DE3590550T1

DE3590550T1 - Koordinatenmeßinstrument

Info

Publication number: DE3590550T1
Application number: DE19853590550
Authority: DE
Inventors: Hideo Iwano; Kazuo Kawasaki Kanagawa Shudo
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1985-10-28
Publication date: 1986-09-18
Also published as: JPS61105414A; CN1009954B; GB2176609A; JPH0262162B2; GB2176609B; US4677755A; CN85109221A; WO1986002720A1; GB8612118D0

Description

Beschreibung

Koordinatenmeßinstrument
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Koordinatenmeßinstrument, bei dem ein Meßelement
dreidimensional mit einem zu vermessenden Werkstück
befaßt ist und bei dem die Form oder eine ähnliche Größe des Werkstücks aufgrund eines relativen Bewegungswertes zwischen den beiden Gliedern gemessen wird.

Hintergrundtechnikeη

In den letzten Jahren sind Koordinatenmeßinstrmente zum Messen verschiedener Formen, wie beispielsweise von
Außendurchmessern, Innendurchmessern eines Loches und
eine Mittenposition eines Loches eines Werkstückes
bekannt geworden, das in einer Halterung ruht, welches
zunehmend üblich geworden ist und verbreitet angewendet wird für Messungen und ähnliche Vorgänge an einem dreidimensionalen Objekt bei hoher Genauigkeit.

Der allgemeine Aufbau des Koordinatenmeßinstruments des obenbeschriebenen Typs ist beispielsweise ein Aufbau,
wie er in Fig. 3 gezeigt ist. Insbesondere erheben sich in Fig. 3 ein Paar von Halterungen 3 von einer Befestigung 2, die aus einer Steinflächenplatte od.dgl. besteht und auf einer Haltegrundplatte 1 ruht, wobei ein Querteil 4 durch eine Luftlagerung od.dgl. in Längsrichtung leicht bewegbar ist, d.h. in der Richtung der Y-Achse,
welches an diesen Halterungen 3 befestigt ist, wobei ein relativer Bewegungswert zwischen dem Querteil 4 und
einer der Halterungen 3 durch einen

T-Achsenverschiebungsdetektor 5 erfaßt wird, der einen optischen Verschiebungsdetektor od.dgl. umfaßt.

Ein Gleitteil 6 ist auf dem Querglied 4 derart vorgesehen, daß es leicht beweglich mittels einer Luftlagerung oder dgl. in der Längsrichtung, d.h. der Richtung der X-Achse beweglioh ist, wobei ein relativer Bewegungsweg zwischen dem Gleitteil 6 und dem Querglied 4 durch einen X-Achsen-Verschiebungsdetektor 7 mit einem optischen Verschiebungsdetektor od.dgl. erfaßt wird. Eine Spindel 9 in Form einer quadratischen Welle hat an ihrem unteren Ende ein Meßelemeent 8, das durch das Gleitteil 6 derart gehalten wird, daß es mittels einer Luftlagerung od.dgl. in der senkrechten Richtung, d.h. in der Z-Achse, beweglich ist, wobei ein relativer Bewegungswert zwischen dieser Spindel 9 und dem Gleitteil 6 durch einen Z-Achsen-Verschiebungsdetektor 10 erfaßt wird, der einen optischen Verschiebungsdetektor aufweist, der ähnlich zu den obengenannten Detektoren ist. Hier bilden das Querglied 4, das Gleitteil 6 und die Spindel 9 ein Meßelement-Tragglied 11. Letztlich wird das Meßelement 8 durch das Meßelement-Tragglied 11 gehalten, wobei das Meßelement 8 in einer Art und Weise gehalten wird, daß es bezüglich eines Werkstücks 12, das vermessen werden soll, beweglich ist, das auf der Halterung 2 dreidimensional ruht, d.h. in den Richtungen der X-, Y- und Z-Achsen.

Mit der obenbeschriebenen Anordnung wird die Form oder eine ähnliche Größe des Werkstücks folgendermaßen gemessen: Eine Spindel 9 wird mit der Hand ergriffen oder durch ein Handteil eines Roboters im Fall eines automatischen Meßinstruments ergriffen und das Meßinstrument 8 in Kontakt mit einem vorbestimmten Ursprung gebracht, um einen Bezug für Polarkoordinaten zu erhalten;

anschließend wird das Meßelement 8 in Kontakt mit Meßpunkten des Werkstücks 12 gebracht, wobei relative Bewegungswerte dieses Meßelements von dem Ursprung in den Richtungen der X-,Y- und Z-Achsen durch die Detektoren 5, 7 und 10 gemessen werden; Signale von den Detektoren 5, 7 und 10 werden in geeigneter Weise durch eine Verarbeitungseinheit, die einen Computer oder ein ähnliches Gerät enthält, welches nicht dargestellt ist, verarbeitet, um dadurch Meßwerte zu erhalten.

Es müssen bei dem obenbeschriebenen Koordinatenmeßinstrument zum Erzielen von Meßergebnissen mit hoher Genauigkeit die verschiedenen Teile des Meßinstrumentes solide und fest ausgeführt werden. Ferner ist es nötig, daß das Meßelement 8 einstückig mit dem Meßelement-Tragglied 11 in einem vorbestimmten Abstand von diesem Glied verbunden ist. Als Ergebnis hiervon hat das übliche Koordinatenmeßinstrment folgende Nachteile:

(1) Um das Meßelement 8 zu einer gewünschten , zu vermessenden Oberfläche des Werkstücks 12 zu bringen, muß das Meßelement 8 notwendigerweise zusammen mit dem gesamten Bewegungsmechanismus bewegt werden, d.h. mit dem Meßelement-Tragglied 11, wobei darüberhinaus, abhängig von der Form des Werkstücks 12, das Meßelement außen um das Werkstück 12 herumbewegt werden muß. Dies führt zu einem niedrigen Wirkungsgrad bei der Arbeit. Ferner ergibt sich eine Beschädigungsgefahr für das Meßelement 8 aufgrund einer Kollision des Meßelements während dessen Bewegung.

(2) Falls das Werkstück 12 einen vorspringenden Abschnitt aufweist, und falls ein Teil an der Unterseite dieses vorspringenden Abschnitts zu vermessen ist, kann sich eine zu vermessende Fläche ergeben, gegen die das Meßelement 8 nicht oder nicht auf einfache Weise

angelegt werden kann. In diesen Fällen werden mehrstückige Werkstücke benötigt oder es ist nötig, das Werkstück 12 erneut für eine Veränderung in seiner Lage zu befestigen.

(3) In dem Fall der Vermessung der Dimension eines Loches, in dem die Dicke oder Lage nicht sonderlich interessiert, sondern lediglich der Durchmesser des Loches gesucht ist, können die zu vermessenden Abschnitte viele Punkte aufweisen, die keine absolute Positionierung im Koordinatensystem notwendig machen, d.h. einen bestimmten Abstand vom Ursprung erfordern, wobei jedoch sämtliche Messungen ausgeführt werden, indem das Meßelement 8 dreidimensional auf die gleiche Art wie bei einem üblichen Werkstück bewegt wird.

Sämtliche obenbeschriebenen Nachteile führen zu einer Verminderung des Wirkungsgrades der Arbeit. Da der Anwendungsbereich auf zu vermessende Werkstücke wächst und die Formen der Objekte oder Werkstücke komplizierter werden, haben die obenbeschriebenen Nachteile mittlerweille ein erhebliches Gewicht und verhindern die Verbreitung von Koordinatenmeßinstrumenten, solange man diesen Nachteilen nicht begegnen kann.

Darüberhinaus müssen Koordinatenmeßinstrumente nicht notwendigerweise auf die in Fig. 3 gezeigte Form beschränkt sein, sondern beinhalten verschiedene Typen einschließlich desjenigen Typs mit gatterförmigen ' Säulen, des Typs, bei dem das Meßelement-Tragglied die Form eines Auslegers hat, und ferner desjenigen Types, bei dem die Halterung in der Richtung der Y-Achse beweglich ist. Jedoch sind die obengenannten Nachteile allen Koordinatenmeßinstrumenten der genannten Arten gemeinsam.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Ziel zugrunde, ein Koordinatenmeßinstrument zu schaffen, bei dem die Messung geeignet für die Charakteristika des zu vermessenden Werkstücksteils durchgeführt werden kann und bei dem der Meßwirkungsgrad weit verbessert werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Diesbezüglich beruht die Erfindung darauf, daß ein Meßelement vorgesehen ist, das dreidimensional bezüglich eines auf einer Halterung ruhenden Werkstückes beweglich ist; daß X-, I- und Z-Achsenverschiebungsdetektoren vorgesehen sind, die die relativen Verschiebungswerte des Meßelements bezüglich des Werkstücks in den Richtungen der jeweiligen X-, Yund Z-Achsen messen, daß eine tragbare Erfassungseinheit vorgesehen ist, die einen sich hin- und herbewegenden beweglichen Kontakt und einen Kontaktverschiebungsdetektor zum Erfassen des Verschiebungswertes des Kontaktes aufweist; wobei die Erfassungseinheit und die X-, Y- und

Z-Achsenverschiebungsdetektoren an einer Eingangsschaltung einer Verarbeitungseinheit angeschlossen sind, wobei eine Form oder eine ähnliche Größe des Werkstücks durch die Verarbeitungseinheit unter Verwenden der Ausgangssignale bezüglich der jeweiligen Achsen-Verschiebungswerte der jeweiligen Achsen-Verschiebungsdetektoren und das Ausgangssignal der Erfassungseinheit verwendet werden; wodurch der zu vermessende Abschnitt, dessen Lage in dem absoluten Koordinatensystem benötigt wird, durch die X-, Y- und Z-Achsen-Verschiebungsdetektoren gemessen wird und wobei der Teil, dessen Lage im absoluten Koodinatensystem nicht benötigt wird, wie beispielsweise die Dicke, in

einfacher Welse aufgrund der Erfassungseinheit vermessen werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine allgemeine Darstellung der Anordnung eines Äusführungsbeispiels des Koordinatenmeßinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die ein Ausführungsbeispiel der Erfassungseinheit zeigt, die bei der vorliegenden Erfindung Anwendung findet, und

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des üblichen
Koordinatenmeßinstruments.

Die bei weitem bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels gegeben, bei dem die vorliegende Erfindung auf das Koordinatenmeßinstrument, das sich von einem üblichen Koordinatenmeßinstrument unterscheidet, angewendet wird, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt die allgemeine schematische Anordnung, wobei gatterförmige Säulen 22 auf einer Halterung 21 ruhen, die eine Platte mit Steinoberfläche od.dgl. in der Längsrichtung, d.h. in Richtung der Y-Achse, umfaßt, wobei ein relativer Bewegungswert zwischen der Säule 22 und der Halterng 21 durch den
T-Ächsen-Verschiebungsdetektor 23 erfaßt wird.

Ein Gleitteil 2*1 ist an dem oberen Balken der Säulen 22

in einer Weise vorgesehen, daß es beweglich mittels einer Luftlagerung od.dgl. in der Längsrichtung, d.h. der Richtung der X-Achse, gelagert ist, wobei ein relativer Bewegungswert zwisohen dem Gleitteill 24 und der Säule 22 mittels eines X-Achsen-Verschiebungs-Detektors 25 erfaßt wird.

Eine Spindel 26 mit rechteckförmigem Wellenquerschnitt ist an dem Gleitteil 24 in einer Art vorgesehen, daß sie mittels einer Luftlagerung od.dgl. in der senkrechten Richtung beweglich ist, d.h. in der Richtung der Z-Achse, wobei ein relativer Bewegungswert zwischen der Spindel 26 und dem Gleitteil 24 durch den Z-Achsen-Verschiebungsdetektor 27 erfaßt wird, und wobei ein Meßelement 28 abnehmbar am unteren Ende der Spindel befestigt ist. Hier bilden die Säule 22, das Gleitteil 24 und die Spindel 26 ein Meßelement-Tragteil 29. Letztendlich ist das Meßelement 28 durch dieses Meßelement-Tragteil 29 bezüglich des zu vermessenden Werkstücks 30 beweglich, das auf der Halterung 21 aufliegt, und zwar in den Richtungen der X-, T und Z-Achsen, d.h. im dreidimensionalen Raum, wobei diese relativen Bewegungswerte durch jeweilige Achsen-Verschiebungsdetektoren 23, 25 und 27 ermittelt werden und die Erfassungssignale von diesen Detektoren 23, 25 und 27 einer Verarbeitungseinheit 32 über eine jeweilige Signalleitung 31 für die Achsen zugeführt werden. Ferner enthalten die Detektoren 23, 25 und 27 jeweils einen optischen Detektor od.dgl. zum ausgangsseitigen Erzeugen eines Digitalsignals von einem Puls pro Längeneinheit von 0,1 Mikrometer, so daß sie mit einer Genauigkeit von 0,1 Mikrometer messen können.

Eine Mehrzahl von Steckern 33 sind an vorbestimmten Positionen an den Säulen 22 und der Halterung 21 vorge-

sehen und an die Verarbeitungseinheit 32 über eine Einheitssignalleitung 34 angeschlossen. Ferner ist ein Stecker 37, der über ein Kabel 36 an eine Schiebelehrenerfassungseinheit 35 angeschlossen ist, oder ein Stecker 40, der über ein Kabel, 39 an eine Mikrometererfassungseinheit 38 angeschlossen ist, an eine der Buchsen 33 anschließbar, wobei gemessene Signalwerte der Erfassungseinheiten 35 und 38 zur Verarbeitungseinheit 32 über die Kabel 36, 39, die Stecker 37, 40 und die Buchsen 33 sowie die Einheitssignalleitung 34 zugeführt werden.

Diese Erfassungseinheiten 35 und 38 sind derart aufgebaut, daß die Kabel 36 und 39 eine ausreichende Länge haben, die es möglich macht, daß die Erfassungseinheiten zu jeglicher zu vermessenden Fläche des Werkstücks 30, das auf der Halterung 21 liegt, gebracht werden, so daß die Dimensionen und ähnliche Größen der Fläche des Werkstücks 30 mit einer Genauigkeit von 0,1 Mikrometer gemessen werden können, und wobei ein Digitalsignal mit 0,1 Mikrometer pro Puls als Ausgangsmeßwert erzeugbar ist, d.h. ein Signal, das in dieser Form digital anzeigbar ist.

Die Verarbeitungseinheit 32 hat eine Eingangsschaltung 41, einen Datenverarbeitungsabschnitt 42 und eine Ausgangsschaltung 43. Die Eingangsschaltung 41 kann ein Eingangssignal über eine Signalformschaltung 44 und eine Zählschaltung 45 erhalten oder direkt in Abhängigkeit der Charakteristika des Eingangssignals erhalten. Da in diesem Fall beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausgangssignale der X-, Y- und Z-Achsen-Verschiebungsdetektoren 25, 23 und 27 nicht bezüglich der Signalform in irgendeiner Weise verarbeitet sind, werden die Ausgangssignale eingangsseitig über die

Signalformungsschaltung 44 und die Zählerschaltung 45 jeweils eingegeben. Da die Erfassungseinheiten 35 und mit Geräten zum Signal formen und Zählen und dgl. ausgestattet sind, können die Meßwerte als sogenannte Meßwertsignale ausgegeben werden, wobei die Signale direkt signalmäßig zur Eingangsschaltung 41 zugeführt werden können.

Die Signale von der Eingangsschaltung 41 werden in geeigneter Weise durch den Datenverarbeitungsabschnitt verarbeitet. Insbesondere werden sämtliche für die Messungen nötigen Verfahren derart ausgeführt, daß Daten eines Kreises, die als Signale von drei Punkten vorliegen, verarbeitet werden, um den Durchmesser des Kreises und dessen Mittelpunkt zu berechnen, woraufhin der so berechnete Wert ausgangsseitig erzeugt wird und daß ein Mittelwert aus einer Mehrzahl von Signalen berechnet wird. Die Signale von diesem Datenverarbeitungsabschnitt 42 werden äußeren Ausgabegeräten zugeführt, die eine Kathodenstrahlröhre 46, einen Drucker 47 und ähnliche Geräte umfassen, wobei von einer Ausgangsschaltung 43 Gebrauch gemacht wird.

Wenn ferner während des Betriebes ein unter Verwendung der Erfassungseinheiten 35 oder 38 von der Ausgangsschaltung 43 zu vermessender Abschnitt erreicht wird, ist eine Meßbefehlssignalleitung 48 vorgesehen, die den Befehl gibt, daß die Erfassungseinheiten 35 oder 38 zu verwenden sind. Ein Signal von der

Meßbefehlssignalleitung 48 setzt die Erfassungseinheiten 35 und 38 in Kenntnis, daß ein vorbestimmter Befehl an die Erfassungseinheiten 35 oder 38 gegeben worden ist.

Wenn die Kabel 36 und 38 ausreichend lang sind, können die Stecker 37 und 40 direkt mit der Verarbeitungsein-

heit 32 verbunden sein.

Fig. 2 zeigt die Bauweise der Erfassungseinheit vom Mikrometertyp 38 im einzelnen. Die Erfassungseinheit hat einen Kontakt 52, der hin- und herbeweglich an einem Körper 51 gehalten wird, sowie einen Schraubgriff 53 zum Hin- und Herbewegen dieses Kontaktes 52, wobei ein zu vermessender Abschnitt des Werkstücks 30 zwischen dem Kontakt 52 und der Anlage 54, die auf dem Körper 51 ausgebildet ist, eingeklemmt wird, wodurch eine relative Bewegung zwischen dem Körper 51 und dem Kontakt 52 als Dimension des zu vermessenden Abschnitts mittels eines linearen Kodierers oder eines Drehkodierers erfaßt wird, welcher ein Kontaktverschiebungsdetektor 50 sein kann, wobei ein derart erfaßtes Signal elektrisch verarbeitet wird und in einem Digitalanzeiger 55 in den Einheiten inch oder mm anzeigbar ist. Ferner weist der Körper 51 folgende Merkmale auf: einen Ein-Ausschalter 56 für eine Einschaltung oder Ausschaltung einer Leistungsquelle; einen Inch-Millimeter-Ümschalter 57 zum Wechseln von inch auf mm oder umgekehrt; einen Löschschalter 58 zum Löschen eines gemessenen Wertes, der auf dem Digitalanzeigegerät 55 angezeigt wird; einen Übertragungsschalter 59 zum Übertragen eines Befehls zum Liefern von nötigen Daten aufgrund der durch die Bewegung des Konaktes 52 des Körpers 51 gemessenen Daten, an die Verarbeitungseinheit 32; einen Halteschalter 60 zum Halten der gemessenen Daten; einen Maximalwert-Anzeigeschalter 61 und einen Minimalwert-Anzeigeschalter 62 zum Auswählen des maximalen Wertes oder des minimalen Wertes aus den gemessenen Daten und zum Anzeigen dieses Wertes auf dem digitalen Anzeigegerät 55; eine Einheitsverarbeitungsschaltung 63 zum Verarbeiten der Signale von dem Kontaktverschiebungsdetektor 50, so daß diese Schalter diese Funktionen aus-

führen können; und eine Meß-Instruktionslampe 64 als Meßinstruktionseinrichtung zum Anzeigen, daß die Erfassungseinheit 38 sich in dem Zustand des Messens des zu vermessenden Abschnittes in Reaktion auf ein Signal von der Ausgangsschaltung 43 der Verarbeitungseinheit befindet.

Die Schiebelehrenerfassungseinheit 35» die nicht dargestellt ist, hat die gleiche Funktion wie die Erfassungseinheit 38. In der folgenden Beschreibung sind die Komponenten der Erfassungseinheit 38 dieselben wie die der Erfassungseinheit 35.

Nachfolgend wird das Anwendungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.

Beim Beginn der Messung werden abhängig von der Form des Werkstücks 30 eine oder mehrere Erfassungseinheiten 35 und/oder 38 vorbereitet und die Stecker 37 und 40 der Erfassungseinheiten 35 und 38 in die Buchsen 33 in der für die Messung geeigneten Lage eingesteckt. Anschließend werden die für die Messung nötigen Schalter, wie beispielsweise der Leistungsschalter, eingetastet, so daß die Messung beginnt. Ähnlich dem üblichen Ausführungsbeispiel wird die Messung unter Verwendung des Messungselements 28 derart ausgeführt, daß das Meßelement 28 dreidimensional durch die Spindel 26 relativ zum Werkstück 30, das auf der Halterung 21 liegt, bewegt wird, wobei das Meßelement 28 in Kontakt mit dem Teil des zu vermessenden Werkstücks 30 gebracht wird. Die Messung unter Verwendung des Meßelements 28 wird normalerweise in der vorher festgelegten Reihenfolge ausgeführt. Wenn es allerdings vorteilhaft ist, einen zu vermessenden Abschnitt unter Verwendung der Erfassungseinheeit 35 oder 38 auf dem Weg der Messung durch

dieses Heßelement 28 zu vermessen, wird ein Heßinstruktionssignal an eine vorbestimmte Erfassungseinheit 35 oder 38 gegeben, und die Meßinstruktionslampe 64 wird in Reaktion auf dieses Signal eingeschaltet. Eine für die Messung verantwortliche Bedienungsperson führt die nötige Hessung unter Verwendung der Erfassungseinheit 35 oder 33 gemäß der Instruktion der eingeschalteten Lampe aus.

Danach wird das Werkstück 30 nach und nach unter Verwendung des Heßelements 28 oder der Erfassungseinheit 35 und/oder der Erfassungseinheit 38 vermessen, woraufhin sämtliche zu vermessenden Teile gemessen werden, bis die Messung beendet ist. Die obenbeschriebenen erfaßten Meßsignale werden durch die Eingangsschaltung 41 der Verarbeitungseinheit 32 zum Datenverarbeitungsabschnitt 42 zugeführt, wo die Meßsignale in einer vorbestimmten Betriebsart verarbeitet werden und auf der Kathodenstrahlröhre 46 angezeigt, sowie in den Drucker 47 ausgedruckt, da beide Geräte als Ausgangsgeräte dienen, wobei von der Ausgangsschaltung 43 Gebrauch ge-, macht wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel mit der obenbeschriebenen Anordnung können diejenigen zu vermessenden Teile, die eine Lagebestimmung im absoluten Koordinatensystem nötig machen, unter Verwendung des Meßelements 28 vermessen werden, das geeignet ist zur absoluten Messung, und zwar auf gleiche Art wie bei einem konventionellen Koordinatenmeßinstrument, wobei diejenigen zu vermessenden Abschnitte, die nicht notwendigerweise im absoluten Koordinatensystem zu vermessen sind, unter Verwendung der tragbaren Vermessungseinheit 35 und/oder 38 gemessen werden können, so daß die Erfassungseinrichtung in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Charakteristika

des Werkstücks 30, wie beispielsweise der Form, verwendet werden kann, so daß der Meßwirkungsgrad erheblich gesteigert werden kann. Es gibt einige Fälle, bei denen das Meßelement 28 in seiner Lage verändert werden muß, so daß der Arbeitswirkungsgrad auch unter diesem Gesichtspunkt verbessert werden kann. In diesem Fall, ist keine erneute überprüfung des Ursprunges nötig, wodurch auch er Wirkungsgrad gesteigert wird.. Ferner sind Beschädigungen des Meßelements 28, die anderenfalls auftreten könnten, indem das Werkstück umrundet wird, nunmehr ausgeschlossen. Die Erfassungseinheiten 35 und 38 können zur Einstellung der Anordnung des Hauptkörpers des Meßinstruments verwendet werden, so daß die Herstellungskosten des Meßinstruments vermindert werden können. Da die Erfassungseinheiten 35 und 38 tragbar sind, kann an dem Werkstück von sämtlichen Richtungen gearbeitet werden, wobei die Unterseite und ähnliche Teile des vorspringenden Abschnittes des Werkstücks leicht vermeßbar sind. Ferner können an geeigneten Orten vorgesehene Buchsen verwendet werden, um weiter, die Bedienbarkeit zu verbessern. Die durch die Erfassungseinheiten 35 und 38 gemessenen Ergebnisse können in der Reihe mit den normalen Messungen verarbeitet werden, so daß keine getrennten Datenverarbeitungseinheiten nötig werden oder Datenverarbeitungen vorgenommen werden müssen, wobei die auf der Kathodenstrahlröhre 46 und durch den Drucker 47 angezeigten Daten als Meßwerte in ihrer vorliegenden Form verwendet werden können. Wenn ferner das äußere Erscheinungsbild der Bauweise der Erfassungseinheiten und 38 demjenigen eines üblichen Mikrometers oder Schiebemeßgerätes oder Tiefenfühlers oder Lochtesters oder eines ähnlichen Gerätes gleicht, hat die Bedienungsperson kein ungewohntes Gefühl, verglichen mit dem Messen von Werkstücken unter Verwendung konventio-

neiler verschiedener Meßinstrumente dieses Types, so daß der Arbeitswirkungsgrad auch unter diesem Gesichtspunkt verbessert wird.

Die Erfassungseinheiten 35 und 38 haben Übertragungsschalter 59, wodurch lediglich die nötigen Daten ausgeliefert werden können, ohne daß fehlerhafte Daten und dgl. an die Verarbeitungseinheit 32 übertragen wird, so daß keine Verwirrung bei der Verarbeitung in der Verarbeitungseinheit 32 verursacht wird. Die Erfassungseinheit 38 hat den Halteschalter 60, den Maximalwert-Anzeigeschalter 61 und den MißimalwertAnzeigeschalter 62, so daß nötige Daten auf dem Anzeigegerät 55 auf dem Weg der Messung angezeigt werden können und von inch auf mm und umgekehrt unter Verwendung des Millimeter-Umschalters 57 geändert werden können. Weiterhin wird den einzusetzenden Erfassungseinheiten 35 und 38 jeweils eine Instruktion durch die Meßinstruktionslampe 64 zugeführt⁵, so daß eine fehlerhafte Messung vermieden werden kann und der Wirkungsgrad beim Messen weiter steigt.

Es wurde unter Bezugnahme auf das obige Ausführungsbeispiel beschrieben, daß der X-Achsen-Verschiebungsdetektor 25, der T-Achsen-Verschiebungsdetektor 23 und der Z-Achsen-Verschiebungsdetektor 27 weder eine Signalformschaltung noch eine Zählschaltung beinhalten, während diese Signalformschaltung und diese Zählerschaltung jeweils in den Erfassungseinheiten 35 und 38 vorgesehen sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, da die Signalformschaltung und die Zählerschaltung in den jeweiligen Verschiebungsdetektoren 25, 23 und 27 für die jeweiligen Achsen angeordnet sein können. Es kann sich

eine Anordnung als günstig herausstellen, bei der die Signalformschaltung und die Zählerschaltung nicht in den Erfassungseinheiten 35 und 38 angeordnet sind, wobei Signale der Eingangsschaltung 41 über die Signalformschaltung 44 und die Zählerschaltung 45 zugeführt werden, die auf selten der Verarbeitungseinheit 32 vorgesehen sind. Das Koordinatenmeßinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung 1st nicht notwendigerweise beschränkt auf ein Koordinatenmeßinstrument des in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gezeigten Typs, da die vorliegende Erfindung auf Koordinatenmeßinstrumente auch des in Fig. 3 gezeigten Typs anwendbar ist, sowie auf Koordinatenmeßinstrumente desjenigen Typs, bei dem die Halterung beweglich ist, wie auch auf Koordinatenmeßinstrumente anderer Bauarten oder Typen.

Jegliches Verfahren zum Bewegen und Antreiben des Meßelements 28 kann verwendet werden, wie beispielsweise ein von Hand betriebenes Verfahren, ein automatisches Verfahren unter Verwendung eines Roboters, ein Verfahren

unter Verwendung von Motoren an den jeweiligen Wellen, und dgl. Ferner sind die Funktionen der Erfassungseinheiten 35 und 38 nicht notwendigerweise durch die verschiedenen Schalter gemäß Fig. 2 festgelegt, da diese durch einige von derartigen Schaltern festgelegt sein können oder da die Schalter andere Funktionen als diejenigen haben können, die den obengenannten Schaltern zugeordnet sind. Ferner kann die Anzeigelampe 64 für die Messung ersetzt werden durch eine andere Instruktionseinrichtung, wie beispielsweise einen Summer. Die Meßinstruktionseinrichtung muß nicht notwendigerweise in den Erfassungseinheiten 35 und 38 liegen, da diese Instruktionseinrichtung an externen Ausgangsgeräten vorgesehen sein kann, wie beispielsweise der Kathodenstrahlröhre 46 und anderen Komponenten,

jedoch ist in dem Fall, in dem die Instruktionseinrichtung an den Erfassungseinheiten 35 und 38 vorgesehen ist, eine derartige Anordnung nützlich für den Ablauf des Meßverfahrens. Die Ausgangssignale der jeweiligen Achsenverschiebungsdetektoren 25, 23 und 27 sowie der Erfassungseinheiten 35 und 38 sind nicht notwendigerweise beschränkt auf digitale Signale , und können analoge Signale sein. Jedoch ist die Verwendung von digitalen Signalen dahingehend vorteilhaft, daß die Signale einfach verarbeitet werden können und ein negativer Einfluß durch Rauschen vermindert werden kann. Ferner sind bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Erfassungseinheiten

35 und 38 mit der Verarbeitungeinheit 32 über die Kabel

36 und 39 und die Leitung 34 verbunden, doch ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf diese Ausführungsform beschränkt, da die Erfassungseinheiten 35 und 38 an die Verarbeitungseinheit 32 drahtlos über elektrische Wellen, Lichtwellen od.dgl. angeschlossen sein kann. Die drahtlose Verbindung gemäß obiger Beschreibung kann den Einsatz der Erfassungseinheiten 35 und 38 verbessern. Der Begriff "das absolute Koordinatensystem" in der vorliegenden Beschreibung bedeutet nicht, daß der Ursprung der jeweiligen Flächen gemäß Z, I und Z jeweils auf ein und denselben Ursprung zurückgeht. Der Begriff beinhaltet ein Konzept einschließlich des Falles, in dem ein Koordinatensystem gezeigt ist, das auf Ursprungspunkte Bezug nimmt, die von Fläche zu Fläche verschieden sind, um die Lage der jeweiligen Teile, die vermessen werden sollen, beispielshaft anzuzeigen, oder auch einschließlich eines Falles, in dem ein Koordinatensystem zum Zeitpunkt der Messung umgewandelt wird durch die Verarbeitungseinheit 32 in ein geeignetes Koordinatensystem, um dadurch die gemessenen Werte anzuzeigen.

Die vorliegende Erfindung, die oben beschrieben worden ist, bietet den Vorteil des Schaffens eines Meßinstruments, das fähig ist, Messungen mit einem hohen Wirkungsgrad in Abhängigkeit von zu vermessenden Teilen des Werkstücks durchzuführen.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Koordinatenmeßinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung kann in dem allgemeinen Gebiet des Messens von Formen oder ähnlichen Größen eine zu vermessenden Werkstücks eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Ein Koordinatenmeßinstrument, bei dem ein Meßelement derart gehalten wird, daß es bezüglich eines zu vermessenden Werkstückes, das auf einer Lagerung ruht, in drei Dimensionen beweglich ist, d.h. in den Richtungen der X-, I- und Z-Achsen, wobei die Form oder eine ähnliche Größe des Werkstücks aufgrund eines Verschiebungswertes zwischen dem Werkstück und dem Meßelement gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

Σ-, Y- und Z-Achsen-Verschiebungsdetektoren vorgesehen sind zum Erfassen der relativen Verschiebungswerte in den Richtungen der X-, T- und Z-Achsen zwischen dem Werkstück und dem Meßelement;

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einer Eingangsschaltung einer Verarbeitungseinheit verbunden sind, die einen Datenverarbeitungsabschnitt und
eine Ausgangsschaltung hat; und

Ausgangssignale entsprechend den Verschiebungswerten von den jeweiligen Achsen-Verschiebungs-Detektoren und dem Kontakt-Verschiebungsdetektor der Erfassungseinheit
verwendet werden, um die Verarbeitungseinheit in die
Lage zu versetzen, die Form oder eine ähnliche Größe des Werkstücks zu messen.

2. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem eine Mehrzahl von tragbaren Erfassungseinheiten
vorgesehen sind.

3. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Erfassungseinheit ausgebildet ist, um in der Lage zu

' sein, einen Puls pro Längeneinheit ausgangseitig zu
erzeugen.

4. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Erfassungseinheit ausgebildet ist, um in der Lage zu
sein, einen Meßwert in Übereinstimmung mit einem Verschiebungswert des Kontaktes ausgangsseitig zu erzeugen.

5. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 4, bei dem die Erfassungseinheit ausgebildet ist, um einen digitalen Anzeiger zum digitalen Anzeigen des gemessenen Wertes aufzuweisen.

6. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Erfassungseinheit ausgebildet ist, um eine
Meßinstruktionseinrichtung zum Anzeigen einer Messung
durch Verwendung der Erfassungseinheit zu beinhalten.

7. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 6, bei dem die Meßinstruktionseinrichtung eine Einrichtung zum Darstellen des Hinweises in der Erfassungseinheit durch Einschalten eines Lichtes aufweist.

8. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Erfassungseinheit mit der Eingangsschaltung in einer Weise verbunden ist, daß eine Jegliche Gegenstandsfläche der Messung des Werkstückes, das auf einer Halterung ruht, zugänglich ist.

9· Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 8, bei dem die Erfassungseinheit durch ein Kabel angeschlossen ist.

10. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 8, bei dem die Erfassungseinheit drahtlos angeschlossen ist.

•'11. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem eine Mehrzahl von Buchsen, die mit der Eingangsschaltung der Verarbeitungseinheit jeweils verbunden sind, um die Halterung herum vorgesehen sind, und ein Stecker entsprechend einer der Buchsen an der Erfassungseinheit vorgesehen ist.

12. Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Erfassungseinheit eine Einrichtung zum wahlweisen Liefern von gemessenen Daten zu der Verarbeitungseinheit aufweist.

13· Ein Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, bei dem ein Meßwert in einer äußeren Komponente angezeigt wird.