DE3123801C2 - Vorrichtung zur Koordinatenvermessung von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung eines Werkstückes durch Ermittlung der Lage vorgebbarer Werkstück-Meßpunkte in einem entsprechenden Koordinatensystem, wobei eine Abtastsonde praktisch auf demselben Weg in ihrem Rücklauf bewegt wird, auf welchem sie im Vorlauf an das Werkstück herangeführt wurde. Der Rücklauf wird automatisch unmittelbar nach der Berührung zwischen der Abtastsonde und dem Werkstück ausgelöst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Koordinaten-Vermessung von Werkstücken gemäß dem Ober- begriff des Hauptanspruches.

Aus der Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 1975, Heft 6, S. 356 ist eine automatisch arbeitende Drei-Koordinaten-Meßmaschine zur Vermessung von Werkstücken bekanntgeworden, die einen Tastkopf aufweist, der manuell oder rechnergesteuert zu einem Werkstück hinbewegt wird und nach Erreichen des Umkehrpunkles in Richtung Null-Lage zurückbewegt wird, wobei sowohl für die Hinbewegung als auch für die Rückbewegung voneinander unabhängige Speicherschallungen vorgesehen sind, welche mit den in den Speichern vorgegebenen Daten die f.;cschwindigkeit und die Richtung der Tastkopfbewegung bestimmen. Bei dieser Vorrichtung wird dann, wenn der am Tastkopf angebrachte Taster seinen Umkehrpunkt erreicht hat. die Bewe gungsrichtung gewechselt und das Tastsystem bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit wieder in Richtung der N uli-Lage zurück. Diese Vorrichtung funktioniert solange zufriedenstellend, wie die Werkstückgeometrie einfach ist und das Tastsystem mittels der für die Rück bewegung gespeicherten Geschwindigkeits- und Rich- tungsdaten geradewegs in Richtung Null-Lage zurückfahren kann. Bei kompliziert ausgebildeten Werkstückkonturen ist es nicht möglich, mit nur wenigen Geschwindigkeits- und Richtungsdaien eine einfache und sichere Rückbewegung des Tastsystems in die Null-Lage zu gewährleisten. Die bekannte Meßvorrichtung sieht keine Möglichkeit vor, das Tastsystem nach dem Vermessen einer komplizierten Bauteilgeometric in ausreichend einfacher Weise wieder in die Ausgangsla gc zurückzuführen.

In der »TZ für praktische Metallbearbeitung T. 1975. I left 2, S. 55—60 werden Probleme der maschinellen Programmierung numtrisch gesteuerter Meßmaschinon diskutiert. Hierbei wird darauf hingewiesen, daß das

so Problem der Kollisionsübcrprüfung bei Koordinatenineßmaschinen bcherrschbar ist. Als Lösung wird hierfür die automatische Ermittlung der Taster-Verfahrwege angegeben, wobei jedoch die Entwicklung einfacher Beschreibungsmöglichkeiten für die Werkstückgcomc·· irie vorausgesetzt wird. Bei dieser Diskussion wird keine Möglichkeit aufgezeigt, wie ein Tastersystem nach der Vermessung von komplexen Werkstücken in einfacher und sicherer Weise wieder in die Ausgangsposition zurückgefahren werden kann.

ω Aus der DE-OS 27 42 344 ist eine Vorrichtung zur Anzeige eines zwcidimcnsionalcn Werkstückprofiles bekannt, bei der eine Tastsondc mittels eines ersten und eines zweiten Antriebes derart bewegt wird, daß die durch den ersten Antrieb bewirkte konstante Vorschub bewegung dann verlangsamt oder angehalten wird, wenn die mittels des zweiten Antriebes durchgeführten Abiastbewegungen bei einer Berührung der Tastsondc mit dem Werkstück einen vorbestimmten Grenzwert

Überschreiisn. Mit dieser Abtastvorrichtung wird lediglich die Möglichkeil vorgestellt, die Kontur eines zwei-(Jimcnsionalen Profiles zu vermessen, wobei der wesentliche Vorteil dieser Vorrichtung darin besteht, ebene Profile mit entsprechend flachen und steilen Neigungen mit einer optimalen Geschwindigkeit zu vermessen. Schon die Oberprüfung dreidimensionaler Gebilde ist mil dieser Anzeigevorrichtung nicht möglich. Das Problem der Vermessung von hinterschnittenen Konturen ist weder angesprochen, noch ist eine Möglichkeit zur Durchführung von derartigen Messungen angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung: /.ur Koordinaten-Vermessung von Werkstücken derart weiterzubilden, daß nach manueller oder rechnergesteuert-r Hinbewegung der Tastsonde auf das Werkslück sichergestellt ist, daß die Tastsonde während der Rückbewegung das Werkstück auch bei komplexer Bauteilgeometrie nicht berührt.

Diese Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch die im Kennzeichne; gsteil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst

Nach dem wesentlichen Grundgedanken der Erfindung wird eine Beschädigung der Tastsoncfc bei der Rückbewegung in die Ausgangsposition dadurch verhindert, daß während der HinbeweBüng der Tastsonde an das Werkstück die Geschwindigkeits- und Richtungsdaten laufend aufgezeichnet werden, und daß diese aufgezeichneten Daten sodann bei der nachfolgenden Rückbewegung zur automatischen Steuerung der Tastsonde dienen. Damit ist gewährleistet, daß die Abtastsonde genau auf der Spur der Hinbewegung wieder zurückgeführt werden kann, wodurch ein hohes Maß an Sicherheit gegen eine Beschädigung der Abtastsonde und/oder des Werkstückes gegeben ist. Die erfindungsgemäße Koordinaten-Meßvorrichtung weist einen Zähler auf, mit welchem in vorteilhafter Weise der Umfang der Rückbewegung vorherbestimmbar ist. Für die Rückbewegung können die Geschwindigkeitsdaten der vorangegangenen Hinbewegung unmittelbar übernommen werden. Die Richtungsdaten werden mittels einer Inverterschaltung in ihrem Vorzeichen geändert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft einzusetzen, wenn das Werkstück häufig durch eine manuell gesteuerte Bewegung der Taslsonde vermessen wird, wobei dann die Rückbewegung jeweils automatisch erfolgt, ohne daß sich die Bedienungsperson besonders konzentrieren muß.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den Unlerensprüchen in Verbindung mit nachfolgender Beschreibung hervor.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. I eine schematische Darstellung einer allgemein verwendbaren Meßeinrichtung zur Durchführung von Messungen in einem dreidimensionalen Koordinatensystem,

F i g. 2 ein Beispiel eines Meßpunktes eines Prüfobjektes,

Fig.3 ein Schaltschema, welches eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sondcn-Abtasteinrichtung veranschaulicht,

F i g. 4 ein Schaltschcma, welches eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung veranschaulicht,

Fig.5 und ö jeweils ein Schallschcma, welches eine bevorzugte Ausführunfsform einer Geschwindigkcitsstcucr-Speicherschaltung nach der Fig.3 veranschaulicht, und zwar zur Zcii des Kontaktes, und F i g. 7 ein Schaltschema, welches eine dritte bevorzugte Aasführungsform des Erfindungsgegenstances darstellt

in der F i g. 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 Werkstükkes 12 kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden, ίο 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 vermessen ist Die Abtastsonde könnte auch als Fühlstift oder als Tastspitze bezeichnet werden. Um die Abtastsonde wahlweise in einer Richtung X, Yoder 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 ^rdem 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 Attaststeuereinrichtung in vorgegebenen Richtungen bewegt werden kann, um das Werkstück 12 an vorgegebenen Meßpunkten zu vermessen. Wenn die Abtastsonde das Werkstück 12 an einem bestimmten Punkt berührt, liefert sie Ausgangssignale l00. Diese Ausgangssignale 100 werden einer Signalverarbeitungsschahung zugeführt, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und zwar über eine Klemme 24. Die Koordinaten X, V und Z werden an jedem der Meßpunkte erfaßt Auf diese Weise können die äußeren 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 Wesie eine Ausgangsspannung geliefert wird, welche dem jeweiligen Abtaststeuersignal entspricht. Auf diese Weise kann ein bestimmter Meßpunkt angefahren werden. Es kann jedoch auch eine automatische Steuereinrichtung verwendet werden, welche ein vorgegebenes Meßprogramm ablaufen läßt.

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 Impulsiiichte während einer bestimmten Zeitperiode der Drehzahl der Motoren proportional ist.
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.

Nachdem es zu eiu?r Berührung zwischen der Abtast-

Ί5 sonde 14 und dem Werkstück 12 gekommen ist und die Messung abgeschlossen ist, wird die Abtastsonde in der Weise gesteuert, daß der nächste Meßpunkt angefahren wird. Bei der bekannten Einrichtune 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.

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 F i g. 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. 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 Abtastsonde 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 F i g. 3 ist ein Schaltschema für eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sondcnabtasteinrichtung veranschaulicht. Es ist nur die entsprechende Einrichtung für eine Messung in Richtung der X-Achse in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dargestellt. In Richtung der V-Achsc ebenso wie in Richtung der Z-Achse werden entsprechende Schaltungsanordnungen verwendet, so daß sich eine detailliertere Beschreibung erübrigt.

Ein Geschwindikgeitssignal 102 und ein Richtungssignal 104 werden von einer Abtaststeuereinrichtung 22 abgegeben. Sowohl das Geschwindigkeitssignal 102 als auch das Richtungssignal 104 werden einem A"Achsen-Motor 16 der Abtastsonden-Steuereinrichtung zugeführt Die Zuführung erfolgt über Klemmen 30 und 32 mit Hilfe einer Rücklaufgeschwindigkeits-Stcuerschaltung 26 und einer Inverterschaltung 28.

Die Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschahung 26 weist ein UND-Glied 34 auf. welchem das Gcschwindigkeitssignal 102 zugeführt wird. Weiterhin enthält diese Schaltung einen Zähler 34, welcher die Zählung durch das Ausgangssignal 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. Dem anderen Eingang des UND-Gliedes 42 wird das Gcschwindigkeitssignal 102 zugeführt. Das Ausgangssijmal 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-Trigjjerschaltung 44 zugeführt welche aus einem Flip-Flop besteht und es wird dem vorab eingestellten Zähler 36 der Rückluufgcschwindigkcits-Slcucrschaltung 26 ein vorgegebener Wert über die Hingangsklemme 46 zugeführt. Der vorab eingestellte Zähler 36 liefert sein Ausgangssignal an das Flip-Flop 38. wenn der Zählwcrt von dem UND-Glied 34 den oben erwähnten, vorab eingestellten Wert erreicht

Die Inverterschaltung 28 nach der F i g. 3 enthält ein exklusives ODER-Glied, und das oben erwähnte RückliUif-Triggcrsignul 106 wird dem anderen Eingang zugcführt.

Dem Eingang der Rücklauf-Triggcrschallung 44 wird ein Berührungssignal 100 von der Abtaslsondc 14 nach der F i g. I über die Klemme 24 zugeführt. Das Rücklauf-Triggersignal 106 wird dann abgegeben, wenn das Itcrührung.ssignal 100 ansteht d. h. wenn die Abtastson· de 14 mit dem Werkstück 12 in Berührung kommt.

Dem Rückstelleingang der Flip-Flops 38 und 44 und dem Rückstclizähler 36 nach der F i g. 3 werden jeweils Kückstcllsignalc von einer Klemme 48 zugeführt. Bei der Abtaststeucreinrichtung 22, bei welcher ein entsprechender Steuerhebel verwendet wird, wird das Rückstcllcingangssignal zu der Zeit einer Null-Steuerung zugeführt, wenn der Steuerhebel losgelassen wird.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der oben in ihrem Aufbau beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsforrr. der erfindungsgemäßen Anordnung erläutert.

Bevor an die Abtastsondc 14 von der Abtaststcucrcinrichtung 22 ein Befehl gegeben wird, werden die Flip-

jo Flops 38 und 40 sowie der vorab einstellbare Zähler 36 alle entsprechend zurückgestellt. Folglich liefert das UND-Glied 42 der Rücklaufgeschwindigkeits-Stcucrschaltting 26 ein Signal »1« an den Eingang vom Inverter 40. und das Rücklauf-Triggersignal 106 des einen Eingangs der Inverterschaltung 28 befindet sich im Zustand »0«. In diesem Zustand liefert die Abtaststcucrcinrichiung 22 die Abtaststeuersignale der Abtastsondc 14. und das Geschwindigkeitssigna! 102 sowie das Richlungssignal 104 gehen durch das UND-Glied 42 bzw. durch die Inverterschaltung 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 IZ der mit HiI-fc der entsprechenden Bewegung der Abtastsondc bis zur Berührung des Werkstückes ermittelt werden soll.

Wenn es zur Berührung zwischen der Abtastsonde 14 und dem Werkstück 12 kommt, wird ein Stopsignal gegeben, welches in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

so Dann wird die Abtastsonde angehalten, und es wird /u dieser Zeit ein Bcrührungssignal abgegeben.

Das Bcrührungssignal 100 aktiviert die Rücklauf-Triggcrschallung 44, und das Rücklauf-Triggersignal 106 wird der Rücklaufgeschwindigkeits-Stcuerschaltung 26 und der Inverterschaltung 28 in Form eines Signals »1« zugeführt

In der Rücklaufgeschwindigkeits-Steuerschallung 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.

Das Flip-Flop 38 wird nicht aktiviert, bis der gezählte Wert des Zählers 36 den vorab eingestellten Wert erreicht 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 Abtaststeuer-

einrichtung 22 zu der Zeit gelieren wird, zu welcher /wischen der Abtastsondc 14 und dem Werkstück 12 eine licrührung /ustandckommt.

Andererseits kann die Inverterschaltung 28 das Richlung.vsignal 104 zu der Zeit invertieren, zu welcher zwi- sehen der Abtastsonde und dem Werkstück ein Kontakt /us(;i"dc)tommt, und zwar dadurch, daß dieses Signal durcYi rias Rücklauf-Triggersignal 106 zugeführt wird.

Nachdem die Abtastsonde mit dem Werkstück zur Berührung gebracht wurde, wird der Ahnaslsteucreinrichtung 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 Geschwindigkcitssignals 102, um den vorab eingestellten Wert zu erreichen, und liefert das Aktivierungssignal an das Flip-Flop 38. Folglich wird der Ausgang ζ) des Flip-Flops 38 auf »1« gebracht, und ein Signal »0« wird dem UND-Glied 42 über den Inverter 40 zugeführt, um das Ausgangssignal des Rückluuf-Gcschwindigkeitssignals von der Klemme 30 zu halten.

Gemäß der oben beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird die Abfstsonde 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 Beruhrung 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 Abtastsondc 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 Neigmngsposition des Steuerhebels zu der Zeit, zu welcher eine Berührung zwischen so der Abtastsonde 14 und dem Werkstück 12 herbeigeführt ist, das Geschwindigkeitssignal. Mit anderen Worten, die Abtastsonde 14 kann sich von dem Werkstück 12 im wesentlichen auf Grund desselben Geschwindigkcitssignals mit der Geschwindigkeit entfernen, mit wel- eher die Abtastsonde an das Werkstück herangefahren wurde. Normalerweise wird innerhalb der Zeit des Rücklaufs, die beispielsweise 0,1 see betragen kann, die Neigung des Steuerhebels etwa auf demselben Wert gehalten. Somit kann bei der ersten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes die Abtastsondc 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 eingestell- b5 ten Wert im vorab einsteilbaren Zähler 36 festgelegt ist, entspricht die Zeit des 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 des Rücklaufs jedoch, d. h. der Absland hai einen festen Wert, welcher durch den vorab eingestellten Wert festgelegt ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der vorab eingestellte Wert des vorab einstellbaren Zählers 36 vorzugsweise durch das Signal an der Einstclleingangsklcmme 46 eingestellt, und das Ausmaß des Rücklaufs kann auf das zweckmäßigste Ausmaß für den Rücklauf eingestellt werden, in Abhängigkeit von den Meßbedingungen.

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 Ausgangszustand herbeizuführen. Die Abtaststeuersignale werden allgemein von der Abtaststeucreinrichtung 22 der Sondensteuereinrichtung zugeführt.

In der F i g. 4 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, bei welcher gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen wie in der F i g. 3 bezeichnet sind, so daß auf eine Wiederholung der zugehörigen Beschreibung verzichtet werden kann.

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-Geschwindigkeitssteuer-Speicherschaltung 50 und eine Schaiterstufe 52.

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 54 werden Abtastimpulsc über die Klemme 62 zugeführt, und das Gcschwindigkeitssignal 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. 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-Glied 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 Abtaststcuereinrichtung beim Rücklauf der Sonde 14 ändert. Das Ausmaß des Rücklaufs kann bei Bedarf auch vergrößert werden.

Die Schalterstufe 52 enthält UND-Glieder 64 und 66. denen das Gcschwindigkeitssignal 102 des Ausgangs von der Abtaststcuereinrichtung 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 Erfindungsgcgenstandcs wird nachfolgend erläutert.

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-Berührungsgeschwindigkeits-Steuerspeicherschaltung 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 Schaiiersiuie 52 liefen das Rückiauf-Geschwindigkeitssignal von der Schaltung 50 über die Klemme 30.

Gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgenstandes 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.

In der Fig.5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorlauf-Geschwindigkeits-Slcucrspcicherschaltung 50 nach der zweiten bevorzugten Ausfüh- μ rungsform 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 Impulssignalc umgewandelt zu werden. Grundsätzlich ist die Arbeitsweise jedoch dieselbe wie bei der anhand der F i g. 4 beschriebenen Anordnung.

In der Fig.6 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorlauf-Geschwindigkeits-Steuerspcicherschaltung 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.

In der Fig. 7 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung 26 weist eine Vorlauf-Geschwindigkcits-Speicherschaltung 76 auf, weiche die vorhergehende Vorlaufgcschwindigkeit bei der Heranführung der Abtastonde an das Werkstück für den Fall speichert, daß der Vorlauf nicht gerade ist, und sie liefert das Rücklauf-Geschwindigkeitssignal auf der Basis des gespeicherten Signals. Die Vor- !auf-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. Dem'Lese- und dem Schreib-Eingang des Schieberegisters 78 wird ein Rücklauf-Triggersignal 106 hinzugefügt, welches den inhalt des Schieberegisters 73 ausliest.

Bei der dritten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird bei der Sondenberührung die Vorlauf-Geschwindigkeit in das Schieberegister 78 jeweils nacheinander eingegeben, und der Inhalt des Schieberegisters 78 wird nacheinander an die Schalterstufc 52 geliefert, und zwar als Rücklauf-Gcschwindigkcitssignal. Dieses Rücklaufsignal wird somit zu dem Rücklaufsignal, welches nacheinander in der umgekehrten Richtung ausgelesen wird, und /.war von der Zeit der Sondcnbcrührung an, und es kann der Rücklauf in derselben Weise erfolgen wie der Vorlauf, bei welchem die Abtastsonde auf das Werkstück zu bewegt wird.

Bei der dritten Ausführungsform kann der Rücklauf genau in derselben Weise erfolgen wie der Vorlauf, und /war 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 l^;orm aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Koordinaten-Vermessung von Werkstücken, mit einer mittels einer Taststeuereinrichtung gesteuerten Tastsonde, welche mit Hilfe von Steuersignalen, die von der Taststeuereinrichtung abgegeben werden, zu einem Berührungspunkt mit dem Werkstück hinbewegt und beim Erreichen des Umkehrpunktes nach Änderung der Bewegungsrichtung wieder in Richtung der Null-Lage zurückbewegt wird, mit einer Vorlauf-Geschwindigkeits-Speicherschaltung, die einen Speicher aufweist, in welchem für die Hinbewegung der Tastsonde deren Geschwindigkeit*- und Richtungsdaten als Steuerungsdaten gespeichert sind, und mit einer von der Taststeuereinrichtung unabhängigen Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung, die einen Speicher aufweist, in welchem Geschwindigkeit*- und Richtungsdaten als Steuerungsdaten für den Rücklauf gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher der Vorlauf-Geschwindigkeits-Speicherschaltung mit dem Speicher der Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung (26) verbunden ist, daß die im Speicher der Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung (26) gespeicherten Richtungsdaten für die Rückbewegung den Richtungsdaten der Hinbewegung entsprechen, daß dem Speicher der Rücklauf-Geschwindigkeiis-Stcuerschaltung (26) eine Invertierschaltung (28) zugeordnet ist, welche die Richiungsdaten der Hinbewegung invertiert, derart, daß die Tastwnde (£4) mittels der gespeicherten und invertierten Richtungsdaten genau auf demselben Weg der Hinbew.· £ung zurückbewegt wird, und daß die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung (26) einen einstellbaren Zähler (36) aufweist, durch den der Betrag der Rückbewegung bestimmbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlauf-Geschwindigkeits-Speicherschaltung (50) ein Schieberegister (78) aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertierschaltung (28) und die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschallung (26) von einer Rücklauf-Triggerschaltung (44) mittels eines Rücklauf-Triggersignals (106) ansteuerbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauf-Geschwindigkeits-Steuerschaltung (26) ein erstes UND-Glied (34) aufweist, dessen einer Eingang durch ein Geschwindigkeitssignal (102) und dessen anderer Eingang durch ein Rücklauf-Triggersignal (106) von der Rücklauf-Triggerschaltung (44) ansteuerbar sind, daß dem ersten UND-Glied der einstellbare Zähler (36) nachgeschaltet ist, welcher durch das Ausgangssignal des ersten UND-Gliedes zu starten ist, daß an den Ausgang des Zählers (36) ein Flip-Flop (38) angeschlossen und aktivierbar ist, dessen Ausgangssignal (Q) nach Invertierung dem einen Eingang eines zweiten UND-Gliedes (42) zuführbar ist, dessen anderer Eingang mit dem Geschwindigkeitssignal (102) beaufschlagt ist, und daß der Ausgang des zweiten UND-Gliedes (42) mit der einen Klemme eines Antriebsmotors (16) für die Bewegung der Tastsonde (14) in Richtung entlang einer Koordinate (X) verbunden ist. wobei der anderen Klemme des Antriebsmotor (16) ein Richlungssienal(104) zuführbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Inverterschaltung (28) ein exklusives ODER-Glied aufweist, dem an seinem einen Eingang das Richtungssignal (104) und an seinem anderen Eingang das Rücklauf-Triggersignal (106) zuführbar sind, wobei der Ausgang des exklusiven ODER-Gliedes mit der anderen Klemme (32) des Antriebsmotors (16) verbunden isL