeichnungen repräsentiert, verwendet. Es ist jedoch wichtig, zu realisieren, dass der Dreh-/Schwenkkopf der Erfindung in einer beliebigen Orientierung im Raum verwendet werden kann und dass diese Ausdrücke nur zur Verbesserung der Lesbarkeit der Beschreibung verwendet werden und keine Beschränkung der Erfindung angedeutet wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Beschreibung offenbart durch die Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsbeispiele der Erfindung, die Folgendes darstellen:
  • 1 stellt einen Dreh-/Schwenk-Positionierkopf in Perspektive und Schnitt dar;
  • 2 und 3 stellen den Schnittstellenverbinder zwischen einem Positionierkopf und einem optischen Messtaster bzw. einer Positionierungsplattform in einer CMM dar;
  • 4 und 5 veranschaulichen eine Berührungsmesstasterstation und eine Station für einen optischen Messtaster für ein Gestell für einen automatischen Messtasterwechsel. Die Station für den optischen Messtaster ist auch in den 6 und 7 mit einer zurückgezogenen Schutzabdeckung und im Schnitt dargestellt.
  • 8 veranschaulicht einen Faserverbinder.
  • 9 stellt eine CMM mit einem einen kontaktlosen Messtaster tragenden Dreh-/Schwenkkopf und einem Werkzeuggestell dar.
  • 10 ist eine graphische Darstellung eines typischen tomographischen Signals, das durch einen interferometrischen optischen Messtaster erzeugt wird.
  • Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dreh-/Schwenk-Tastkopf und ein Gestell zum Aufbewahren von auswechselbaren Messtastern und Werkzeugen für eine CMM. 1 stellt eine mögliche Umsetzung des Tastkopfs dar, der einen Träger 102 aufweist, der im Betrieb mit einer beweglichen Plattform einer Koordinatenmessmaschine verbunden ist.
  • 9 veranschaulicht ein Koordinatenmesssystem, das eine CMM 210 zum Messen von Koordinaten von Punkten auf der Oberfläche eines Werkstücks 300, das auf einer Referenzoberfläche 330 platziert ist, umfasst. Die CMM umfasst eine mobile Plattform 220, die zu einem beliebigen gewünschten Punkt in einem vordefinierten Messvolumen bewegt werden kann. In diesem Beispiel besitzt die Maschine eine Gantry-Struktur und drei lineare Aktoren (nicht sichtbar), die die Positionierungsplattform 220 entlang jeder der Koordinatenachsen X, Y, Z bewegen können. Die Bewegung der Positionierungsplattform wird durch eine Steuerung 321 überwacht, die programmiert sein kann, einer vorbestimmten Messsequenz zu folgen.
  • Die bewegliche Plattform 220 ist lösbar mit einem Trägerelement eines Dreh-/Schwenk-Tastkopfs 30 verbunden.
  • Wiederum mit Bezug auf 1 ist das Trägerelement 102 mit einem ersten mobilen Element oder Rotor 110 verbunden, das bzw. der in der Lage ist, sich um die vertikale ‚B‘-Achse 108 relativ zum Träger zu drehen. Die Rotation des ersten Rotors ist vorzugsweise automatisch, zum Beispiel dank eines Elektromotors, unter Leitung der Steuerung 321 der CMM. Bei einer möglichen Ausführungsform kann der erste Rotor in einen festgestellten Zustand, in dem er fest in einer von mehreren indexierten Winkelpositionen platziert wird, oder in einen gelösten Zustand, bei dem er unter Einfluss des Motors um die Achse ‚B‘ rotieren kann, gesetzt werden. Das Lösen und das Feststellen werden durch geeignete automatische Aktoren innerhalb des Dreh-/Schwenkkopfs bestimmt und können durch die CMM-Steuerung angeleitet werden, wie für den Rotationsmotor. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Dreh-/Schwenk-Tastkopf ein kontinuierlicher Typ anstatt des indexierten sein, wobei die „festgestellten“ und „gelösten“ Positionen dem entsprechen, dass der Rotor geblockt oder zur Rotation freigegeben wird. Die US-Patentanmeldung 15358126 durch den Anmelder beschreibt noch eine andere Ausführungsform, bei der zwei Rotationsachsen durch ein Kugelgelenk ersetzt werden.
  • Der Tastkopf umfasst auch einen zweiten mobilen Rotor 120, der mit dem ersten verbunden ist und bezüglich des ersten Rotors um eine zweite Achse ‚A‘ 105 orthogonal zur ersten Achse ‚B‘ gedreht werden kann. Der zweite Rotor kann auch in einen festgestellten Zustand oder in einen gelösten Zustand gesetzt werden. Der Aktor, der den zweiten Rotor feststellt und löst, könnte auf die gleiche Art und Weise und zur gleichen Zeit am Feststellen des ersten Rotors agieren oder könnte ein unabhängiger Aktor sein. Wenn sie gelöst sind, können sich die Rotoren 110 und 120 vorzugsweise jeweils um die jeweilige Achse unter Einfluss separater Motoren drehen.
  • Der zweite Rotor 120 trägt einen distalen Verbinder 130 zum Verbinden mit einem optischen Koordinatenmesstaster. Um die Integrität des optischen Pfads zu gewährleisten, wird eine optische Faser 150 durch den Dreh-/Schwenk-Tastkopf vom distalen Verbinder 130 zum optischen Verbinder 109 im Träger 102 gefädelt. Somit ermöglicht der Dreh-/Schwenk-Tastkopf den Gebrauch optischer Geräte an der Koordinatenmessmaschine. Die Maschinensteuerung kann daher das optische Gerät an einer beliebigen gewünschten Position X, Y, Z positionieren, seine Orientierung durch die Rotationsachsen A und B auswählen und optische Messungen durch die Faser 150 durchführen.
  • Vorzugsweise ist der an der distalen Schnittstelle 130 angebrachte optische Messtaster ein interferometrischer Koordinatenmesstaster (sichtbar als 250, 253 in 9) und kann einen einfachen Strahl oder mehrere optische Strahlen für eine kontaktfreie Koordinatenmessung aufweisen. Ein für diese Anwendung geeigneter Messtaster ist in der US-Patentanmeldung 15497152 beschrieben, die hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird. Der Verbinder ist jedoch auch mit anderen optischen Geräten kompatibel und nicht notwendigerweise auf Koordinatenmesstaster beschränkt. Unter der koordinatenempfindlichen Ausrüstung, die auf dem Tastkopf der Erfindung verwendet werden könnte, befinden sich konfokale chromatische Messtaster, Lasertriangulationsmesstaster und Laserscanner. Das System kann auch mit Hochleistungslasern zum Schneiden oder Gravieren oder mit einem Telekommunikationslaser zum Übertragen von digitalen Daten verwendet werden. Die vorliegende Anmeldung wird sich zur Einfachheit halber ausschließlich auf einen optischen Koordinatenmesstaster beziehen, es sollte aber verstanden werden, dass der optische Messtaster durch ein generisches optisches Gerät ersetzt werden könnte.
  • Für eine optimale Leistungsfähigkeit des interferometrischen Messtasters sollte ein Biegen und Verdrehen der Faser so weit wie möglich vermieden werden. Die Faser ist im ersten und im zweiten Rotor an zwei Punkten befestigt, während sie in der Mitte des Tastkopfs lose ist, um eine Rotation um die A- und B-Achsen in einem ±180°-Bereich mit akzeptabler Torsion zu ermöglichen. Insbesondere muss der Abstand zwischen den 2 festen Punkten nicht kleiner als ungefähr 10 cm sein. Das durch Corning hergestellte Fasermodell HI 1060 Flex kann ein Biegen bis zu einem Radius von 5 mm tolerieren und eignet sich für die vorliegende Anmeldung. Die Baugruppe des Tastkopfs mit der darin gefädelten Faser erfordert eine zusätzliche Länge an Faser, die in zwei Schleifen 154 im ersten und im zweiten Rotor gewickelt ist, sobald die Verbinder 130 und 109 an das Faserende befestigt werden.
  • Eine alternative Ausführungsform zum Erhalten eines optischen Pfads durch ein Rotationssystem verwendet Schleifringe, wie durch den Anmelder in US9494413 beschrieben. Eine weitere alternative Ausführungsform setzt eine Faserspule ein, die während der Rotationsbewegung des Tastkopfs abgewickelt oder neu gewickelt wird.
  • Der Tastkopf ist mit einer Positionierungsplattform in einer CMM durch elektrische 107 und optische 109 Verbinder verbunden, wie in 3 dargestellt.
  • Die optische Verbindung im distalen Verbinder 130 wird durch eine Ferrule erhalten, die vorzugsweise in einem koaxialen Leitkonus aus Hartmetall montiert ist. Die passende Ferrule im optischen Messtaster ist vorzugsweise federbelastet und ermöglicht eine leichte Rotation, so dass die um 4° abgeschrägten Oberflächen zusammenpassen und ein guter optischer Kontakt hergestellt wird.
  • Die Position des optischen Anschlusses im distalen Verbinder ist in 2 durch Referenz 112 markiert. Axial ist der Metallnippel 117 dazu konzipiert, mit einem axialen Loch im weiblichen Gegenstück des optischen Messtasters zu interagieren, und wird durch eine Anordnung von Klemmbacken im optischen Messtaster zurückgehalten und axial gezogen, wie in US20170030702 beschrieben. Die drei horizontalen Stifte 137 interagieren mit drei Paaren sphärischer Oberflächen auf dem Messtaster und gewährleisten eine präzise und wiederholbare mechanische Passung. Daher wird kein zusätzlicher Feststellmechanismus für die optischen Verbinder 112 und 130 benötigt, um einen guten optischen Kontakt während der Messungen beizubehalten. Die Kontaktpunkte 132 werden für eine elektrische Verbindung zwischen dem Tastkopf und dem Messtaster verwendet.
  • Obwohl der distale Verbinder 130 leicht manuell betrieben werden kann, ist ein automatisches Werkzeugwechselsystem häufig wünschenswert, um die Produktivität eines CMM-Systems zu optimieren. 9 stellt ein mit der CMM 210 assoziiertes Werkzeuggestell 83 innerhalb des Raums dar, der für die Positionierungsplattform 220 zugänglich ist und in dem die Maschine ein Werkzeug am Ende eines Messvorgangs platzieren und ein für die nächste Aufgabe benötigtes Werkzeug herausholen kann. Die CMM kann somit eine komplexe Messung nach einer Sequenz programmierter Bewegung oder bei manuellen Befehlen des Betreibers unter Verwendung mehrerer Werkzeuge durchführen. US8535208 beschreibt eine ähnliche Anordnung.
  • 4 stellt eine Messtasterstation 50 dar, die in einem Werkzeuggestell 83, wie in US7282017 beschrieben, montiert sein könnte und sich für herkömmliche taktile Messtaster eignet. In dieser Werkzeugstation wird der Messtaster durch die Schienen 53 gehalten, die mit einer Nut im Messtasterkörper interagieren, und der Verbinder des Messtasters wird durch den Schieber 59 geschützt, wenn er nicht im Gebrauch ist. Der CMM-Tastkopf kann programmiert werden, einen Messtaster in die Station 50 einzuführen, indem er sich von einer Richtung parallel zu den Schienen 53 nähert und den Schieber 59 im Prozess zurückdrückt. Die Trennung des Messtasters vom Kopf wird durch einen automatischen Schraubenzieher 51 (in 7 sichtbar) durchgeführt, der durch eine Welle 56 angetrieben wird und den Messtaster freigibt, indem er auf eine Schraube an seiner Seite wirkt, wodurch sich die CMM vertikal vom Messtaster weg bewegen kann. Der Schieber 59 kann in einer zurückgezogenen Position mittels der Feststellschraube 57 festgestellt werden, um den CMM-Qualifikationsprozess zu erleichtern.
  • Im Ladeprozess kann die CMM einen Messtaster von der Station 50 abholen, indem sie die gleichen Schritte in umgekehrter Reihenfolge wiederholt.
  • 5 stellt eine Messtasterstation 60 dar, die sich für einen kontaktfreien optischen Messtaster eignet. Die obere Abdeckung 58 ist ausgefahren, um die optische Faser des optischen Messtasters abzudecken, wenn dieser nicht in Gebrauch ist. Des Weiteren besitzt sie eine zweite Schiene 54, die parallel und unter der ersten Schiene 53 liegt. Dies wird benötigt, um der Federkraft entgegenzuwirken, wenn sich die beiden Ferrulen einander nähern, die dazu tendieren würde, den Messtaster im Gestell zu kippen. Die Ferrule im Messtaster wird zur festen Ferrule im Tastkopf geleitet und rotiert leicht unter der Federkraft, bis die um 4° abgeschrägten Oberflächen zusammenpassen und einen eindeutigen optischen Pfad erstellen.
  • Nach jedem Werkzeugwechsel wird der optische Messtaster durch eine Steuerung gelesen, die die fraktionale Intensität des Lichts misst, das von der Tastspitze, die sich frei in der Luft befindet, reflektiert wird. Falls die Leistung unter einer vorbestimmten Schwelle liegt, wird der CMM-Betreiber angewiesen, die Faserspitze am Tastkopf und am Messtaster zu reinigen, was mit einem geeigneten Reinigungsstift durchgeführt werden kann. Diese Leistungsmessung detektiert auch, ob die Faser innerhalb des Tastkopfs beschädigt ist, und gibt in diesem Fall eine spezifische Warnung an den Betreiber aus.
  • Für einen interferometrischen Messtaster mit einem frequenzmodulierten Laserstrahl, wie zum Beispiel in EP2037214 beschrieben, kann das Interferenzsignal analysiert werden, um die Spitze des optischen Messtasters, wo der Laser in die Luft austritt, dank einer partiellen internen Reflexion (lokalen Oszillators) zu identifizieren, die als die Referenz für die anschließenden Abstandsmessungen zu einem Werkstück dient. 10 stellt ein typisches tomographisches Signal dar, bei dem der Spitzenwert 410 dem Austrittspunkt entspricht.
  • Zusätzlich zum Austrittspunkt können die in 10 abgebildeten tomographischen Daten andere Spitzenwerte 430 an Stellen entlang der optischen Faser 150 zeigen, an denen eine partielle Reflexion aufgrund optischer Diskontinuitäten auftritt. Die Amplitude jedes Spitzenwerts gibt die Amplitude des reflektierten Signals an, während seine Position entlang der horizontalen Achse die Stelle entlang der Faser 150 angibt. Falls die Amplitude eines Spitzenwerts über einem voreingestellten Niveau liegt, kann die Steuerung den Betreiber auffordern, einzugreifen. Falls die Stelle einem optischen Verbinder entspricht, dann kann der Betreiber aufgefordert werden, ihn zu reinigen. Falls kein Verbinder an der angegebenen Stelle vorhanden ist, könnte die Reflexion eine beschädigte Faser angeben und eine Wartung kann erforderlich sein.
  • Die Prozedur des Messtasterwechsels ist identisch zu dem der taktilen Messtaster, der oben und ausführlicher in US7282017 beschrieben ist.
    • a. Der optische Messtaster wird an einer vorbestimmten Position in die obere und untere Schiene eingeführt, wobei der Feststellschraubenzieher (51) der Station an die Schraube an der Seite des Messtasterkörpers eingreift.
    • b. Der Tastkopf nähert sich der Station horizontal mit einer vorbestimmten Höhe und drückt die Abdeckung um einen voreingestellten Betrag zurück.
    • c. Der Tastkopf bewegt sich dann nach unten auf den optischen Messtaster, so dass der mittige Nippel in das passende Loch des Messtasters eingeführt wird. Zur gleichen Zeit werden die beiden Ferrulen zueinander geführt und stellen einen Kontakt mit den ausgerichteten Faserkernen her.
    • d. Sobald der Kontakt hergestellt ist, dreht sich der Schraubenzieher 51, um den Messtaster auf dem Kopf festzustellen (der zentrale Nippel wird durch die Klemmbacken im Messtaster gegriffen).
    • e. Der Tastkopf bewegt sich horizontal zurück und führt den optischen Messtaster aus den Schienen.
  • Vorzugsweise ist die Station 60 für den optischen Messtaster mit einem herkömmlichen taktilen Messtaster kompatibel und kann auch den automatischen Austausch von taktilen Messtastern gewährleisten. Zusätzlich zu optischen oder taktilen Messtastern kann die Station auch Messtasterverlängerungen halten, entweder für taktile Messtaster oder für optische Messtaster, die die gleiche Schnittstelle wie der Tastkopf aufweisen (weiblich an einer Seite und männlich an der anderen). Somit kann der Tastkopf nacheinander eine oder mehrere Verlängerungen und dann am Ende einen Messtaster wählen.
  • 8 stellt eine bevorzugte Umsetzung des optischen Verbinders 112 dar. Vom oberen Anschluss 70 wird die Faser durch die Metallhülse 74 in die Keramikferrule 76 geführt. Die Metallhülse weist eine Fassung in ihrem unteren Teil auf, in das die Ferrule 76 präzise hineinpasst, um eine exakte Koax-Ausrichtung zwischen der Hülse und der Ferrule zu gewährleisten.
  • Vorzugsweise kann die Ferrule frei um die Allgemeinachse der Faser (vertikal und mit „Z“ markiert) rotieren und die Hülse kann um dieselbe „Z“-Achse um zumindest einen beschränkten Winkel rotieren, zum Beispiel ±2°, um die abgeschrägten Oberflächen der Faser auszurichten.
  • Der untere Teil der Keramikferrule 76 passt in ein schwebendes Element 82, das in der horizontalen Ebene durch elastische Elemente eingeschränkt ist, so dass es zu Bewegungen in den Richtungen orthogonal zur Allgemeinachse der Faser 70 (horizontal und mit „X-Y“ in der Zeichnung markiert) in der Lage ist, während es gegen die obere Buchse 88 anstößt. Die untere Buchse 86 beschränkt die horizontalen Bewegungen des schwebenden Elements 82. Das schwebende Element weist eine untere Öffnung zum Passen mit einer optischen Faser auf, die in einem Einführungskonus 84 endet. Bezugsziffern
  • Bezugszeichenliste
  • 30
    Dreh-/Schwenkkopf
    50
    Berührungsmesstasterstation
    51
    automatischer Schraubenzieher
    53
    obere Schiene
    54
    untere Schiene
    55
    Stationskörper
    56
    Welle
    57
    Feststellschraube
    58
    Abdeckung des optischen Messtasters
    59
    Abdeckung des Berührungsmesstasters
    60
    Station für den optischen Messtaster
    70
    Faseranschluss
    74
    Hülse
    76
    Ferrule
    82
    schwebendes Element
    83
    Werkzeuggestell
    84
    Konus
    86
    vordere Buchse
    88
    obere Buchse
    102
    Träger
    105
    ‚A‘-Achse
    107
    elektrische Verbinder
    108
    ‚B‘-Achse
    109
    optischer Anschluss zur CMM
    110
    erster Rotor
    112
    optischer Anschluss zum Messtaster
    117
    Nippel
    120
    zweiter Rotor
    130
    distaler Verbinder
    132
    elektrische Kontaktpads
    137
    Positionierungsstifte
    150
    optische Faser
    154
    Faserschleife
    210
    CMM
    220
    XYZ-Positionierungsplattform
    250
    kontaktloser Messtaster
    253
    Tastspitze
    300
    Werkstück
    321
    Steuerung
    330
    Referenzoberfläche
    410
    partielle Reflexion von der Spitze
    430
    partielle Reflexionen von Diskontinuitäten
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9494403 [0002]
    • US 7282017 [0002, 0033, 0039]
    • EP 2037214 [0003, 0037]
    • DE 102005061464 [0003]
    • FR 2738343 [0003]
    • EP 2356401 [0004]
    • US 2016/0076867 [0007]
    • US 9494413 [0028]
    • US 20170030702 [0031]
    • US 8535208 [0032]

Claims (14)

  1. Dreh-/Schwenk-Tastkopf zum Orientieren eines optischen Koordinatenmesstasters, der einen Träger, der lösbar mit einer Positionierungsplattform einer Koordinatenmessmaschine verbunden werden kann, einen ersten Rotor, der drehbar mit dem Träger für eine Rotation um eine erste Achse verbunden ist, einen zweiten Rotor, der drehbar mit dem ersten Rotor für eine Rotation um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse verbunden ist, einen distalen Verbinder zum lösbarem Verbinden eines optischen Koordinatenmesstasters, einen ersten Motor und einen zweiten Motor zum Rotieren des ersten bzw. des zweiten Rotors um die erste bzw. zweite Achse, und eine optische Faser, die einen ersten optischen Anschluss im distalen Verbinder, zur Verbindung mit dem optischen Koordinatenmesstaster, mit einem zweiten optischen Anschluss im Träger, zur Verbindung mit der CMM, verbindet, umfasst.
  2. Dreh-/Schwenk-Tastkopf des vorangegangenen Anspruchs, wobei die optische Faser durch die beiden Rotationsachsen gefädelt wird und an zwei Punkten befestigt ist, um ihre Biegung und Verdrehung zu minimieren.
  3. Dreh-/Schwenk-Tastkopf des vorangegangenen Anspruchs, wobei die Länge der optischen Faser zwischen den beiden festen Punkten mindestens 5 cm beträgt.
  4. Dreh-/Schwenk-Tastkopf des vorangegangenen Anspruchs, wobei die optische Faser eine innerhalb des ersten Rotors und/oder des zweiten Rotors und/oder des Trägers gewickelte Schleife umfasst.
  5. Dreh-/Schwenk-Tastkopf nach Anspruch 1, der einen Indexiermechanismus zum Feststellen des ersten Rotors und/oder des zweiten Rotors in einer auswählbaren Winkelposition umfasst.
  6. Dreh-/Schwenk-Tastkopf nach Anspruch 1, der eine dritte Rotationsachse umfasst, durch die die optische Faser zur Verbindung mit einem Messtaster gefädelt wird.
  7. Werkzeuggestell zum automatischen Laden und Entladen von Werkzeugen auf einen und von einem beweglichen Arm einer CMM, das mehrere Werkzeugstationen umfasst, einschließlich einer Station eines optischen Messtasters mit zwei Schienen untereinander zum Halten eines optischen Koordinatenmesstasters.
  8. Werkzeuggestell nach Anspruch 7, das einen automatischen Aktor zum Feststellen der Werkzeuge auf dem beweglichen Arm beim Laden und zum Lösen des Koordinatenmesstasters vom beweglichen Arm beim Entladen umfasst.
  9. Werkzeuggestell nach Anspruch 7, wobei die Station für den optischen Messtaster eine Schiebeabdeckung zum Schützen eines oberen optischen Anschlusses des optischen Koordinatenmesstasters, wenn er im Magazin aufbewahrt wird, umfasst.
  10. System, umfassend eine Koordinatenmessmaschine mit einer Positionierungsplattform, einen Dreh-/Schwenk-Tastkopf, der einen Träger, der lösbar mit der Positionierungsplattform verbunden ist, einen ersten Rotor, der drehbar mit dem Träger für eine Rotation um eine erste Achse verbunden ist, einen zweiten Rotor, der drehbar mit dem ersten Rotor für eine Rotation um eine zweite Achse senkrecht zur ersten Achse verbunden ist, einen distalen Verbinder zum lösbarem Verbinden eines optischen Koordinatenmesstasters, einen ersten Motor und einen zweiten Motor zum Rotieren des ersten bzw. des zweiten Rotors um die erste bzw. zweite Achse, und eine optische Faser, die einen ersten optischen Anschluss im distalen Verbinder, zur Verbindung mit dem optischen Koordinatenmesstaster, mit einem zweiten optischen Anschluss im Träger, zur Verbindung mit dem CMM-Tastkopf, verbindet, umfasst, wobei das System ferner ein Gestell mit mehreren Werkzeugstationen umfasst, die jeweils in der Lage sind, ein Messwerkzeug verbindbar mit dem distalen Verbinder des Dreh-/Schwenk-Tastkopfs einzulegen.
  11. System nach Anspruch 10, wobei sich die Werkzeugstationen in einem Arbeitsraum befinden, der für die Positionierungsplattform der CMM zugänglich ist, und angeordnet sind, um ein automatisches Laden und Entladen von Werkzeugen zum distalen Verbinder des Dreh-/Schwenk- Tastkopfs zu ermöglichen.
  12. System nach Anspruch 11, wobei das Gestell eine Station für einen optischen Messtaster mit zwei Schienen untereinander zum Halten eines optischen Koordinatenmesstasters beinhaltet.
  13. System nach Anspruch 10, das mindestens eine Werkzeugstation, einen automatischen Aktor zum Feststellen der Werkzeuge auf dem beweglichen Arm beim Laden und zum Lösen des Koordinatenmesstasters vom beweglichen Arm beim Entladen umfasst.
  14. System nach Anspruch 12, wobei die Station für den optischen Messtaster eine Schiebeabdeckung zum Schützen eines oberen optischen Anschlusses des optischen Koordinatenmesstasters, wenn er im Werkzeuggestell aufbewahrt wird, umfasst.
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