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Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Koordinaten vor-
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gegebener Meßpunkte an einem Werkstück
Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Koordinaten vorgegebener
Meßpunkte an einem Werkstück und bezieht sich insbesondere auf die Steuerung einer
Abtastsonde, von welcher bei einer Berührung des Werkstücks durch die Abtastsonde
elektrische Signale geliefert werden.
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Es sind grundsätzlich verschiedene Vctahren und Vorrichtungen zur
Messung der Koordinaten bestimmter Meßpunkt an Werkstücken allgemein bekannt. Es
ist dabei auch bekannt, in einem zweidimensionalen oder auch in einem dreidimensionalen
Koordinatensystem zu arbeiten.
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Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Vermessung eines Werkstücks der eingangs näher genannten Art
zu schaffen, so daß sichergestellt werden kann, daß bei der Berührung eines Werkstückes
durch'die Abtastsonde eine Beschädigung des Werkstückes und/ oder der Abtastsonde
mit besonders hoher Sicherheit ausgeschlossen ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen insbesondere die im Patentbegehren
niedergelegten Merkmale.
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Nach dem wesentlichen Grundgedanken der Erfindung wird somit durch
eine automatische Steuereinrichtung ein Rücklauf der Abtastsonde hervorgerufen,
sobald eine Sondenberührung festgestellt wird, wobei der Rücklauf derart gesteuert
wird, daß er hinsichtlich des Weges praktisch mit dem Vorlauf zusammenfällt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
ist vorgesehen, daß die Koordinate in einem entsprechenden Koordinatensystem jeweils
dann ermittelt wird, wenn die Abtastsonde mit dem Werkstück an einem
vorgebbaren
Meßpunkt zur Berührung gebracht wird, daß wenigstens ein Geschwindigkeitssignal
und ein Richtung signal der Abtastsonde ermittelt und ausgewertet werden, die jeweils
aus Richtungen über zwei Dimensionen bezogen werden, -daß die Abtastsonde durch
Abtaststeuersignale derärt bewegt wird, daß ein Rücklauf der Abtastsonde herbeigeführt
wird, welcher durch ein Umkehrrichtungssignai und ein Geschwindigkeitssignal herbeigeführt
wird, die im wesentlichen den Steuersignalen für die Zeit entsprechen, zu welcher'die
Abtastsonde mit dem Werkstück in Berührungkommt, Sso daß d.ie Abtastsonde genau
auf demselben Weg von dem Werkstück entfernt wird, auf welchem sie an das Werkstück
angenähert wurde.
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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut
geeignete Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung
vorgesehen ist, welche im wesentlichen dasselbe Geschwindigkeitssignal als Rücklauf-Geschwindigkeitssignal
bei dem erforderlichen Ausmaß des Rücklaufs liefert, welches auch als Geschwindigkeitssignal
zur Steuerung, des Vorlaufs verwendet wurde, als die Abtastsonde mit dem Werkstück-in
Berührung gebracht wurde, daß weiterhin eine Invertierschaltung vorhanden ist, wiche
das Richtungssignal zu'der Zeit der Berührung zwischen der Abtastsonde und dem Werkstück
invertiert, daß weiterhin eine Rücklauf-Triggerschaltung vorgesehen ist, i st ,
welche ein Rücklauf-Triggersignal an die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung
und die Invertierschaltung liefert, und zwar auf der Basis eines Berührungssignals
von der Abtastsonde, und daß die Anordnung derart getroffen ist, daß die Abtastsonde
auf praktisch demselben Weg zurückläuft, auf welchem die Abtastsonde an das Werkstück
herangefahren wurde, unmittelbar nachdem die-Berührung zwischen der Abtastsonde
und dem Werkstück erfolgt ist.
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Eine vorteilhafte.Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sieht vor, daß die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung eine Vorlauf-Geschwindigkeits-Speicherschaltung
aufweist, welche das erforderliche Ausmaß der Vorlauf-Berührunsgeschwindigkeit speichert,
welche auftritt, bis die Abtastsonde mit dem Werkstück zur Berührung kommt, wobei
ein entsprechendes Rücklauf-Geschwindigkeitssignal in Abhängigkeit von der Vorlauf-Berührungsgeschwindigkei.t
beim Rücklauf der Abtastsonde geliefert wird, daß weiterhin eine Invertierschaltung
vorhanden ist, welche das Richtungssignal in der Speicherschaltung invertiert, daß
die RücklaufTriggers.chaltung das Rücklauf-Triggersignal an die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung
und an die Invertierschaltung liefert, und zwar auf der Basis des Berührungssignals
von der Abtastsonde, und daß die Anordnung derart getroffen ist, daß die Abtastsonde
auf praktisch demselben Weg von dem Werkstück zurückläuft, auf welchem sie an das
Werkstück herangeführt wurde, unmittelbar nachdem die Berührung zwischen der Abtastsonde
und dem Werkstück herbeigefihrt wurde.
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Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Vorlauf-Geschwindigkeits-Speicherschaltung
ein Schie.beregister aufweist, welches die eingeschriebenen Daten lesen kann.
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Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß ein
Rücklauf der Abtastsonde nach einer Berührung zwischen dem Werkstück und der Abtastsonde
auf identischem Weg wie der Vorlauf herbeigeführt werden kann, wobei der Rückweg
der .Sonde von dem Werkstück automatisch in der Weise gesteuert wird, daß eines
Maß an Sicherheit dagegen gewährleistet ist, eine Beschädigung der Abtastsonde und/
oder des Werkstückes hervorzurufen.
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Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben;
in dieser zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer allgemein verwendbaren
Meßeinrichtung zur Durchführung von Messungen in einem dreidimensionalen' Koordinatensystem,
Fig. -2 ein Beispiel eines Meßpunktes eines Prüfobåektes, Fig. 3 ein Schaltschema,
welches eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonden-Abtasteinrichtung
veranschaulicht, Fig. 4 ein Schaltschema, welches eine zweite Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Einrichtung veranschaulicht, Fig. 5 und 6 jeweils ein Schalt schema,
welches eine bevorzugte Ausführungsform einer Geschwindigkeitssteuer-Speicherschaltung
nach der Fig. 3 veranschaulicht, und zwar zur Zeit des Kontaktes, und Fig. 7 ein
Schalt schema, welches eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
darstellt.
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In der Fig. 1 ist eine bekannte Meßeinrichtung zur Abtastung eines
Werkstückes in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt. Das Werkstück,
welches abzutasten oder zu vermessen ist, ist fest auf einem Bett 10 angeordnet.
Die Größe eines Werkstückes 12 kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden, indem
diejenigen Koordinatenabschnitte einer Abtastsonde 14 ermittelt und/oder aufgezeichnet
werden, welche die Abtastsonde auf der äußeren Oberfläche des Werkstückes berührt,
welches an vorgegebenen Meßpunkten zu ver-.
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messen ist. Die Abtastsonde könnte auch als Fühlstift oder als Tastspitze
bezeichnet werden. Um die Abtastsonde wahlweise
in einer Richtung
X, Y oder Z zu bewegen, weist die Meßeinrichtung einen X-Achsen-Motor 16, einen
Y-Achsen-Motor 18 und einen. Z-Achsen-Motor 20 auf. Eine Einrichtung, welche die
Bahn der Abtastsonde verfolgt, ist jedem der Motoren 16, 18 bzw. 20 zugeordnet.
Weiterhin werden als Abtaststeuersignale ein Geschwindigkeitssignal und ein Richtungssignal
mit Hilfe einer Abtaststeuereinrichtung verarbeitet, so daß die Abtastsonde 14 unter
der Steuerung der Abtaststeuereinrichtung in vorgegebenen Richtungen bewegt werden
kann, zum das Werkstück 12 an vorgegebenen Meßpunkten zu vermessen. Wenn die Abtastsonde
das Werkstück 12 an einem bestimmten Punkt berührt, liefert sie Ausgangssignale
100. Diese Ausgangssignale 100 werden einer Signalverarbeitungss.chaltung zugeführt,
die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und zwar über eine Klemme 24. Die Koordinaten
X, Y und Z werden an jedem der Meßpunkte erfaßt. Auf diese Weise können die sauberen
Abmessungen des Werkstückes 12 gemessen und registriert werden. Die oben kurz beschriebene-
Abtaststeuereinrichtung kann mit einer manuellen Steuereinrichtung ausgestattet
sein, indem beispielsweise von einer Bedienungsperson ein Fernsteuerhebel betätigt
wird, indem dieser Hebel in entsprechenden Richtungen geneigt oder in anderer Weise
bewegt wird, so daß auf diese Weise eine Ausgangsspannung geliefert wird, welche
dem jeweiligen Abtaststeuersignal entspricht. Auf diese Weise kann ein bestimmter
Meßpunkt angefahren werden.
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Es kann Jedoch auch eine automatische Steuereinrichtung verwendet
werden, welche ein vorgegebenes Meßprogramm ablaufen läßt.
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Vorzugsweise kann ein elektrisches Geschwindigkeitssignal in Form
eines Impulssignals verwendet werden, um die Motoren pro Impuls in. bestimmter Weise
zu steuern. Dabei kann die Anordnung derart getroffen werden, daß die Impulsdichte
während einer bestimmten Zeitperiode der Drehzahl der Motoren proportional ist.
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Die Abtastsonde 14, welche in der oben erläuterten Koordinaten-Meßeinrichtung
verwendet wird, hat in ihrer Kontakteinrichtung eine Sicherheitseinrichtung, welche
verhindert, daß die Abtastsonde 14 beschädigt werden könnte, falls die Abtastsonde
14 hart gegen das Werkstück stößt. Es könnte unter Umständen nämlich der Fall eintreten,
daß auf Grund von Trägheitskräften in der Bewegungseinrichtung die Abtastsonde 14
hart gegen das Werkstück 12 gefahren-wird.
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Nachdem es zu einer Berührung zwischen der Abtastsonde 14 und dem
Werkstück 12 gekommen ist und die Messung abge,-schlossen ist, wird die Abtastsonde
in der Weise gesteuert, daß der nächste Meßpunkt angefahren wird. Bei der bekannten
Einrichtung besteht die Gefahr, daß die Abtastsonde beim Rücklauf, bei welchem sie
von dem Werkstück 12 abgehoben wird, gegen dieses Werkstück 12 stößt. Eine solche
Kollision zwischen der Abtastsonde 14 und dem Werkstück 12 kann zu einer Deformation,
einer Beschädigung oder einer vollständigen Zerstörung der wertvollen und teueren
Abtastsonde führen. Weiterhin besteht der Nachteil, daß die Messung von Anfang an
wiederholt werden muß.
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Bei der in der Fig. 2 veranschaulichten Anordnung wird deutlich, daß
die Abtastsonde 14 nicht gefahrlos von dem Meßpunkt zurückgenommen werden kann,
wenn der Meßpunkt beispielsweise in einer Sackbohrung oder einer ähnlichen blinden
Öffnung im Werkstück 12 liegt, welche derart ausgebildet ist, wie es in der Fig.
2 veranschaulicht ist Die Kollision zwischen der Abtastsonde 14 und dem Werkstück
12 beim Rücklauf kann dadurch vermieden werden, daß der Rücklauf auf genau demselben
Weg wie der Vorlauf erfolgt.
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Es ist jedoch außerordentlich schwierig, bei einer manuellen Steuerung
den Steuerhebel derart zu betätigen, daß der Rücklauf exakt auf demselben Weg erfolgt
wie der Vorlauf.
Wenn die Abtassonde 14 im Vorlauf auf einem bestimmten
Weg mit dem Werkstück 12 an einem vorgegebenen Punkt in Berührung gebracht wird,
so ist es außerordentlich schwierig, beim Rücklauf denselben Weg einzuhalten. Durch
einen geringfügigen Bedienungsfehler kann es bereits zu einer Kollision zwischen
der Abtastsonde und dem Werkstück.- kommen Auch bei einer automatischen Steuerung,
die nach einem vorgegebenen Programm abläuft, ist es außerordentlich schwierig,
auf jeden Fall sicherzustellen, daß der Rücklauf exakt auf demselben Weg erfolgt
wie der Vorlauf, In der Fig. 3 ist ein Schaltschema für eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Sondenabtasteinrichtung veranschaulicht. Es ist nur die
entsprechende Einrichtung für eine Messung in Richtung der X-Achee in einem dreidimensionalen
Koordinatensystem dargestellt. In Richtung der Y-Achse ebenso wie in Richtung der
Z-Achse werden entsprechende Schaltungsanordnungen verwendet, so daß sich eine detailliertere
Beschreibung erübrigt.
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Ein Geschwindigkeitssignal 102 und ein Richtungssignal 104 werden
von einer Abtaststeuereinrichtung 22 abgegeben. Sowohl das Geschwindigkeitssignal
102 als auch das Richtungssignal 104 werden einem X-Achsen-Motor 16 der Abtastsonden-Steuereinrichtung
zugeführt. Die Zuführung erfolgt über Klemmen 39 und 32 mit Hilfe einer Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschaltung
26 und einer Invertierschaltung 28.
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Die Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschaltung 26 weist ein UND-Glied
34 auf, welchem das Geschwindigkeitssignal 102 zugeführt wird. Weiterhin enthält
diese Schaltung einen Zähler 34, welcher die Zählung durch das Ausgangsignal des
UND-Gliedes 34 startet, und sie enthält weiterhin ein Flip-Flop -38, welches durch
das Ausgangssignal des zuvor entsprechend eingestellten Zählers 36 aktiviert wird,
und
das Ausgangssignal Q des Flip-Flops 38 wird dem einen Eingang
des UND-Gliedes 42 über einen Inverter 40 zugeführt.
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Dem anderen Eingang des UND-Gliedes 42 wird das Geschwindigkeitssignal
102 zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 42 wird als das Geschwindigkeitssignal
102 an der Klemme 30 zur Verfügung gestellt. Dem anderen Eingang des UND-Gliedes.34
wird ein Rücklauf-Triggersignal 106 von einer Rücklauf-'2riggerschaltung 44 zugeführt,-welche
aus einem Flip-Flop besteht, und es wird dem vorab eingestellten Zähler 36 der Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschaltung
ein vorgegebener Wert über die Eingangsklemme 46 zugeführt.
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Der vorab eingestellte Zähler 36 liefert sein Ausgangssignal an das
Flip-Flop 38, wenn der Zählwert von dem UND-Glied 34 den oben erwähnten, vorab eingestellten
Wert erreicht.
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Die Invertierschaltung 28 nach der Fig. 3 enthält ein exklusives ODER-Glied,
und das oben erwähnte Rücklauf-Triggersignal 106 wird dem anderen Eingang zugeführt.
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Dem Eingang der Rücklauf-Triggerschaltung 44 wird ein Berührungssignal
100 von der Abtastsonde 14 nach der Fig. 1 über die KLemme 24 zugeführt. Das Rücklauf-Triggersignal
106 wird dann abgegeben, wenn das Berührungssignal 100 ansteht, d.h. wenn die Abtastsonde
14 mit dem Werktück 12 in Berührung kommt.
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Dem Rückstelleingang der Flip-Flops 38 und 44 und dem Rückstellzähler-36
nach der Fig. 3 werden jeweils Rückstellsignale von einer Klemme 48 zugeführt..
Bei der Abtaststeuereinrichtung 22, bei welcher ein entsprechender Steuerhebel verwendet
wird, wird das Rückstelleingangssignal zu der Zeit einer Null-Steuerung zugeführt,
wenn der Steuerhebel losgelassen wird.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise der oben in ihrem Aufbau beschriebenen
ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung
erläutert.
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Bevor an die Abtastsonde 14 von der Abtaststeuereinrichtung 22 ein
Befehl gegeben wird, werden die Flip-Flops 38 und 4Q sowie der vorab einstellbare
Zähler 56 alle entsprechend zurückgestellt. Folglich liefert das UND-Glied 42 der
Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschaltung 26 ein Signal 1 an den Eingang vom Inverter
40, und das Rücklauf-Triggersignal 106 des einen Eingangs der Invertierschaltung
28 befindet sich im Zustand "O". In diesem Zustand liefert die Abtaststeuereinrichtung
22 die Abtaststeuersignale der Abtastsonde 14, und das Geschwindigkeitssignal 102
sowie das Richtungssignal 104 gehen durch das UND-Glied 42 bzw.
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durch die Invertierschaltung 28, um die Abtasteinrichtung in derselben
Weise zu betreiben, wie es oben anhand der Fig. 1 erläutert wurde. Die Abtastsonde
14 bewegt sich somit im Vorlauf in Richtung auf einen vorgegebenen Meßpunkt am Werkstück
12, der mit Hilfe der entsprechenden Bewegung der Abtastsonde bis zur Berührung
des Werkstückes.
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ermittelt werden soll.
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Wenn es zur Berührung zwischen der Abtastsonde 14 und dem Werkstück
12 kommt, wird ein Stopsignal gegeben, welches in der Zeichnung nicht dargestellt
ist. Dann wird die Abtastsonde angehalten, und es wird zu dieser Zeit ein Berührungssignal
abgegeben.
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Das Berührungssignal 100 aktiviert die Rücklauf-Triggerschaltung 44,
und das-Rücklauf-Triggersignal 106 wird der Rück-Iaufgeschwindigkeits-Steuerschaltung
26 und der Invertierschaltung 28 in Form eines Signals "1" zugeführt, In der Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschaltung
26 wird das Zählstartsignal von dem UND-Glied 34 dem vorab eingestellten Zähler
36 zugeführt, so daß der Zähler 36 mit der Zählung in Richtung auf den vorab eingestellten
Wert beginnen kann
bas Flip-Flop 38 wird nicht aktiviert, bis der
gezählte Wert des Zählers 36 den vorab eingestellten Wert erreicht.
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Folglich wird von dem UND-Glied 42 über die.Klemme 30 als Rücklauf-Geschwindigkeitssignal
das Geschwindigkeitssignal zugeführt, welches dieselbe Geschwindigkeit angibt wie
das Geschwindigkeitssignal 102, welches als Ausgangssignal von der Abtaststeuereinrichtung
22 zu der Zeit geliefert wird, zu welcher zwischen der Abt ast sonde 14 und dem
Werkstück 12 eine Berührung zustandekommt.
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Andererseits kann die Invertierschaltung 28 das Richtungssignal 104.zu
der Zeit invertieren, zu welcher zwischen der Abtastsonde und dem Werkstück ein
Kontakt zustandekommt, und zwar dadurch, daß dieses Signal durch das Rücklauf-Triggersignal
106 zugeführt wird.
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Nachdem die Abtastsonde mit dem Werkstück zur Berührung gebracht wurde,
wird der Abtaststeuereinrichtung im wesentlichen dasselbe Geschwindigkeitssignal
zugeführt, und zwar nacheinander als Kontaktsignal und als Richtungssignal, bei
welchem die Richtung invertiert wird. Somit bewegt sich die Abtastsonde 14 von dem
Werkstück 12 praktisch auf demselben Weg wieder hinweg, auf dem die Abtastsonde
an das Werkstück herangeführt wurde. Diese Rücklaufsteuerung wird durch den vorab
eingestellten Wert im Zähler 36 festgelegt. Mit anderen Worten, der Zähler 36 zählt
die erforderlichen Werte des Geschwindigkeitssignals 102, um den vorab eingestellten
Wert zu erreichen, und liefert das Aktivierungssignal an das Flip-Flop 38. Folglich
wird der Ausgang Q des Flip-Flops 38 auf "1" gebracht, und ein Signal "O" wird dem
UND-Glied 42 über den Inverter 40 zugeführt, um das Ausgangssignal des Rücklauf-Geschwindigkeitssignals
von der Klemme 30 zu halten.
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Gemäß der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes wir.d die Abtastsonde 14 entlang demselben Weg von dem Werkstück
zurückgezogen, auf welchem sie auch an das Werkstück 12 herangeführt wurde, und
zwar mit einer Geschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitssignal 102 abhängt,
welches von der Abtaststeuereinrichtung 22 abgegeben wird, unmittelbar nach dem
die Berührung zwischen der Abtastsonde und dem Werkstück 12 festgestellt wurde.
Es ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, daß der Rücklauf durch entsprechende
Steuerung und Vorgabe eines Zählwertes im einstellbaren Zähler beeinflußt werden
kann, d.h., es kann das Ausmaß festgelegt werden, um welches die Abtastsonde 14
von dem Werkstück 12 zurückgezogen wird, so daß eine ausreichende Sicherheit bei
der Durchführung der Messung gewährleistet ist. Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform
weist die Abtaststeuereinrichtung 22 einen Steuerhebel mit entsprechendem Zubehör
auf, und das Geschwindigkeitssignal 102 wird durch das Ausmaß der Neigung des Steuerhebels
festgelegt. Beim Rücklauf bestimmt die Neigungsposition des Steuerhebels zu der
Zeit, zu welcher eine Berührung zwischen der Abtastsonde 14 und dem Werkstück 12
herbeigeführt ist, das Geschwindigkeitssignal. Mit anderen Worten, die Abtast sonde
14 kann sich von dem Werkstück 12 im wesentlichen auf Grund desselben Geschwindigkeitssignals
mit der Geschwindigkeit entfernen, mit welcher die Abtastsonde an das Werkstück
herangefahren wurde. Normalerweise wird innerhalb der Zeit des Rücklaufs, die beispielsweise
0,1 sec betragen kann, die Neigung des Steuerhebels etwa auf demselben Wert gehalten.
Somit kann bei der ersten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
die Abtastsonde 14 in derselben Weise von dem Werkstück 12 entfernt werden,. wie
sie auch an das Werkstück herangebracht wurde. Da der Rücklauf und vor allem das
Ausmaß des Rücklaufs nur durch den vorab eingestellten Wert im vorab einstellbaren
Zähler 36 festgelegt ist, entspricht die Zeit
ds Rücklaufs der
Geschwindigkeit der Abtastsonde 14 bei der Berührung. Die hohe Geschwindigkeit kürzt
die Zeit des Rücklaufs ab, und andererseits verlängert die niedrige Geschwindigkeit
die Zeit des Rücklaufs. Das Ausmaß dds Rücklaufs'jedoch, d.h. der Abstand hat einen
festen Wert, welcher durch den vorab eingestellten Wert festgelegt ist.
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Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der vorab eingestellte
Wert des vorab einstellbaren Zählers 36 vorzugsweise durch das Signal an der Einstelleingangsklemme
46 eingestellt, und das Ausmaß des Rücklaufs kann auf das zweckmäßigste Ausmaß für
den Rücklauf eingestellt werden, in Abhängigkeit von den Meßbedingungen.
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Wenn der Rücklauf abgeschlossen ist, d.h. dann, wenn der Steuerhebel
losgelassen wird, wird das Rückstellsignal von der Klemme 48 zugeführt, um eine
Rückstellung in den Äusgangszustand herbeizuführen. Die Abtaststeuersignale werden
allgemein von der Abtaststeuereinrichtung 22 der Sondensteuereinrichtung zugeführt.
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In der Fig. 4 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht, bei welcher gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen wie
in der Fig. 3 bezeichnet sind, so daß auf eine Wiederholung der zugehörigen Beschreibung
verzichtet werden kann.
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Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
speichert die Rücklaufgeschwindigkeit-Steuerschaltung den Wert des Geschwindigkeitssignals
102 zu der Zeit, zu welcher die Berührung zwischen der Abtastsonde 14 und dem Werkstück
zustandekommt. .Es wird somit das Rücklaufgeschwindigkeits-Signal auf der Basis
dieses gespeicherten Wertes ausgegeben. Die Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschaltung
26 enthält eine Vorlauf-GeFchwindigkeitssteuer-Speicherschaltung 50 und eine Schalterstufe
52.
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Die Speicherschaltung 50 enthält einen Abtast-Zähler 54, welcher das
Geschwindigkeitssignal 102 abtastet, weiterhin einen Digital-Analog-Umsetzer 56,
welcher den Zählwert in dem Abtastzähler 54 in.ein analoges Signal umsetzt, einen
analogen Speicher 58, welcher den analogen Wert des Digital-Analog-Umsetzers 56
speichert, und einen Spannungs-Frequenz-Wandler 60, welcher die Spannungswerte in
dem analogen Speicher 58 in Impulssignale umwandelt. Dem Abtast-Zähler 5 werden
Abtastimpulse über die Klemme 62 zugeführt, und das Geschwindigkeitssignal 102 wird
bei jedem erforderlichen Abtastzyklus gezählt. Das analoge Signal, welches diesem
digitalen Signal entspricht, wird von dem Digital-Analog-Umsetzer 56 dem analogen
Speicher 58 zugeführt.
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Der Speicherinhalt des analogen Speichers 58 wird dadurch gehalten,
daß das Rücklauf-Triggersignal 106 zu der Zeit angelegt wird, zu welcher die Berührung
zwischen der Abtastsonde und dem Werkstück zustandekommt. Weiterhin wird der analoge
Wert, welcher in dem analogen Speicher 58- fortwährend gespeichert wird, in dem
Spannungs-Frequenz-Wandler 60 in Impulssignale umgewandelt und einem UND-Giied 64
der Schalterstufe 52 zugeführt. Das Geschwindigkeitssignal für die Zeit der Sondenberührung
wird kontinuierlich abgegeben und hält das Geschwindigkeitssignal zu der Berührungszeit,
ohne eine Veränderung, falls sich das Geschwindigkeitssignal 102 der Abtaststeuereinrichtung
beim Rücklauf der Sonde 14 ändert Das Ausmaß des Rücklaufs kann bei Bedarf auch
vergrößert werden.
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Die Schalterstufe 52 enthält UND-Glieder 64 und66, denen das Geschwindigkeitssignal
102 des Ausgangs von der Abtaststeuereinrichtung 22 zugeführt wird, sie enthält
weiterhin ein ODER-Glied 68, welchem die Ausgangssignale der UND-Glieder 64 und
66 zugeführt werden, und sie enthält einen Inverter 70, welcher das Rücklauf-Triggersignal
106 invertiert und dem UND-Glied 66 zuführt. Die Arbeitsweise
der
zweiten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend
erläutert.
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Grundsätzlich entspricht die Arbeitsweise der zweiten bevorzugten
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes der Arbeitsweise der ersten bevorzugten
Ausführungsform, und sie unterscheidet sich in der Funktion der Schalter zwischen
dem Geschwindigkeitssignal 102 und dem Rücklauf-Geschwindigkeitssignal des Ausgangs
von der Vorlauf-Berührungsge s chwin digkeit s-St euersp eicherschaltung 50. Das
Rücklauf-Triggersignal 106 für die Berührungszeit der Abtastsonde wird der Schalterstufe
52 zugeführt, um das UND-Glied 66 zu schließen und das UND-Glied 64 zu öffnen, und
die Schaltersufe 52 liefert das Rücklauf-Geschwindigkeitssignal von der Schaltung
50 über die Klemme 30.
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Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
ist es auch dann, wenn das außerordentliche Geschwindigkeitssteuersignal 102 von-der
Abtaststeuereinrichtung 22 nach der Sondenberührung abgegeben wird, noch möglich,
den Rücklauf durchzuführen, und zwar identisch oder zumindest im wesentlichen identisch
mit dem Vorlauf.
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In der Fig. 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorlauf-Geschwindigkeits-Steuerspeicherschaltung
50 nach: der zweiten bevorzugten ÄusführungsfoTm veranschaulicht. Das Ausgangssignal
des Abtastzählers 54 wird fortwährend zur Berührungszeit der Sonde durch den digitalen
Speicher 72 gespeichert, und der entsprechende digitale Wert wird in einen analogen
Wert umgesetzt, um anschließend in Impulssignale umgewandelt zu werden. Grundsätzlich
ist die Arbeitsweise jedoch dieselbe wie bei der anhand der Fig. 4 beschriebenen
Anordnung.
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In der Fig. 6 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform.
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der Vorlauf-Geschwindigkeit s-Steuer speicher schaltung 50
nach
der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die Steuerspannung des Steuerhebels
wird direkt dem analogen Speicher 58 über die Klemme 74 zugeführt, und das entsprechende
analoge Signal wird in Impulssignale umgewandelt, Die äußerst stark vereinfachte
Schaltung kann im Falle der Verwendung eines Steuerhebels als Abtaststeuereinrichtung
22 eingesetzt werden.
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In der Fig. 7 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 26 weist eine Vorlauf-Geschwindigkeits-Speicherschaltung
76 auf, welche die vorhergehende Vorlaufgeschwindigkeit bei der Heranführung der
Abtastsonde an das Werkstück für den Fall speichert, daß der Vorlauf nicht gerade
ist, und sie liefert das Rücklauf-Geschwindigkeitssignal auf der Basis es gespeicherten
Signals. Die Vorlauf-Geschwindigkeits-Speicherschaltung 76 weist ein Schieberegister
78 auf, welches einen bestimmten Betrag des Geschwindigkeitssignals 102 mit Hilfe
von Taktsignalen von dem Takteingang 80 aufnehmen kann, und es werden die aufgenommenen
Signale nacheinander erneuert.
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Dem Lese- und dem Schreib-Eingang des Schieberegisters 78 wird ein
Rücklauf-Triggersignal 106 hinzugefügt, welches den Inhalt des Schieberegisters
78 ausliest.
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Bei der dritten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird bei
der Sondenberührung die Vorlauf-Geschwindigkeit in das Schieberegister 78 å jeweils
nacheinander eingegeben, und der Inhalt des Schieberegisters 78 wird nacheinander
an die Schalterstufe 52 geliefert, und zwar als Rücklauf-Geschwindigkeitssignal.
Dieses Rücklauf signal wird somit zu dem Rücklaufsignal, welches nacheinander in
der umgekehrten Richtung ausgelesen wird, und zwar von der Zeit der Sondenberührung
an, und es kann der Rücklauf in derselben Weise erfolgen wie der Vorlauf, bei welchem
die Abtastsonde auf das Werkstück zu bewegt wird.
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Bei der dritten Ausführungsfo.rm kann der Rücklauf genau in derselben
Weise erfolgen wie der Vorlauf, und zwar mit besonders hoher Genauigkeit, und es
kann der Meßpunkt besonders gut und genau bestimmt werden, selbst dann, wenn das
zu vermessende Werkstück eine sehr komplizierte Form aufweist.