DE2850517A1

DE2850517A1 - Hilfsbezugsvorrichtung fuer insbesondere drei-dimensionale mess- und anreissgeraete

Info

Publication number: DE2850517A1
Application number: DE19782850517
Authority: DE
Inventors: Ulrich Knobloch; Dietmar Krapf; Wolfgang Ing Grad Wagner
Original assignee: C Stiefelmayer GmbH and Co KG
Current assignee: C Stiefelmayer GmbH and Co KG
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1980-06-04

Description

Hilfsbezugsvorrichtung für insbesondere
drei-dimensionale Meß- -und Anreißgeräte Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfsbezugsvorrichtung für insbesondere drei-dimensionale Meß- und Anreißgeräte, in anderen Werkzeugaufnahme verschiedene Antastwerkzeuge, wie Kugeltaster, Kegeltaster, Scheibentaster, Prismentaster od. dgl.
in verschiedenen Positionen innerhalb eines drei-achsigen Koordinatensystems auswechselbar aufnehmbar sind, mit einem naheaikugelförmigen Stehblock, der mittels Antastwerkzeugen antastbare, vom Blockzentrum mit in Richtung aller drei Radmachsen gleich großen Abständen verlaufende Antastflächen aufweist.
Hilfsbezugsvorrichtungen dieser Art sind eine wichtige Hilfe beim Arbeiten mit drei-dimensionalen Meß- und Anreißgeräten, z.B. der Art, wie'sie in den DE-PS 17 73 282 und 17 98 419 beschrieben sind, auf die hier zur Erläuterung dieser Geräte ausdrücklich Bezug genommen ist, und vor allem solcher, die mit Rechnerunterstützung arbeiten. Vor dem Antasten und Messen eines Werkstückes durch Antasten z.B. mit einem Kugeltaster, der in der Werkzeugaufnahme in einer vorgegebenen Position, z.B. in zur Tischplatte lotrechter Richtung, aufgenommen ist, muß das Gerät genullt werden. Dies geschieht, wenn möglich und zugänglich, z.B. anhand eines werkstückbezogenen Meßpunktes, z.B. einer Ecke, die in Richtung aller drei Raumachsen mit jeweils gleichbleibender Einspannung und Lage z.B. des Kugeltasters angetastet wird. Bei jeder Antastung in Richtung einer Raumachse wird der sich ergebende, von Null abweichende Meßwert entweder festgehalten oder das Gerät wird in dieser Meßstellung jeweils auf Null gestellt. Beim späteren Antasten und Messen anderer Meßpunkte des gleichen Werkstückes ergibt sich dann der relative Meßwert je Raumachse, bezogen auf den werkstückbezogenen Meßpunkt beim Nullen, aus der Differenz dieses Meßwertes und des beim Nullen gemessenen Wertes bzw. Null.
Je nach Werkstückbeschaffenheit, notwendiger Meßpunktfolge und anderen Parametern ist es beim Meßvorgang notwendig, das Antastwerkzeug nach der beschriebenen Nullung gegen ein gleiches oder andersförmiges auszuwechseln oder in eine andere räumliche Position zu bringen, z.B. in der Werkzeugaufnahme umzusetzen, wobei sich in allen Fällen Abweichungen von der anfangs vorgenommenen Nullstellung ergeben. Selbst wenn beim Austausch ein neues, gänzlich gleiches Antastwerkzeug benutzt und in der Werkzeugaufnahme in der gleichen räumlichen Position eingesetzt wird wie das ursprüngliche Antastwerkzeug, so ist allein schon das zum Einsetzen und Wechseln notwendige Spiel zwischen Werkzeugaufnahme und Antastwerkzeug die Ursache für Abweichungen und Meßungenauigkeiten, sofern nicht erneut vor Meßbeginn genullt wird. Sichtlich größere Abweichungen ergeben sich natürlich dann, wenn sich die Raumlage des Antastwerkzeuges gegenüber derjenigen, in der genullt wurde, ändert, z.B. durch Umsetzen des Antastwerkzeuges von der lotrechten in eine waagerechte Lage, in eine Winkellage od. dgl. Um daraus resultierende Meßungenauigkeiten selbst geringen Ausmaßes auszuschließen, muß somit nach jeder Veränderung des Antastwerkzeuges, sei es beim Austausch, sei es bei Änderung seiner Raumlage, das Gerät vor Meßbeginn erneut genullt werden.
Häufig ergeben sich Schwierigkeiten, diese Nullung immer an einem werkstückbezogenen Meßpunkt vorzunehmen, z.B. weil das Werkstück selbst keine derartigen, prädestinierten Meßpunkte hat oder derartige Meßpunkte in der neuen Raumlage des Antastwerkzeuges nicht mehr zugänglich sind oder die Form des Antastwerkzeuges das Antasten dieses werkstückbezogenen Meßpunktes unmöglich macht oder andere Gründe. Hier kann eine Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art Abhilfe schaffen, die als separates Referenzelement auf der Tischplatte angeordnet und jeweils zur Nullung vor dem Messen angetastet wird. Die Verwendung derartiger Hilfsbezugsvorrichtungen kann zu erheblicher Steigerung der Meßgenauigkeit führen. Bekannte Hilfsbezugsvorrichtungen haben entweder die Gestalt eines Würfels oder besser noch einer Kugel, deren Abmessungen bekannt sind und entsprechend bei der Nullung berücksichtigt werden. Referenzkugeln können nur mit Kugeltastern angetastet werden. Das Antasten mit allen übrigen, anders gestalteten Antastwerkzeugen jedoch ist nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, die als ein einziges Referenzelement eine Antastung mit vielfältig gestalteten Antastwerkzeugen, vor allem Kugeltastern ebenso wie Kegeltastern, Scheibentastern und Prismentastern, gleichermaßen leicht und schnell ermöglicht, so daß man beim Messen reibungslos z.B. von Kugeltastern auf Prismentaster, Kegeltaster, Scheibentaster oder anders gestaltete Antastwerkzeuge übergehen kann.
Die Aufgabe ist bei einer Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gelöst durch drei zueinander rechtwinklig verlaufende, jeweils Antastflächen für koaxial einzusteckende Kegeltaster tragende Bohrungen, deren Achsen sich im Blockzentrum unter Bildung eines gemeinsamen Mittelpunktes kreuzen und deckungsgleich mit den drei Raumachsen verlaufen, und durch drei zueinander rechtwinklig verlaufende und sich kreuzende, jeweils Antastflächen für einzutauchende Scheibentaster tragende Umfangsnuten, von denen jede konzentrisch zu einer der Raumachsen und auf einem Kugelmeridian verläuft.
Eine derartige Referenzvorrichtung vereinigt somit in einem einzigen Stehblock ein Hilfsgerät, das ausgeprägte Kugelabschnitte, deren Außenflächen jeweils Antastflächen für Kugeltaster oder Prismentaster bilden, ferner zusätzliche, von den Bohrungen getragene Antastflächen für koaxial einzusteckende Kegeltaster und ferner von den Umfangsnuten getragene Antastflachen für einzutauchende Scheibentaster aufweist. Dadurch ist es möglich gemacht, während eines Meßvorganges problemlos von einem Kugeltaster z.B. auf einen Kegeltaster, Scheibentaster oder Prismentaster überzugehen und nach jeweiligem Wechsel des Antastwerkzeuges oder allgemein nach jeder Änderung der räumlichen Lage des Antastwerkzeuges vor Meßbeginn zur Schaffung eines Hilfsbezugsnullpunktes die erfindungsgemäße Hilfsbezugsvorrichtung an denjenigen Antastflächen anzutasten, die dem jeweiligen Antastwerkzeug vorbehalten sind.
So wird bei Benutzung eines Kugeltasters und auch eines Prismentasters jeweils die Außenfläche der Kugelabschnitte der Hilfsbezugsvorrichtung angetastet, bei Benutzung eines Kegeltasters als Antastwerkzeug die zugeordnete, von den Bohrungen getragene Antastfläche und bei Einsatz eines Scheibentasters die zugeordnete, von den Umfangsnuten getragene Antastfläche.
Durch die Art des drei-dimensionalen Meß- und Anreißgerätes vorgegeben, gibt es für die räumliche Lage z.B. eines Kegeltasters verschiedene Positionen, bei denen der Kegeltaster mit seiner Längsmittelachse in Richtung irgend einer der drei Raumachsen des räumlichen Koordinatensystems ausgerichtet ist. In dieser Ausrichtung wird bei der Handhabung des Gerätes vor Meßbeginn zum Nullen der Kegeltaster in die jeweils zugeordnete Bohrung der Hilfsbezugsvorrichtung eingefahren.
Sobald der Kegeltaster mit seiner äußeren Tastfläche an der Ringkante der Bohrung, in die er eingefahren wird, anstößt, ergibt sich die Nullstellung~in Richtung dieser Raumachse.
Das Gerät kann hinsichtlich dieses Wertes auf Null gestellt werden. In gleicher Weise kann der sich beim Einfahren ergebende Differenzwert von einem absoluten Nullwert festgestellt und z.B. statt Nullung gespeichert und bei weiteren Meßvorgängen entsprechend berücksichtigt werden. Sollen Meßpunkte des Werkstückes stattdessen z.B. mit einem Scheibentaster angetastet'werden, so wird vor Meßbeginn und nach Austauschen des Kegeltasters gegen einen entsprechenden Scheibentaster das drei-dimensionale Meß- und Anreißgerät dadurch genullt, daß nunmehr der Scheibentaster die Hilfsbezugsvorrichtung antastet, und zwar durch Eintauchen in eine der drei Umfangsnuten, die entsprechend dem räumlichen Koordinatensystem sinnfällig angeordnet sind. Nach erfolgter Antastung kann das Gerät in gleicher Weise, wie zuvor erläutert, genullt werden und dann das Werkstück mit dem Scheibentaster angetastet werden. In entsprechender Weise leicht und problemlos ist der übergang von einem Scheibentaster z.B. auf einen Prismentaster oder natürlich auf einen Kugeltaster. Mittels beiden werden vor Beginn der Messung die kugeligen Außenflächen der ausgeprägten Kugelabschnitte, die alle den gleichen Radialabstand vom Blockzentrum haben, angetastet. Die erfindungsgemäße Hilfsbezugsvorrichtung schafft somit eine wesentliche Vereinfachung und Erleichterung beim Antasten und Messen mittels eines drei-dimensionalen Meß- und Anreißgerätes, und zwar beim übergang von den verschiedensten Antastwerkzeugen, sowie überhaupt beim Positionswechsel letzterer.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform mit drei weiteren, sich überlagernden und zueinander rechtwinklig verlaufenden und teilweise Kugel flächen bildenden Zylinderflächen, deren Zylinderachsen deckungsgleich mit den drei Raumachsen verlaufen und sich im Blockzentrum kreuzen, wobei die Zylinderflächen aller drei Zylinder jeweils Antastflächen mit gleichzeitiger Linearausrichtung für aufzusetzende Prismentaster oder Antastflächen für Kugeltaster bilden. Vorteilhaft ist dabei der Radius aller drei Zylinderflächen gleich groß bemessen. Dieser Radius kann demjenigen einer die Kugelflächen enthaltenden Kugel entsprechen. Durch diese zusätzlichen Antastflächen in Form der drei Zylinderflächen ist der Stehblock in vorteilhafter Weise zugleich mit solchen Prismentastern antastbar, die in der Werkzeugaufnahme des Meß- und Anreißgerätes so aufgenommen sind, daß sie sich relativ zum Gerät im Raum frei bewegen lassen, was z.B. durch kardanische Verbindung zwischen Prismentaster einerseits und Aufnahme andererseits geschieht, die dann ihrerseits in der Werkzeugaufnahme des Gerätes aufgenommen wird. Bei derartigen frei beweglichen Prismentastern muß beim Antasten zugleich eine Linearausrichtung des Prismentasters in Richtung einer der drei Raumachsen des Stehblockes erfolgen, was in einfacher Weise selbsttätig durch eine der drei Zylinderflächen des Stehkopfes geschieht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Bohrungsauslässe der drei Bohrungen jeweils im Schnittbereich der drei Umfangsnuten angeordnet sind. Vorteilhaft ist es, wenn die Durchmesser aller drei Bohrungen gleich grcß bemessen sind. Es kann ausreichend sein, die Bohrungen selbst zum Antasten mittels Kegeltaster zu benutzen, wobei dann die Antastflächen aller drei Bohrungen jeweils durch deren beidendige Ringkanten unmittelbar gebildet sind.
Eine andere, vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß in zumindest den radial äußeren beiden Bohrungsabschnitten der drei Bohrungen jeweils zylindrische Einsatzbuchsen koaxial und dabei fest oder auswechselbar angeordnet sind. Die auswechselbare Anordnung hat den großen -Vorteil,daß man ewneAnpassung an verschiedene Meßkegeldurchmesser von Kegeltaster vornehmen kann. Vorteilhaft ist ferner, daß bei evtl. Verschleiß der Antastflächen nicht der gesamte Stehblock unbrauchbar wird, sondern lediglich neue Einsatzbuchsen eingesetzt werden müssen. Ferner können für den Stehblock einerseits und die Einsatzbuchsen andererseits verschiedene Materialpaarungen verwendet werden. Ferner ergibt sich eine Vereinfachung hinsichtlich der Herstellung, nicht zuletzt deswegen, weilfevtl.
Toleranzabweichungen hinsichtlich der drei Bohrungen noch durch die Einsatzbuchsen ausgeglichen werden können. Bei dieser Ausführungsform sind die Antastflächen aller drei Bohrungen jeweils durch deren beidendige Ringkanten am Innenbohrungsauslaß der Einsatzbüchsen gebildet.
Die Innenbohrungen der Einsatzbuchsen aller Bohrungsabschnitte sollten jeweils gleich große Innendurchmesser aufweisen. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Ringkanten aller Bohrungsauslässe bzw. Innenbohrungsauslässe der Einsatzbuchsen jeweils in gleich großem Radialabstand vom Blockzentrum angeordnet sind. Dieser Radialabstand entspricht in vorteilhafter Weise zumindest -im wesentlichen dem Radius einer Kugel. Dadurch ist seitens des Stehblockes somit ein festes Radialmaß für die Ringkanten als Antastflächen für die koaxial ein zusteckenden Kegeltaster vorgegeben, so daß bei Kenntnis des Kegelwinkels der Kegeltaster als festen Wert deren Nullung jeweils in Einsteckrichtung problemlos vorgenommen werden kann.
Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform ist gekennzeichnet durch die beidendigen Bohrungsauslässe jeder der drei Bohrun-.
gen umgebende Anschlagflächen, die etwa würfelflächenartig rechtwinklig zueinander und zu den jeweiligen Raumachsen stehen, gleich große Abstände vom Blockzentrum haben und vorzugsweise zugleich Axialanschläge für die eingesetzten Einsatzbuchsen bilden. Die Einsatzbuchsen weisen in entsprechender Zuordnung am äußeren Ende einen etwa scheibenförmigen Anschlagkopf mit zur Innenbohrung rechtwinkliger Sitzfläche auf, mit der der Anschlagkopf auf der Anschlagfläche aufsitzt. Auf diese Weise ist das radiale Abstandsmaß der Ringkante jeder Einsatzbuchse vom Blockzentrum leicht und einfach durch die bearbeitete Anschlagfläche einerseits und Sitzfläche des Anschlagkopfes andererseits vorgegeben. Die Anschlagflächen bilden ebenfalls Antastflächen, die bei Bedarf angetastet werden können.
Eine weitere,vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Flächenerstreckung, insbesondere der Durchmesser, jedes Anschlagkopfes derart klein gewählt ist, daß auf der Stehkopfumfangsfläche zwischen allen Anschlagköpfen jeweils noch ausgeprägte Kugelabschnitte bzw. Zylinderflächen verbleen,deren AwEenflächen jeweils Antastflächen für Kugeltaster oder Prismentaster bilden.
Damit die Anschlagköpfe hinsichtlich ihrer radialen Erstreckung nicht im Wege stehen, kann die Kopfdicke relativ klein gewählt werden. Ferner können die Anschlagköpfe zum gleichen Zweck zusätzlich noch an ihren Rändern z.B. etwa kegelstumpfförmig angeschrägt werden, so daß die zur jeweiligen Sitzfläche parallele Außenfläche jedes Anschlagkopfes eine beachtlich kleinere Flächenerstreckung als die Sitzfläche hat.
Am einfachsten ist es, wenn jeder Anschlagkopf die Gestalt einer Kreisscheibe mit beachtlich kleinerem Durchmesser auf seiner äußeren Stirnfläche als auf seiner Sitzfläche besitzt.
Hinsichtlich der drei Umfangsnuten ist es vorteilhaft, wenn diese alle den gleichen Radialabstand vom Blockzentrum aufweisen und hinsichtlich ihrer Querschnittsform und -breite gleich gestaltet sind. Alle Umfangsnuten können z.B. eine als Zylinderfläche ausgebildete Nutgrundfläche aufweisen. Auf letztere kommt es dann zumindest weniger an, wenn gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform alle Umfangsnuten im Querschnitt etwa keilförmig mit sich zur Nutgrundfläche hin verjüngenden Nutflanken ausgebildet sind. Diese Ausführungsform der Umfangsnuten ist auf solche Scheibentaster abgestimmt, die entlang ihres Tastrandes zylinderförmig gestaltet sind, so daß beim Eintauchen des Tastrandes des Scheibentasters in eine Umfangsnut die beidseitigen Randkanten des Scheibentasters nahezu punktförmig an beiden schrägen Nutflanken anstoßen Da der Durchmesser und die Querschnittsdicke des Scheibentasters fest vorgegeben sind, also bekannt sind, was gleichermaßen auch für die geometrischen Daten des gesamten Stehblockes gilt, ist in dieser beschriebenen Position die Nulllage erreicht, so daß dann das Gerät genullt werden kann.
Bei einer anderen Ausführungsform können alle Umfangsnuten stattdessen auch zueinander parallele und zur Nutgrundfläche etwa rechtwinklig verlaufende Nutflanken aufweisen. Diese Gestaltung ist dann von Vorteil, wenn Scheibentaster benutzt werden, die entlang ihres Außenrandes nicht zylindrisch gestaltet s-ind, sondern nach Art von Kegelscheiben.
Es versteht sich, daß beim Antasten der Hilfsbezugsvorrichtung, insbesondere mittels Kegeltastern oder Scheibentastern, vor allem bei rechnerunterstützten drei-dimensionalen MeB- und Anreißgeräten,zugleich auch Aussagen über die jeweilige Art, vor allem Form und Größe, des Antastwerkzeuges geliefert werden. Wird z.B., ausgehend von einer eingespeicherten Nullposition in Richtung einer Raumachse, von einem Kegeltaster auf einen solchen mit anderem, bekanntem Kegelwinkel übergegangen, so erlaubt der von Null abweichende, sich aufgrund stärkerem oder schwächerem Einfahren des Kegeltasters in die achsgleiche Bohrung bzw. Innenbohrung der Einsatzbuchse ergebende Meßwert bei der Kenntnis des Kegelwinkels zugleich eine Aussage über die geometrischen Daten des benutzten Kegeltasters. Gleiches ist für jede andere Art von Antastwerkzeug möglich, so daß mithin die erfindungsgemäße Hilfsbezugsvorrichtung zugleich auch Angaben über die Geometrie des jeweils benutzten Antastwerkzeuges liefern kann.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Vorderansicht einer Hilfsbezugsvorrichtung, Fig. 2 eine Seitenansicht des Stehblockes der Hilfsbezugsvorrichtung in Fig. 1, teilweise in einer Diametralebene geschnitten, Fig. 3 eine Vorderansicht des Stehblockes in Fig. 1, jedoch ohne in die Bohrungen eingesetzte Einsatzbuchsen, Fig. 4 eine Seitenansicht des Stehblockes in Fig. 3, Fi. 5 und 6 jeweils einen Schnitt des Stehblockes entlang der Linie V - V in Fig. 3 bzw. VI - VI in Fig. 4, Fig. 7 - 10 jeweils Seitenansichten des Stehblockes mit jeweils verschiedenen Antastwerkzeugen als Antastbeispiele.
Die in Fig. 1- gezeigte Hilfsbezugsvorrichtung 10 ist insbesondere-für rechnerunterstützte drei-dimensionale Meß- und Anreißgeräte bestimmt. Solche sind z.B. aus der DE-PS 17 73 282 oder 17 98 419 ersichtlich, wobei in der letztgenannten insbesondere die Werkzeugaufnahme derartiger Geräte beschrieben ist. In dieser Werkzeugaufnahme sind verschiedene Antastwerkzeuge in verschiedenen Positionen innerhalb eines dreiachsigen Koordinatensystems auswechselbar aufnehmbar. Als Antastwerkzeuge kommen z.B. Kugeltaster 11 gemäß Fig. 7, Prismentaster 12 gemäß Fig. 8, Scheibentaster 13 gemäß Fig. 9 oder Kegeltaster 14 gemäß Fig. 10 zum Einsatz.
Die Hilfsbezugsvorrichtung 10 weist einen nahezu kugelförmigen Stehblock 20 auf, der am oberen Ende einer Säule 21 fest angeordnet ist. Die Säule 21 ist an einem Fuß 22 mittels Schraube 23 befestigt, wobei in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Parallelleisten 24 formschlüssig in zugeordnete Nuten 25 des Fußes 22 eingreifen können, so daß der Stehblock 20 um die Längsmittelachse der Säule 21 relativ zum Fuß 22 in fest vorgegebener Orientierung fixiert ist. Insbesondere-dann ist der Fuß 22 als Viereckplatte oder Viereckblock gestaltet, der beim bestimmungsgemäßen Gebrauch in geeigneter Weise auf einer nicht gezeigten Tischplatte des Meß- und Anreißgerätes befestigt wird, z.B. mittels Schrauben, durch Magneten od. dgl.
Der Stehblock 20 weist verschiedene Antastflächen auf, die in Richtung aller drei Raumachsen 26, 27 und 28 unter sich jeweils mit gleich großen Abständen vom Block zentrum 29 verlaufen und die nachfolgend im einzelnen beschrieben sind.
Zunächst hat der Stehblock 20 ausgeprägte Kugelabschnitte mit Kugelradius r, der in den Zeichnungen zum Teil punktiert über die eigentlichen Außenflächen des Stehblockes 20 hinaus angedeutet ist. Die Kugelabschnitte sind mit 30, 31 und 32 je Sichtebene (Fig. 3 - 5) bezeichnet. Die Kugelabschnitte 30 - 32 ergeben sich zumindest dort, wo sich als weitere Antastflächen drei weitere, rechtwinklig zueinander verlaufende Zylinderflachen einander überlagern. Der besseren übersicht wegen sind diese Zylinderflächen ebenfalls als Kugelabschnitte 30 - 32 bezeichnet. Die Achsen der Zylinderflächen verlaufen deckungsgleich mit den drei Raumachsen 26 - 28 und kreuzen sich im Blockzentrum 29, wobei die Zylinderflächen aller drei Zylinder jeweils Antastflächen mit gleichzeitiger Linearausrichtung für aufzusetzend.e Prismentaster 12 (Fig. 8 ) oder Antastflächen für Kugeltaster 11 (Fig. 7) bilden. Der eine Zylinder mit Zylinderflächen 30 besitzt die Zylinderachse 27, der andere Zylinder mit Zylinderflächen 31 die Zylinderachse 26 und der dritte Zylinder mit Zylinderflächen 32 die Zylinderachse 28. Betrachtet jeweils rechtwinklig zur zugeordneten Zylinderachse befindet sich die Zylinderfläche jeweils auf einem Kreis mit Kugelradius r. Der Radius aller Zylinderflächen 30 - 32 ist somit gleich groß und entspricht dem Kugelradius.
Es versteht sich, daß statt dieser Gestaltung die Kugelabschnitte durch reine Zylinderflächen ersetzt sein können, somit also keinerlei Kugelflächen vorhanden sind.
Zusätzlich dazu weist der Stehblock 20 im Inneren drei zueinander rechtwinklig verlaufende Bohrungen 33, 34 und 35 auf.
Sämtliche Achsen der Bohrungen 33 - 35 verlaufen deckungsgleich mit den drei Raumachsen 26 - 28, so daß letztere zugleich die Längsmittelachsen der Bohrungen 33 bzw. 34 bzw. 35 darstellen. Demgemäß kreuzen sich die Längsmittelachsen aller Bohrungen 33 - 35 im Blockzentrum 29.
Schließlich weist der Stehblock 20 drei zueinander rechtwinklig verlaufende und sich kreuzende Umfangsnuten 36, 37 und 38 auf, von denen jede auf einem Kugelmeridian und dabei konzentrisch zu einer Raumachse 26 bzw. 27 bzw. 28 verläuft.
Die Auslässe der Bohrungen 33 - 35 befinden sich jeweils in den Bereichen, in denen sich die drei Umfangsnuten 36 - 38 schneiden. Die Durchmesser aller drei Bohrungen 33 - 35 sind gleich groß bemessen. Zumindest in den radial äußeren beiden Bohrungsabschnitten der drei Bohrungen 33 - 35 sind jeweils zylindrische Einsatzbuchsen koaxial und dabei fest oder auswechselbar angeordnet. Der besseren Übersicht wegen sind lediglich in Fig. 2 zwei derartige Einsatzbuchsen 44 und 45 gezeigt, die dort jeweils in einem Abschnitt der Bohrung 34 bzw. 35 angeordnet sind. Jede Einsatzbuchse 44, 45 weist eine durchgehende Innenbohrung 46 bzw. 47 auf. Alle Innenbohrungen 46, 47 sämtlicher Einsatzbuchsen 44, 45 besitzen gleich große Innendurchmesser.
Die in Umfangsrichtung des Stehblockes 20 außen liegenden Auslässe sämtlicher drei Bohrungen 33 - 35 sind jeweils in gleich großem Radialabstand vom Blockzentrum 29 angeordnet.
In gleicher Weise sind ebenfalls sämtliche Auslässe der Innenbohrungen 46, 47 aller Einsatzbuchsen 44, 45 untereinander ebenfalls in gleich großem Radialabstand vom Blockzentrum 29 angeordnet. Dieser Radialabstand der Aulässe der Innenbohrungen 46, 47 entspricht etwa dem Kugelradius r. Die radial außen liegenden Ringkanten 48 bzw. 49 sämtlicher Innenbohrungen 46, 47 aller Einsatzbuchsen 44, 45 bilden jeweils Antastflächen für den Kegeltaster 14 (Fig. 10), gegen die der Kegeltaster 14, positioniert in einer der drei Raumachsen 26 - 28, jeweils in Richtung dieser angefahren werden kann, wie dies Fig. 10 für das Anfahren des Kegeltasters 14 in Richtung der Raumachse 28 gegen die Ringkante 49 zeigt.
Die Auslässe aller drei Bohrungen 33 - 35 sind jeweils an beiden Enden von Anschlagflächen umgeben. Die beidendigen Anschlagflächen der Bohrung 33 sind mit 53, 54, die Anschlagflächen der Bohrung 34 mit 55, 56 und die Anschlagflächen der Bohrung 35 mit 57, 58 bezeichnet.
Dadurch, daß am in Fig. 1 unteren Ende, somit der dortigen Anschlagfläche 58, die Säule 21 in den dortigen Abschnitt der Bohrung 35 eingreift, ist die dortige Anschlagfläche 58 für den Anschlag des Einsteckzapfens der Säue 21 wirksam. Dieser Teil der Bohrung 35 enthält keine Einsatzbuchse.
Die Anschlagflächen 53 - 57 stehen etwa würfelflächenartig rechtwinklig zueinander und zu den jeweiligen Raumachsen.
So verlaufen die Anschlagflächen 53, 54 rechtwinklig zur Raumachse 26, die Anschlagflächen 55, 56 rechtwinklig zur Raumachse 27 und die Anschlagflächen 57, 58 rechtwinklig zur Raumachse 28. Alle Anschlagflächen 53- - 58 haben gleich große Abstände vom Blockzentrum 29. Ihre Flächenerstreckung ergibt sich aus den Zeichnungen, die den Stehblock 20 in natürlicher Größe zeigen.
Alle Einsatzbuchsen weisen, wie insbesondere am Beispiel der Einsatzbuchsen 44 und 45 deutlich wird, am äußeren Ende einen etwa scheibenförmigen Anschlagkopf 50 bzw. 51 mit zur Innenbohrung 46, 47 rechtwinkliger Sitzfläche auf, mit der der jeweilige Anschlagkopf 50, 51 auf der zugeordneten Anschlagfläche 55 bzw. 57 aufsitzt. Der Durchmesser jedes Anschlagkopfes 50, 51 ist derart klein gewählt, daß zwischen allen Anschlagköpfen jeweils noch ausgeprägte Kugelabschnitte 30-32 bzw.
Zylinderflächen verbleiben,deren 2ußenflächen jeweils Antastflächen für sowohl den-Kugeltaster 11 als auch den Prismentaster 12 bilden. Bei Bedarf dienen auch die Anschlagflächen 53 - 57 als wrfe1Fbrmige- Antastflächen.
Alle drei Umfangsnuten 36 - 38 besitzen den gleichen Radialabstand vom Blockzentrum 29 und sind ferner hinsichtlich ihrer Querschnittsform und -breite jeweils gleich gestaltet.
Die Umfangsnuten 36 - 38 besitzen eine als Zylinderfläche ausgebildete Nutgrundfläche, die konzentrisch zur zugeordneten Raumachse 26 bzw. 27 bzw. 28 verläuft und in Fig. 3 und 4 gestrichelt eingezeichnet, in Fig. 2 hingegen im Teilschnitt zu sehen ist. Im Querschnitt gesehen besitzen alle Umfangsnuten 36 - 38 etwa Keilform. Sie haben somit V-förmige Kontur, wobei sich-die Nutflanken jeder Umfangsnut 36 - 38 jeweils zur Nutgrundfläche, also zum Zentrum 29, hin verjüngen.
Zum Antasten mittels Antastwerkzeugen sind somit folgende Flächen des Stehblockes 20 wirksam: Zum Antasten mittels Kugeltaster 11 in beliebigen Positionen, zumindest in Richtung aller drei Raumachsen 26 - 28, die Kugelabschnitte 30 - 32 sowie dort gebildeten Zylinderflächen und ferner auch die würfelförmig zueinander stehenden Anschlagflächen 53 - 57, zum Antasten mittels des Prismentasters 12 (Fig. 8) jeweils zwei bei den Kugelabschnitten30 - 32 gebildete Zylinderflächen, ebenfalls in Richtung aller drei Raumachsen 26 - 28, für die Antastung mittels des Scheibentasters 13 (Fig. 9) in allen drei Raumachsen 26 - 28 die jeweiligen Umfangsnuten 36 - 38 und zum Antasten mittels des Kegeltasters 14 (Fig. 10) sämtliche Ringkanten 48, 49 der Innenbohrungen 46 bzw. 47 aller Einsatzbuchsen 44 bzw. 45 in den Bohrungen 33 - 35, dies ebenfalls in Richtung aller drei Raumachsen 26. - 28.
Fig. 7 zeigt die Antastung des Stehblockes 20 jeweils durch einen Kugeltaster 11, dessen am freien Ende angeordnete Tastdie d4e.Zwlinderfläche Kugel z.B. gegen den Kugelabschnitt 3u oder/Ji zum Antasten angefahren wird. Auch eine Antastung der würfelförmigen Anschlagflächen 53 - 57 ist möglich, sofern dies gewünscht wird.
Soll im Zuge des Meßvorganges statt mittels des Kugeltasters 11 nun mittels eines Prismentasters 12 gemäß Fig. 8 das nicht gezeigte Werkstück abgetastet werden, so ist nach Austausch des Tastwerkzeuges zunächst ein erneutes Nullen des Meß- und Anreißgerätes notwendig. Zu diesem Zweck wird vor Beginn der Messung mit dem Prismentaster 12 der Stehblock 20 angetastet, wie Fig. 8 zeigt. In dieser Position kann die Anzeigevorrichtung des Gerätes auf Null gestellt werden, so daß nunmehr die eigentliche Antastung des Werkstückes zu Meßzwecken mittels des Prismentasters 12 erfolgen kann. Da die geometrischen Werte des Stehblockes 20 fest und bekannt sind, kann nunmehr der beim Antasten des Werkstückes sich tatsächlich ergebende Meßwert in Beziehung zum Referenzwert gesetzt und somit bewertet werden.
Ist beim Antasten und Messen eines Werkstückes als Antastwerkzeug ein Scheibentaster 13 mit zylindrischer Tastscheibe notwendig, so erfolgt in gleicher Weise vor Antasten und Messen des Werkstückes ebenfalls die Nullung der Maschine dadurch, daß zunächst mit dem Scheibentaster 13 (Fig.9) der Stehblock 20-angetastet wird. Dies geschieht in der Weise, daS je nach Stellung die kreiszylindrische Scheibe des Scheibentasters 13 in eine der drei Umfangsnuten 36 - 38 eingetaucht wird, bis im wesentlichen punktförmig die beidseitigen Randkanten- der Zylinderscheibe des Scheibentasters 13 an den beidseitigen Nutflanken z.B. der Umfangsnut 36 (Fig. 9) oder 37 anschlagen. Da der Durchmesser der Scheibe und deren Querschnittsdicke bekannt sind, kann dadurch für die Nullung ein Referenzwert gemessen und festgehalten werden, der dann beim tatsächlichen Antasten und Messen des Werkstückes mit dem sich ergebenden Meßwert in Beziehung gesetzt wird. Je nach räumlicher Lage des Scheibentasters 13 erfolgt die Nullung durch Eintauchen in die Umfangsnut 36, 37 oder 38.
Wird im Zuge des Meßvorganges durch Wechsel des Antastwerkzeuges von einem Scheibentaster 13 auf einen Kegeltaster 14 (Fig. 10) übergegangen, so geschieht in gleicher Weise vor dem Fortsetzen des eigentlichen Meßvorganges zunächst die Nullung anhand des Stehblockes 20. Hierbei wird der Kegeltaster 14 mit seiner Tastspitze je nach Ausrichtung innerhalb des räumlichen Koordinatensystems der Raumachsen 26 - 28 in eine der Innenbohrungen 46, 47 der Einsatzbuchsen 44, 45 in den Bohrungen 33 - 35 eingefahren, bis die Tastspitze des Kegeltasters 14 an der Ringkante 49 zwischen Anschlagkopf 51 und Innenbohrung 47 anschlägt. Da sowohl die Länge des Kegeltasters 14 als auch der Kegelwinkel festliegen und bekannt sind, ergibt sich dann bei diesem Antastvorgang ein Bezugswert, zu dem beim nachfolgenden Messen des Werkstückes mittels des Kegeltasters 14 der sich dann ergebende Meßwert in Beziehung gesetzt wird. Die kegelförmige Tastspitze des Kegeltasters 14 ist in Fig. 10 der besseren Übersicht wegen nicht maßstäblich, sondern vielmehr mit stärkerem Kegelwinkel dargestellt.
Es versteht sich, daß die Hilfsbezugsvorrichtung 10 zumindest für die Fälle, in denen eine Antastung der Umfangsnuten 36 - 38 mittels des Scheibentasters 13 sowie eine Antastung der Innenbohrungen 46, 47 aller Einsatzbuchsen 44, 45 der Bohrungen 33 - 35 mittels des Kegeltasters 14 erfolgen soll, derart auf der Tischplatte der Meß- und Anreißmaschine ausgerichtet und fixiert ist, daß die drei Raumachsen 26 - 28 des Stehblockes 20 jeweils parallel zu den drei Meß- und Bewegungsachsen verlaufen, entlang denen das Antastwerkzeug beim eigentlichen Antast- und Meßvorgang maschinenseitig bewegbar ist.
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Claims

Patentansprüche Kilfsbezugsvorrichtung für insbesondere drei-dimensionale Meß- und Anreißgeräte, in deren Werkzeugaufnahme verschiedene Antastwerkzeuge, wie Kugeltaster, Kegeltaster, Scheibentaster, Prismentaster od. dgl., in verschiedenen ositionen innerhalb eines dreiachsigen Koordinatensystems auswechselbar aufnehmbar sind, mit einem naSezukugelförmigen Stehblock, der mittels Antastwerkzeugen antastbare, vom Blockzentrum mit in Richtung aller drei Raumachsen gleich großen Abständen verlaufende Antastflächen aufweist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c-h drei zueinander rechtwinklig verlaufende, jeweils Antastflächen für koaxial einzusteckende Kegeltaster (14) tragende Bohrungen (33 - 35, 46, 47), deren Achsen (26 bzw. 27 bzw. 28) sich im Blockzentrum (29) unter Bildung eines gemeinsamen Mittelpunktes kreuzen und deckungsgleich mit den drei Raumachsen verlaufen, und durch drei zueinander rechtwinklig verlaufende und sich kreuzende, jeweils Antastflächen für einzutauchende Scheibentaster (13) tragende Umfangsnuten (36 - 38), von denen jede konzentrisch zu einer der Raumachsen (26 bzw. 27 bzw. 28) und auf einem Kugelmeridian verläuft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h drei weitere, sich überlagernde und zueinander rechtwinklig verlaufende und dabei teilweise Kugel flächen bildende Zylinderflächen (30 - 32), deren Zylinderachsen deckungsgleich mit den drei Raumachsen (26 - 28) verlaufen und sich im Blockzentrum (29) kreuzen, wobei die Zylinderflächen aller drei Zylinder jeweils Antastflächen mit gleichzeitiger Linearausrichtung für aufzusetzende Prismentaster (12) oder Antastflächen für Kugeltaster (11) bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Radius aller drei Zylinderflächen (30 - 32) gleich groß bemessen ist und dem Radius einer die Kugel flächen enthaltenden Kugel entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bohrungsauslässe der drei Bohrungen (33 - 35) jeweils im Schnittbereich der drei Umfangsnuten (36 - 38) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Durchmesser aller drei Bohrungen (33 - 35) gleich groß bemessen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in zumindest den radial äußeren beiden Bohrungsabschnitten der drei Bohrungen (33 - 35) jeweils zylindrische Einsatzbuchsen (44, 45) koaxial und dabei fest oder auswechselbar angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Innenbohrungen (46, 47) der Einsatzbuchsen (44 bzw. 45) aller Bohrungsabschnitte jeweils gleich große Innendurchmesser aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Antastflächen aller drei Bohrungen (33 - 35) jeweils durch deren beidendige Ringkanten (48 bzw. 49) unmittelbar am Bohrungsauslaß bzw.

am Innenbohrungsauslaß (46 bzw. 47) gebildet sind.
9.- Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ringkanten (48, 49) aller Bohrungsauslässe bzw. Innenbohrungsauslässe (46 bzw. 47) der Einsatzbuchsen (44 bzw. 45) jeweils in gleich großem Radialabstand vom Blockzentrum (29) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Radialabstand zumindest im wesentlichen dem Radius (r)einer Kugel entspricht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 10, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die beidendigen Bohrungsauslässe jeder der drei Bohrungen (33 - 35) umgebende Anschlagflächen (53 - 58) ,- die etwa würfelflächenartig rechtwinklig zueinander und zu den jeweiligen Raumachsen (26 - 28) stehen, gleich große Abstände vom Blockzentrum (29) haben und vorzugsweise zugleich Axialanschläge für die eingesetzten Einsatzbuchsen (44, 45) bilden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 -11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einsatzbuchsen (44, 45) am äußeren Ende einen etwa scheibenförmigen Anschlagkopf (50 -bzw. 51) mit zur Innenbohrung (46 bzw. 47) rechtwinkliger Sitzfläche aufweisen, mit der der Anschlagkopf (50, 51) auf der Anschlagfläche (55 bzw. 57) aufsitzt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Flächenerstreckun, insbesondere der Durchmesser, jedes Anschlagkopfes (50, 51) derart klein gewählt ist, daß auf der Stehkopfumfangsfläche zwischen allen Anschlagköpfen (50, 51) jeweils noch ausgeprägte Kugelabschnitte (30-32) bzw. Zylinderflächen verbleiben,deren Außenflächenjex,çeils Antastflächen für Kugeltaster (11) oder Prismentaster (12) bilden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ne t , daß alle drei Umfangsnuten (36 - 38) den gleichen Radialabstand vom Blockzentrum (29) aufweisen und hinsichtlich ihrer Querschnittsform und -breite gleich gestaltet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch lo, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß alle drei Umfangsnuten (36 - 38) eine als Zylinderfläche ausgebildete Nutgrundfläche aufweisen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alle drei Umfangsnuten (36 - 38) im Querschnitt etwa keilförmig mit sich zur Nutgrundfläche hin verjüngenden Nutflanken ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alle Umfangsnuten zueinander parallel und zur Nutgrundfläche etwa rechtwinklig verlaufende Nutflanken aufweisen.