DE3406045A1 - Scanning device which can be connected to the end of the transverse arm of a measuring and marking instrument - Google Patents
Scanning device which can be connected to the end of the transverse arm of a measuring and marking instrumentInfo
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Abstract
Description
Abtastvorrichtung, welche am Ende des Querarmes eines Meß- undScanning device, which at the end of the cross arm of a measuring and
Anre ißgerätes anschließbar ist Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung, welche am Ende des Querarmes eines Meß- und Anreißgerätes anschließbar ist, das einen längs einer Führung an einer Richtplatte verschiebbaren Gerätefuß, eine von diesem aufragende Vertikalsäule und einen zur längsverschieblichen Halterung und Führung des Querarmes dienenden, entlang der Vertikalsäule verschiebbaren Schieber aufweist, mit einem Kupplungsteil zum Anschluß an das Querarmende oder an eine daran vorgesehene Aufnahmevorrichtung, ferner mit einem ein Tastorgan tragenden Halterungsteil sowie mit einem zwischen dem Kupplungsteil und dem Halterungsteil vorgesehenen Schwenkgelenk. das zwei über eine Schwenkachse verbundene Gelenkteile aufweist.Anre ißgerätes can be connected The invention relates to a scanning device, which can be connected to the end of the cross arm of a measuring and marking device that a device base that can be moved along a guide on an alignment plate, one of This towering vertical column and one for the longitudinally displaceable bracket and Guide of the cross arm serving, along the vertical column displaceable slide has, with a coupling part for connection to the end of the cross arm or to one thereon provided receiving device, furthermore with a holding part carrying a feeler element and with a pivot joint provided between the coupling part and the mounting part. which has two joint parts connected via a pivot axis.
Eine Abtastvorrichtung dieser Art ist der deutschen Gebrauchsmusterschrift 81 21 456 zu entnehmen. Zur Abtastung von Punkten an den Oberflächen eines Werkstücks ist es bei der bekannten Abtastvorrichtung erforderlich. zur Festlegung eines Koordinatenursprungspunktes die Abtastung eines Bezugspunktes an einer Bezugsfläche vorzunehmen, welche eine der abzutastenden Werkstückoberfläche entsprechende Orientierung besitzt, wozu das Tastorgan in Normalstellung mit Bezug auf die betreffende Fläche zu bringen ist. Die hierfür erforderlichen Einstell - und Ablesevorgänge sind kompliziert, zeitraubend und vermindern die Genauigkeit des Abtastergebnisses. Ein besonders hoher Aufwand von Einstellungen ergibt sich, wenn in bestimmter Weise gekrümmte Rohre oder andere Körper mit konvex gekrümmter Oberfläche abgetastet werden sollen. Bei der Vornahme solcher Abtastarbeiten hat man bisher zur Vereinfachung bereits etne vorbestimmte Aufspannstellung des abzutastenden Werkstückes auf der Richtplatte gewählt, um möglichst in einer Koordinatenrichtung von konstanten Abtastwerten ausgehen zu können.A scanning device of this type is the German utility model 81 21 456 can be found. For scanning points on the surfaces of a workpiece it is necessary in the known scanning device. to define a coordinate origin point to carry out the scanning of a reference point on a reference surface which is a has an orientation corresponding to the workpiece surface to be scanned, for which purpose the The tactile organ is to be brought into the normal position with respect to the surface in question. The settings required for this - and reading processes are complicated, time consuming and reduce the accuracy of the scanning result. A special one high effort of settings results when curved in a certain way Tubes or other bodies with a convex curved surface are to be scanned. When undertaking such scanning work, one has hitherto already had to simplify matters etne predetermined clamping position of the workpiece to be scanned on the straightening plate chosen in order to assume constant sampling values as possible in one coordinate direction to be able to.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Abtastvorrichtung der eingangs beschriebenen allgemeinen Art so auszugestalten, daß Körper mit gekrümmten Oberflächen, insbesondere in bestimmter Weise abgebogene oder gekrümmte Rohre, mit einem vergleichsweise geringen Einstellungsaufwand abgetastet werden können, wobei die Lage des abzutastenden Körpers relativ zur Ebene der Richtplatte im wesentlichen beliebig gewählt werden kann.The object of the invention is to be achieved, a scanning device of the general type described above so that the body with curved Surfaces, in particular pipes bent or curved in a certain way, with can be scanned with a comparatively low adjustment effort, with the position of the body to be scanned relative to the plane of the straightening plate essentially can be chosen at will.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Kupplungsteil zum AnSchluß der Abtastvorrichtung am Queratmende oder an eine daran vorgesehene Aufnahmevorrichtung und dem dem Kupplungsteil benachbarten Gelenkteil eine erste Drehlagerung mit zur Schwenkachse senkrechter Drehachse vorgesehen ist, daß zwischen dem Halterungsteil und dem diesem benachbarten Gelenkteil eine zweite Drehlagerung mit zur Schwenkachse senkrechter Drehachse vorgesehen ist und daß dem Schwenkgelenk. der ersten und der zweiten Drehlagerung je ein inkrementaler Drehgeber zugeordnet ist.This object is achieved in that between the Coupling part for connecting the scanning device to the transverse breathing end or to one of it provided receiving device and the joint part adjacent to the coupling part a first pivot bearing is provided with an axis of rotation perpendicular to the pivot axis, that between the mounting part and the joint part adjacent to this a second Pivoting is provided with an axis of rotation perpendicular to the pivot axis and that the Swivel joint. the first and second rotary bearings each have an incremental rotary encoder assigned.
Vornehmlich sind die Drehgeberausgangssignale in eine digitale Recheneinrichtunq eingebbar, welcher auch Ausqangsignale von inkrementellen Stellungsgebern zwischen der Führung des Meß- und Anreißgerätes und dem Gerätefuß, zwischen der Vertikalsäule und dem Schieber und zwischen dem Schieber und dem Querarm zuführbar sind.The encoder output signals are primarily sent to a digital computing device can be entered, which also output signals from incremental position transmitters between the guidance of the measuring and scribing device and the device base, between the vertical column and can be fed to the slide and between the slide and the transverse arm.
Hat das Tastorgan die Gestalt eines Prismentasters, dessen Prismenflächen sich in einer zur Drehachse der zweiten Drehlagerung senkrechten und diese Drehachse schneidenden Geraden ihrerseits schneiden, so kann, wenn dieser Prismentaster in Anlage an einen zylindrischen Körper mit Hreisquerschnitt und mit bekanntem oder bestimmbarem Durchmesser angelegt wird von der digitalen Einrichtung aus den Ausgangssignalen der erwähnten digitalen Stellungsgeber des Meß- und Anreißgerätes sowie aus den Ausgangssignalen der erwähnten drei inkrementalen Drehgeber die Lage und Orientierung der Achse des zylindrischer Körpers mit Bezug auf ein zuvor festgelegtes Koordinatensystem nach Vornahme einer einzigen Abtastung errechnet werden. Wird eine Mehrzahl von Abtastungen an einem im Querschnitt runden, langgestreckten Körper nicht zylindrischer Art vorgenommen, beispielsweise also aus einem in bestimmter Weise gekrümmten Rohr, so stellt das Rechenergebnis nach jeder Abtastung beispielsweise die Raumtangente an die Mittellinie im betreffenden Abtastpunkt dar, so daß die Schmiegungskurve eben diese Mittellinie darstellt.If the tactile organ has the shape of a prism button, its prismatic surfaces in a perpendicular to the axis of rotation of the second rotary bearing and this axis of rotation intersecting straight lines, so when this prism probe in Attachment to a cylindrical body with a cross section and with a known or A determinable diameter is applied by the digital device from the output signals the mentioned digital position transmitter of the measuring and scribing device as well as from the Output signals of the three incremental rotary encoders mentioned, the position and orientation the axis of the cylindrical body with reference to a predetermined coordinate system can be calculated after taking a single scan. Will be a plurality of Sampling on a cross-sectionally round, elongated body not cylindrical Type made, for example from a pipe curved in a certain way, for example, the calculation result represents the space tangent after each scan to the center line in the relevant sampling point, so that the oscillation curve represents this center line.
Im übrigen sind zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der anliegenden Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird. ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.In addition, expedient refinements and developments are the subject matter of the attached claims, the content of which is hereby expressly part of the Description is made. without repeating the wording at this point.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer Abtastvorrichtung der hier angegebenen Art anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 eine Abtastvorrichtung in Seitenansicht und in Anbringung an einer Aufnahmevorrichtung7 die sich am vorderen Querarmende eines Meß- und Anreißgerätes befindet, das in Figur 1 strichpunktiert angegeben ist, Fig. 2A zusammenzusetzende Abbildungen der Abtast-und 2B vorrichtung gemäß Figur 1 in Seitenansicht und in vergrößertem Maßstab, wobei die Abtastvorrichtung hier um ein Schwenkgelenk abgewinkelt ist, Fig. 3A aneinanderzusetzende Abbildungen der Abtast-und 3B vorrichtung gemäß Figur 2A und 2B jedoch gegenüber dieser Darstellung in gestrecktem Zustand- Sowie in einem Axialschnitt und Fig. 4 eine der Darstellung von Figur 1 entsprechende Darstellung eines Teiles der Abtastvorrichtung in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen und in einem gegenüber Figur 1 etwas vergrößertem Maßstab.An exemplary embodiment of a scanning device is described below The type specified here is explained in more detail with reference to the drawing. It shows: Fig. 1 shows a scanning device in side view and attached to a receiving device 7 which is located at the front end of the cross arm of a measuring and scribing device that is shown in FIG 1 is indicated by dash-dotted lines, Fig. 2A images to be assembled the scanning and 2B device according to Figure 1 in a side view and in an enlarged view Scale, the scanning device being angled around a swivel joint here, 3A shows images of the scanning and 3B device according to FIG 2A and 2B, however, compared to this illustration in the stretched state - as well as in one Axial section and FIG. 4 shows a representation corresponding to the representation in FIG. 1 a part of the scanning device in two different working positions and in a compared to Figure 1 somewhat enlarged scale.
Ein Meß- und Anreißgerät in Gestalt einer Dreikoordinaten-Meßmaschine 1 ist längs einer in Figur 1 nicht im einzelnen dargestellten Führung an einer Richtplatte 2 verschiebbar und weist einen Gerätefuß 3 auf, wobei die Stellung des Gerätefusses 3 gegenüber der Führung relativ zu einem Ausgangspunkt durch einen inkrementalen Stellungsgeber 4 gemeldet wird, dessen Ausgangssignale an einer Klemme 5 abnehmbar und einer digitalen Recheneinrichtung zuführbar sind. A measuring and marking device in the form of a three-coordinate measuring machine 1 is along a guide, not shown in detail in FIG. 1, on a straightening plate 2 displaceable and has a device base 3, the position of the device base 3 versus the guide relative to a starting point by an incremental Position transmitter 4 is reported, the output signals of which can be removed from a terminal 5 and can be fed to a digital computing device.
Von dem Gerätefuß 3 ragt eine Vertikalsäule 6 auf, an der ein Schieber 7 in Vertikalrichtung verschieblich geführt ist. Die Vertikalstellung des Schiebers relativ zur Vertikalsäule 6 wird mittels eines weiteren inkrementalen Stellungsgebers 8 abgetastet und gemeldet. Die Ausgangssignale des inkrementalen Stellungsgebers 8 sind von einem Anschluß 9 abnehmbar und wiederum der digitalen Recheneinrichtung zuführbar. From the device base 3 a vertical column 6 protrudes on which a slide 7 is guided displaceably in the vertical direction. The vertical position of the slide is relative to the vertical column 6 by means of a further incremental position transmitter 8 scanned and reported. The output signals of the incremental position transmitter 8 can be removed from a connection 9 and are in turn the digital computing device feedable.
An dem Schieber 7 ist ein Querarm 10 gelagert und in seiner Längsrichtung verschiebbar, wobei die jeweilige Stellung des Querarms 10 relativ zu dem Schieber 7 von einem dritten inkrementalen Stellungsgeber 11 erfaßt und durch Ausgangssignale am Anschluß 12 signalisiert wird. A transverse arm 10 is mounted on the slide 7 and extends in its longitudinal direction displaceable, the respective position of the transverse arm 10 relative to the slide 7 detected by a third incremental position transmitter 11 and by output signals at the Terminal 12 is signaled.
Dreikoordinaten-Meßmaschinen dieser Art mit den zugehörigen inkrementalen Stellungsgebern sind an sich bekannt und in ihrem Gebrauch dem Fachmann geläufig.Three-coordinate measuring machines of this type with the associated incremental Position sensors are known per se and their use is familiar to the person skilled in the art.
Am vorderen Querarmende ist eine Aufnahmevorrichtung 13 befestigt an die wiederum ein Abtastvorrichtung 14 angeschlossen ist. Diese Abtastvorichtung enthält in ihrem Inneren einen einer ersten Drehachse zugeordneten inkrementalen Drehgeber 15, einen einer Schwenkachse zugeordneten inkrementalen Drehgeber 16 und einen einer zweiten Drehachse zugeordneten inkrementalen Drehgeber 17. Diesbezügliche Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 2A bis 3B beschrieben. Am freien Ende der Abtastvorrichtung befindet sich ein Abtastorgan 18 in Gestalt eines Prismentasters.A receiving device 13 is attached to the front end of the cross arm to which in turn a scanning device 14 is connected. This scanning device contains in its interior an incremental one assigned to a first axis of rotation Rotary encoder 15, an incremental rotary encoder 16 assigned to a pivot axis and an incremental rotary encoder 17 assigned to a second axis of rotation Details are described below with reference to Figures 2A to 3B. At the free end of the scanning device there is a scanning member 18 in shape a prism button.
Die Abtastvorrichtung 14 weist im einzelnen ein Kupplungsteil 19 auf r das eine Kupplungsplatte 20 enthält, von der ein mit Indexnuten 21 versehener Kupplungszapfen 22 wegragt, der in eine Aufnahmebohrung der Aufnahmevorrichtung 13 einsteckbar und mittels einer Feststellschraube festspannbar ist.In detail, the scanning device 14 has a coupling part 19 r which contains a coupling plate 20, one of which is provided with index grooves 21 Coupling pin 22 protrudes into a receiving bore of the receiving device 13 can be inserted and tightened by means of a locking screw.
Die Kupplungsplatte 20 des Kupplungsteiles 19 ist an einem Drehgebergehäuse 23 festgeschraubt, welches wiederum über Schrauben mit einem Lagergehäuse 24 verbunden ist.The coupling plate 20 of the coupling part 19 is on a rotary encoder housing 23 screwed tight, which in turn is connected to a bearing housing 24 via screws is.
Innerhalb des Drehgebergehäuses 23 befindet sich der erste inkrementelle Drehgeber 15 beispielsweise an sich bekannter Bauart. Dieser Drehgeber enthält eine im Strahlengang einer optischen Sender-Empfängeranordnung verdrehbare optische Rasterscheibe, welche auf einer zur Eingabe der zu bestimmenden Drehbewegung dienenden Eingangswelle 26 sitzt. Auf Ausgangsleitungen 27 liefert der inkrementelle Drehgeber 25 ein einer bestimmten Bezugs-Drehstellung der E2ingangswelle 26 entsprechendes Bezugssignal sowie eine der Anzahl inkrementeller Verdrehungsschritte von der Bezugsstellung aus entsprechende Zahl von Digitalsignalen.The first incremental is located inside the encoder housing 23 Rotary encoder 15, for example, of a type known per se. This encoder contains a optical raster disk rotatable in the beam path of an optical transmitter-receiver arrangement, which on an input shaft used to input the rotational movement to be determined 26 sits. On output lines 27, the incremental rotary encoder 25 delivers a one certain reference rotational position of the E2 input shaft 26 corresponding reference signal as well as one of the number of incremental rotation steps from the reference position from appropriate Number of digital signals.
An das Lagergehäuse 24 schließt sich ein Gelenkteil 28 eines ein weiteres Gelenkteil 29 enthaltenden Schwenkgelenkes 30 an, dessen Schwenkachse 31 zur Achse des Kupplungszapfens 22 senkrecht steht und diese Achse schneidet. An dem Gelenkteil 28, welches in der aus Figur 2A und 3A ersichtlichen Weise die Gestalt einer Gelenkgabel hat, ist ein Wellenstück 32 befestigt, welches zu der Achse des Kupplungszapfens 22 koaxial ist. Das Gelenkteil 28 stützt sich über ein Axialrillenkugellager 33 gegen das Lagergehäuse 24 ab, welches eine stirnseitige Ringnut zur Aufnahme des Axialrillenkugellagers 33 enthält. Außerdem ist zwischen dem Wellenstück 32 und dem Lagergehäuse 24 ein Nadel-Axialkugellager 34 vorgesehen, welche in einem Bohrungsabsatz der koaxialen Bohrung des Lagergehäuses 24 untergebracht ist und sich in Axialrichtung gegen einen Bund oder Kopf des Wellenstückes 32 abstützt. Mittels einer auf einen Gewindeansatz des Wellenstückes 32 aufgeschraubten Mutter 35 ist der Bund oder Kopf des Wellenstückes 32 gegen das Gelenkteil 28 anziehbar, um die Drehlagerung zwischen dem Gelenkteil 28 und dem Lagergehäuse 24 bzw. dem Drehmeldergehäuse 23 auf Seiten des Kupplungsteiles spielfrei zu machen.A joint part 28 of another connects to the bearing housing 24 Joint part 29 containing pivot joint 30, whose pivot axis 31 to the axis of the coupling pin 22 is perpendicular and intersects this axis. On the joint part 28, which, in the manner shown in FIGS. 2A and 3A, has the shape of a joint fork has, a shaft piece 32 is attached, which to the axis of the coupling pin 22 is coaxial. The joint part 28 is supported via an axial deep groove ball bearing 33 against the bearing housing 24, which has an end-face annular groove for receiving the Axial deep groove ball bearing 33 contains. In addition, between the shaft piece 32 and the bearing housing 24 a needle roller thrust ball bearing 34 is provided, which in a bore shoulder the coaxial bore of the bearing housing 24 is housed and extends in the axial direction is supported against a collar or head of the shaft piece 32. By means of one to one Threaded attachment of the shaft piece 32 screwed nut 35 is the collar or head of the shaft piece 32 can be pulled against the joint part 28 to the pivot bearing between the joint part 28 and the bearing housing 24 and the resolver housing 23 on pages to make the coupling part backlash-free.
Die Drehachse 36 dieser Drehlagerung fällt, wie bereits erwähnt mit der Achse des Kupplungsstiftes 22 zusammen und schneidet sich in einem Punkt mit der zu der Drehachse senkrecht stehenden Schwenkachse 31.The axis of rotation 36 of this pivot bearing coincides, as already mentioned the axis of the coupling pin 22 and intersects at one point the pivot axis 31 which is perpendicular to the axis of rotation.
In eine koaxiale Bohrung des Wellenstückes 32 ist die Eingangswelle 26 des Drehmelders 15 in ausreichendem Maße verdrehungsfest eingesteckt, so daß der Drehmelder 15 an seinen Ausgangsleitungen 27 Digitalsignale entsprechend jedweder Verdrehung des Gelenkteiles 28 relativ zu dem Kupplungsteil 19 abzugeben vermag.The input shaft is in a coaxial bore in the shaft piece 32 26 of the resolver 15 is inserted to a sufficient extent so that it cannot rotate the resolver 15 on its output lines 27 digital signals corresponding to any Rotation of the joint part 28 relative to the coupling part 19 is able to deliver.
Durch das in die Gelenkgabel des Gelenkteiles 28 reichende Mittelstück des Gelenkteiles 29 ist ein zu der Schwenkachse 31 koaxiales Wellenstück 37 geschoben, das außerdem über Kugellager 38 in abgesetzten Bohrungen der Gabelschenkel der Gelenkgabel gegen diese abgestützt ist. Weiter sind in der aus Figur 3A ersichtlichen Weise Axialrillenkugellager 39 zwischen den nach innen weisenden Flächen der Gelenkgabel und dem Mittelstück des Gelenkteiles 29 vorgesehen. Die gesamte Anordnung ist durch auf einen Gewindeansatz des Wellenstückes 37 aufgeschraubte Muttern so zusammengespannt, daß das Schwenklager spielfrei gehalten ist.Through the middle piece reaching into the joint fork of the joint part 28 of the joint part 29 is a part of the pivot axis 31 coaxial shaft piece 37 pushed, which also has ball bearings 38 in offset holes in the fork legs the joint fork is supported against this. Further can be seen in FIG. 3A Way axial deep groove ball bearings 39 between the inwardly facing surfaces of the joint fork and the center piece of the joint part 29 is provided. The entire arrangement is through nuts screwed onto a thread extension of the shaft piece 37 so clamped together, that the pivot bearing is kept free of play.
In eine auf Seiten des Bundes oder Kopfes des Wellenstückes 37 vorgesehene stirnseitige koaxiale Bohrung ist die Eingangswelle 40 des Drehmelders 16 in ausreichendem Maße verdrehungssicher eingeschoben, wobei der Drehmelder 16 dem Drehmelder 15 in Aufbau und Wirkungsweise entspricht, insbesondere gleich ist, und Verschwenkungen des Gelenkteiles 29 gegenüber dem Gelenkteil 28 im Bereich von etwa - 90" entsprechende Digitalsignale an seinen Ausgangsleitungen 41 abzugeben vermag, ähnlich wie dies vorstehend bezüglich der Ausgangsleitungen 27 ausgeführt wurde, jedoch mit dem Unterschied, daß der Drehmelder 15 Verdrehungen des GelenktXeiles 28 gegenüber dem Krupp lungsteil 9 um 360" meldet.In one provided on the side of the collar or head of the shaft piece 37 Frontal coaxial bore, the input shaft 40 of the resolver 16 is sufficient Dimensions inserted in a way that prevents rotation, with the resolver 16 corresponding to the resolver 15 in Structure and mode of operation corresponds, in particular is the same, and pivoting of the joint part 29 compared to the joint part 28 in the range of approximately -90 "corresponding Able to emit digital signals on its output lines 41, similar to this was explained above with regard to the output lines 27, but with the difference that that the resolver 15 rotations of the joint Xeiles 28 relative to the Krupp ment part 9 at 360 "reports.
Der Drehmelder 16 ist in einem Drehmeldergehäuse 42 angeordnet, welches außen an eine Seitenfläche des Gelenkteiles 28 koaxial zur Schwenkachse 31 angesetzt ist.The resolver 16 is arranged in a resolver housing 42, which attached externally to a side surface of the joint part 28 coaxially to the pivot axis 31 is.
An das Gelenkteil 29 ist einstückig ein weiteres Drehmeldergehäuse 43 angeformt, welches mit einem weiteren Lagergehäuse 44 beispielsweise durch Schrauben verbunden ist. Zwischen dem Drehmeldergehäuse 43 und dem Lagergehäuse 44 ist koaxial ein etwa ringscheibenförmiger, mit Zentrierunqsabsätzen versehener Zwischenboden 45 eingesetzt, auf dem der Drehgeber 17 montiert ist. Der Zwischenboden 45 ist in entsprechender Weise ausgebildet wie der zur Halgerung des Drehgebers 15 im Drehgebergehäuse 23 dienende Zwischenboden 25, wie ohne weiteres aus den Figuren 3A und 3B zu erkennen ist.Another resolver housing is integrally attached to the joint part 29 43 integrally formed, which with a further bearing housing 44, for example by screws connected is. There is coaxial between the resolver housing 43 and the bearing housing 44 an approximately annular disc-shaped intermediate floor provided with centering shoulders 45 is used, on which the rotary encoder 17 is mounted. The intermediate floor 45 is in designed in a corresponding manner as that for mounting the rotary encoder 15 in the rotary encoder housing 23 serving intermediate shelf 25, as without further notice from the figures 3A and 3B can be seen.
An das Lagergehäuse 44 schließt sich ein Halterungsteil 46 zur Halterung eines Tastorganes an, wobei an dem Halterungsteil 46 ein Wellenstück 47 koaxial zur Eingangswelle 48 des Drehgebers 17 befestigt ist und sich über eine spielfrei gehaltene Drehlagerung gegen das Lagergehäuse 44 abstützt. Einzelheiten dieser Drehlagerung bedürften hier keiner näheren Beschreibung, nachdem die Konstruktion derjenigen der Drehlagerung zwischen dem Lagergehäuse 24 und dem Gelenkteil 28 entspricht. Die Eingangswelle 48 des Drehgebers 17 ragt in ausreichendem Maße verdrehungssicher in eine koaxiale stirnseitige Bohrung des Wellenstückes 47 hinein, so daß der Drehgeber 17 an seinen Ausgangsleitungen 49 wiederum Digitalsignale entsprechend inkrementalen Verdrehungsschritten einer Verdrehung des Halterungsteiles 46 gegenüber dem Gelenkteil 29 abzugeben vermag. Die in der Zeichnung mit 50 bezeichnete Drehachse einer solchen Drehung ist zur Schwenkachse 31 senkrecht und schneidet die Schwenkachse in einem Punkt. Außerdem ist zur Drehachse 50 eine Aufnahmebohrung 51 koaxial, welche zur Halterung des Tastorganes 18 (siehe Figur I)'dient, das mittels einer Einspannvorrichtung 52 in der Aufnahmebohrung 51 festgehalten werden kann.A mounting part 46 for mounting connects to the bearing housing 44 a sensing element, a shaft piece 47 being coaxial on the holding part 46 is attached to the input shaft 48 of the rotary encoder 17 and is free of play via a held pivot bearing is supported against the bearing housing 44. Details of this pivot bearing need no further description here after the construction of those corresponds to the rotary bearing between the bearing housing 24 and the joint part 28. The input shaft 48 of the rotary encoder 17 protrudes to a sufficient extent so that it cannot rotate into a coaxial end-face bore of the shaft piece 47, so that the rotary encoder 17 on its output lines 49 in turn digital signals corresponding to incremental ones Rotation steps of a rotation of the mounting part 46 with respect to the joint part 29 is able to deliver. The axis of rotation indicated in the drawing by 50 of such a Rotation is perpendicular to pivot axis 31 and intersects the pivot axis in one Period. In addition, a receiving bore 51 is coaxial with the axis of rotation 50, which for Holder of the tactile element 18 (see Figure I) 'is used, which by means of a clamping device 52 can be held in the receiving bore 51.
Die Figuren 2A und 2B zeigen die Abtastvorrichtung in einer Stellung, in welcher die Drehlagerungsachsen 36 und 50 einen Winkel von 90" relativ zueinander einnehmen, während in der Arbeitsstellung nach den Figuren 3A und 3B die Achsen 36 und 50 zusammenfallen, die Anordnung also gestreckt ist. Selbstverständlich sind beliebige Zwischenstellungen einer Verschwen-' kung der Achse 50 ausgehend von der Stellung nach den Figuren 2A und 2B im Uhrzeigersinn im Bereich von etwas mehr als 180 möglich, so daß die Anordnung von der zur einen Seite hin abgewinkelten Stellung über die gestreckte Stellung zu der nach der anderen Seite hin abgewinkelten Stellung geführt werden kann.Figures 2A and 2B show the scanning device in a position in which the pivot axes 36 and 50 make an angle of 90 "relative to one another occupy, while in the working position according to Figures 3A and 3B, the axes 36 and 50 coincide, so the arrangement is stretched. Of course are any intermediate positions of a pivoting of the axis 50 starting from the Position according to Figures 2A and 2B clockwise in the range of slightly more than 180 possible, so that the arrangement of the angled to one side position via the extended position to the position angled towards the other side can be performed.
Die Drehgeber 15, 16 und 17 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie mit Bezug auf eine vollständige Umdrehung ihrer Eingangswelle bis zu 72000 digitale Signale entsprechend inkrementalen Verdrehungsschritten abzugeben vermögen, was eine hohe Auflösung ergibt und daher ein präzises Abtastungsergebnis ermöglicht.The encoders 15, 16 and 17 are expediently designed so that they with respect to one complete revolution of their input shaft up to 72000 digital Able to output signals according to incremental rotation steps, what gives a high resolution and therefore enables a precise scanning result.
Das am Vorderende des Halterungsteiles 46 befestigbare Tastorgan 18 hat die Gestalt eines Prismentasters mit zwei im Winkel zueinander stehenden Prismenflächen, die sich in einer Geraden schneiden, welche die Drehachse 50 in einem Punkt trifft und auf dieser Drehachse senkrecht steht. Der Prismentaster wird von zwei verhältnismäßig schmalen, in Richtung der erwähnten Geraden fluchtend hintereinanderliegenden Tastprismen 52 und 53 gebildet, welche auf einer mit einem koaxialen Kupplungszapfen versehenen Basisplatte 54 montiert sind. Auf der Basisplatte 54 ist außerdem zwischen den Tastprismen 52 und 53 eine in Figur 4 nur schematisch angedeutete Andrückvorrichtung 55 befestigt, welche mit einem beispielsweise pneumatisch verstellbaren Andrückfinger 56 versehen ist, der dazu dient, einen im Querschnitt kreisförmigen abzutastenden Gegenstand 57 gegen die Prismenflächen des Prismentasters 18 anzudrücken.The feeler element 18 which can be fastened to the front end of the holding part 46 has the shape of a prism button with two prism surfaces at an angle to each other, which intersect in a straight line which meets the axis of rotation 50 at a point and is perpendicular to this axis of rotation. The prism button is proportionate to two narrow, in the direction of the mentioned straight lines, one behind the other, in alignment with one another 52 and 53 formed, which on a provided with a coaxial coupling pin Base plate 54 are mounted. On the base plate 54 is also between the probe prisms 52 and 53 a pressing device 55, which is only indicated schematically in FIG. 4, is attached, which are provided, for example, with a pneumatically adjustable pressure finger 56 which is used to scan an object that is circular in cross section 57 to press against the prismatic surfaces of the prism button 18.
Die Andrückvorrichtung 55 kann einen inkrementalen Stellungsgeber 58 enthalten, der an einer Ausgangsleitung 59 Digitalsignale entsprechend der jeweiligen Stellung der Andrückfläche des Andrückfingers 56 abzugeben vermag, so daß aufgrund des Bekanntseins der Lage der Prismenflächen und der Andrückfläche an dem Tastorgan beispielsweise der Durchmesser des abzutastenden Gegenstandes 57 in einer digitalen Recheneinrichtung errechnet werden kann.The pressing device 55 can be an incremental position transmitter 58 included, the output line 59 digital signals corresponding to the respective Position of the pressure surface of the pressure finger 56 is able to deliver, so that due to the knowledge of the position of the prismatic surfaces and the pressure surface on the tactile organ for example the diameter of the object 57 to be scanned in a digital one Computing device can be calculated.
Figur 4 zeigt in strichpunktierten Linien gezeichnet eine Arbeitszwischenstellung der Abtastvorrichtung, wobei in dieser Stellung das Gelenkteil 29 und das damit verbundene Halterungsteil 46 zur Seite zu einem schräg nach aufwärts verlaufenden Abschnitt des abzutastenden Gegenstandes 57 verschwenkt sind. In dieser Schwenkstellung ist aber auch, wie aus Figur 4 zu entnehmen ist das Halterungsteil 46 gegenüber dem Gelenkteil 29 bzw. dem Drehgebergehäuse 43 und dem Lagergehäuse 44 verdreht worden, wie durch digitale Ausgangssignale des Drehmelders 17 gemeldet worden ist.FIG. 4 shows an intermediate working position drawn in dash-dotted lines the scanning device, in this position the joint part 29 and so connected bracket part 46 to the side to a sloping upwardly Section of the object 57 to be scanned is pivoted are. In However, this pivoting position is also, as can be seen from FIG. 4, the mounting part 46 with respect to the joint part 29 or the rotary encoder housing 43 and the bearing housing 44 has been twisted as reported by digital output signals from resolver 17 has been.
Werden die Ausgangssignale des inkrementalen Stellungsgebers 55 des Drehmelders 17 zur Meldung inkrementaler Verdrehungsschritte um die Drehachse 50, des Drehmelders 16 zur Meldung inkrementaler Verschwenkungsbewegungen um die Schwenkachse 31, des Drehgebers 15 zur Meldung von inkrementalen Verdrehungsschritten um die Drehachse 36, ferner die Ausgangssignale der inkrementalen Stellungsgeber 4, 8 und 11 sämtlich in eine digitale Recheneinrichtung eingegeben und nach einem bestimmten Programm verarbeitet, welches an dieser Stelle keiner ins einzelne gehenden Diskussion bedarf, so erhält man je Abtastungsvorgang einen Punkt auf der Mittellinie des abzutastenden Körpers 57 etwa in Gestalt eines mehreren Biegungen folgenden gekrümmten Rohren.If the output signals of the incremental position transmitter 55 of the Resolver 17 for reporting incremental rotation steps about the axis of rotation 50, of the resolver 16 for reporting incremental pivoting movements about the pivot axis 31, of the rotary encoder 15 for reporting incremental rotation steps by the Axis of rotation 36, furthermore the output signals of the incremental position transmitter 4, 8 and 11 all entered into a digital computing device and according to a certain Program processed, which at this point no detailed discussion If necessary, one gets a point on the center line of the one to be scanned for each scanning process Body 57 approximately in the form of a curved tube following several bends.
Die Lage der schmalen Tastprismen 52 und 53 in einem bestimmten, nicht zu großen Abstand voneinander führt bei Betätigung der Andrückvorrichtung 55 dazu, daß sich das gesamte Tastorgan 18 und das damit verbundene Halterungsteil 16 auf eine Stellung ausrichtet, in welcher die Gerade, welche die Schnittlinie zwischen den Prismenflächen der Tastprismen bildet, eine Parallele zu einer Raumtangente im interessierenden Abtastungspunkt an die Mittellinie des abzutastenden Gegenstandes einnimmt.The position of the narrow probe prisms 52 and 53 in a certain, not If the pressure device 55 is actuated, too great a distance from one another leads to that the entire feeler element 18 and the holding part 16 connected therewith are on aligns a position in which the straight line which the intersection line between the prism surfaces of the tactile prisms, a parallel to a space tangent at the scanning point of interest to the center line of the object to be scanned occupies.
Die Andrückvorrichtung 55 braucht nicht notwendigerweise mit einem inkrementalen Stellungsgeber 55 ausgerüstet zu werden, da dieser ohnedies nur eine näherungsweise Durchmesserberechnung ermöglicht, wenn die Mittellinie des abzutastenden Gegenstandes 57 nicht eine Gerade ist, wie ohne weiteres die Vorstellung ergibt daß der im Querschnitt kreisförmige abzutastende Gegenstand 57 sich entweder zwischen den Tastenprismen 52 oder 53 bogenartig wölbt oder durchhängt. Eine vergleichsweise präzise Durchmesserbestimmung ist durch zweimaliges Antasten des abzutastenden Gegenstandes 57 aus verschiedenen Richtungen möglich. Beim erstmaligen Antasten errechnet sich aus den Signalen der Drehgeber und der inkremantalen Stellung geber der Dreikoordinaten-Meßmaschine ein erster Datensatz entsprechend einer Raumtangenten an die Mittellinie des abzutastenden Gegenstandes. Errechnet sich aus einer zweiten Antastung entsprechend einer anderen Antastrichtung eine Raumtangente, welche mit der zuerst errechneten Raumtangente zusammenfällt, so können die beiden aus den zwei Antastungen gewonnenen Datensätze auch zur Berechnung des Werkstückdurchmessers verwendet werden.The pressing device 55 does not necessarily need to have one Incremental position transmitter 55 to be equipped, since this anyway only one allows approximate diameter calculation if the center line of the to be scanned Object 57 is not a straight line, as the idea easily shows that the circular in cross-section to be scanned Item 57 either arches or sags between the key prisms 52 or 53. A comparatively precise determination of the diameter is possible by touching it twice of the object 57 to be scanned is possible from different directions. At the first time Probing is calculated from the signals from the rotary encoder and the incremental position transmitter of the three-coordinate measuring machine a first data set corresponding to a space tangent to the center line of the object to be scanned. Calculated from a second Probing according to a different probing direction a space tangent, which with of the first calculated space tangent coincides, the two can from the The data records obtained from two probes are also used to calculate the workpiece diameter be used.
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Claims (9)
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