DE3619236A1

DE3619236A1 - Einrichtung zum automatischen wechsel von messwerkzeugen in einem messroboter oder einer messmaschine

Info

Publication number: DE3619236A1
Application number: DE19863619236
Authority: DE
Inventors: Franco Moncalieri Ferrero; Enrico Turin/Torino Garau
Original assignee: DEA Digital Electronic Automation SpA
Current assignee: Hexagon Metrology SpA
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1986-06-07
Publication date: 1986-12-11
Anticipated expiration: 2006-06-08
Also published as: GB2176136B; GB2176136A; DE3619236C2; FR2582974A1; JPS61290316A; GB8613008D0; IT8567543A0; US4706372A; IT1185800B

Description

- 8 -DIPL-ING. GUIDO ENGELHARDT FAtENTANWALT

D.E.A. Digital Electronic
Automation S.p.A.

I - 10024 Moncalieri

Einrichtung zum automatischen Wechsel von Meßwerkzeugen in einem Meßroboter oder einer Meßmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Durchführung des Meßwerkzeugwechsels in Meßmaschinen oder Meßrobotern, die im wesentlichen über einen beweglichen Meßarm zur Aufnahme eines Meßwerkzeugs verfügen, das mit einem Fühlerelement ausgestattet ist und mit der Oberfläche des zu messenden Werkstücks in Berührung gebracht wird.

¹V Es ist bekannt, daß Meßwerkzeuge derartiger Maschinen aus Sensoren bestehen, die über ein mit der Oberfläche des zu messenden Werkstücks zusammenwirkendes Fühlerelement verfügen. Diese Fühlerelemente geben elektrische Signale ab, die einem elektronischen Rechner zugeleitet und zum Erhalt der benötigten Abmessungsdaten entsprechend verarbeitet werden.

Bei den bekannten Maschinen dieser Art sind die Meßwerkzeuge an einer Werkzeugträgereinrichtung befestigt, die mit dem Ende des beweglichen Meßarms der Maschine verbunden ist. Der Austausch der Meßwerkzeuge auf dem Werkzeugträger erfolgt hierbei von Hand. Daneben

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erfordert jeder Werkzeugwechsel unweigerlich zusätzliche Maßnahmen an der Maschine, um die drei Koordinatenachsen jedes Fühlerelements relativ zu den Koordinatenachsen des festen Bezugrahmens unverrückbar zu positionieren (Wiedereinrichten des Werkzeugs). Da zur Bestimmung von Abmessungen und Form recht komplexer mechanischer Werkstücke ein mehrmaliger Werkzeugwechsel erforderlich ist, wobei jedes Werkzeug speziell zur Abtastung eines Teils der eigentlichen Werkstückoberfläche geeignet ist, ist zur Montage und Demontage sowie zum Wiedereinrichten des Werkzeugs ein sehr hoher Gesamtzeitaufwand erforderlich; außerdem können sich Meßfehler ergeben, wenn bei der Wiedereinrichtung unzureichend und nicht exakt vorgegangen wird.

Bekannt sind auch Maschinen dieser Art, in denen der Werkzeugträger mit einer Vielzahl von Meßwerkzeugen verschiedener Formen und Abmessungen ausgerüstet ist, deren jedes zur Abtastung eines vorgegebenen Oberflächenabschnitts speziell geeignet ist. In diesem Fall muß, um ein neues Werkzeug in die Arbeitsposition zu bringen, nicht erst eine Werkzeugwechselmaßnahme durchgeführt werden, sondern das Meßwerkzeug läßt sich durch Betätigung einer Einrichtung am eigentlichen Werkzeugträger in die korrekte Arbeitspostition bringen.

Obwohl die Zeiten, die erforderlich sind, um das jeweilige Werkzeug gegen das Folgewerkzeug auszutauschen, in diesem Fall beträchtlich kürzer sind, besteht hier der Nachteil, daß die aus Werkzeugträger und diversen daran befestigten Werkzeugen bestehende Einrichtungsgruppe recht umfangreich ausfällt und nicht die Bewegungsfreiheit ermöglicht, die man erhielte, wenn auf dem Werkzeugträger nur ein einziges Werkzeug montiert wäre. Möglich ist sogar, daß im jeweiligen Meßzyklus nicht benötigte Werkzeuge mit

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Teilen der Werkstückoberfläche störend aufeinandertreffen, wodurch die Bewegungsfreiheit des Maschinenkopfes beträchtlich eingeschränkt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum automatischen Wechsel von Meßwerkzeugen in Meßroboter oder -maschinen der erstgenannten Gattung zu schaffen, mit der sich vorstehend beschriebene Nachteile beseitigen lassen und die damit einen Meßwerkzeugwechsel am Maschinenkopf - ohne Eingreifen von Bedienungspersonal - mit solch hoher Präzision ermöglicht, daß ein Wiedereinrichten des Meßwerkzeugs nach jedem Werkzeugwechsel nicht erforderlich ist, d. h. überflüssig wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung zum automatischen Wechsel von Meßwerkzeugen in einer Meßmaschine, die einen beweglichen Meßarm zur Aufnahme des Meßwerkzeugs aufweist, gekennzeichnet durch

eine Reihe von Werkzeugträgern, die jeweils eines der Meßwerkzeuge aufnehmen,

einen aus dem Werkzeugträger vorstehenden Verbindungszapfen, dessen Achse im wesentlichen mit der des Meßwerkzeugs zusammenfällt,

einem Satz von drei Lagern, die um die Achse und orthogonal zu dieser angeordnet sind,

einem Gestell mit einer Anzahl von Halterungen, die je zur Aufnahme eines der genannten Werkzeugträger geeignet sind,

einer an dem Meßkopf der Meßmaschine zu befestigenden Halteeinrichtung, die vorn über eine Reihe Anschlagflächen als Sitze für die Lager des Lagersatzes verfügt,

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Verbindungseinrichtungen, die nach entsprechender Bewegung des Maschinenkopfes den Verbindungszapfen eines der genannten Werkzeugträger greifen,

beweglichen Bewegungseinrichtungen, die die Verbindungseinrichtung aufnehmen und den Werkzeugträger relativ zum Gehäuse in Richtung der Achse des Werkzeugs bewegen, und zwar aus einer Erstposition, in der sich die drei Lager des Lagersatzes in vorgegebener Entfernung von den vorderen Aufnahmeflächen der Werkzeugträger befinden sowie einer Zweitposition, in der die eigentlichen Lager an den vorderen Aufnahmeflächen anliegen, wobei die Bewegung von der Erstzur Zweitposition von mindestens einer Hauptfeder gesteuert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus dem Schutzbegehren.

¹^ In der Zeichnung ist ein Ausführungsbexspiel der gemäß

der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zum automatischen Wechsel von Meßwerkzeugen in einer Meßmaschine dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung der Einrichtung, befestigt am beweglichen Arm eines Meßroboters,

Figur 2 einen Axialschnitt durch einen Teil der Einrichtung,

Figur 3 eine Vorderansicht der in Figur 2 dargestellten Einrichtung,

Figur 4 einen Axialschnitt durch den Werkzeugträger der Einrichtung,

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Figur 5 eine Vorderansicht des in Figur 4 dargestellten Werkzeugträgers und

Figur 6 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch einen Teil der in Abb. 3 gezeigten Einrichtung nach der Linie VI - VI.

Die Einrichtung ist zur Montage an einem Maschinenarm 1 geeignet, der relativ zu einem Fuß 2 eines allgemein als 3 bezeichneten Meßroboters oder einem beliebigen anderen Maschinentyp beweglich ist. Die Einrichtung umfaßt im wesentlichen eine Halteeinrichtung 4, die am Vorderteil

5 (Figur 2) des Maschinenarms 1 befestigt ist, eine Reihe von Werkzeugträgern 6, die mit je einem Meßwerkzeug 7 versehen sind, sowie ein Gestell 8 mit einer Vielzahl von Halterungen 9, die je einen entsprechenden Werkzeugträger 6 aufnehmen können.

Jeder der in Figur 4 im Schnitt gezeigten Werkzeugträger

6 besteht im wesentlichen aus einer Scheibe 13 mit einer Stirnfläche 14, auf der eine Nabe 15 mit einer Aufnahme für das Ende des als Fühlerwerkzeug 7 ausgebildeten Meß-Werkzeuges angebracht ist. In die Scheibe 15 ist eine Vertiefung 17 eingearbeitet, die eine Platte 18 aufnimmt. Aus dieser ragt ein elastisch verformbarer Stift 19 heraus, an dessen Ende sich ein Verbindungszapfen 20 befindet; dieser weist einen kugelförmig gestalteten Kopf 21 auf und ist mit dem Ende des Stiftes 19 mittels einer Büchse 22 und einem an dieser angeformten Schaft 23 über eine Verschraubung im Inneren des Verbindungszapfens 20 sowie eine Axialbohrung verbunden, in die das Ende des Stiftes 19 eingebracht wird. Figur 4 zeigt deutlich, daß der Stift 19 sowie .ein Teil des Verbindungszapfens 20 ihren Sitz im Inneren einer Axialbohrung 24 in der Scheibe 13 haben und daß eine zwischen Stift und Scheibe angeordnete Feder 12 den Stift 19 in geradlinig unverformter Position hält. Auf der anderen

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Stirnfläche 25 der Scheibe 13, also gegenüber der Fläche 14, sind drei Anlagen für entsprechende Rollen eingearbeitet, deren Achsen im wesentlichen um 120 versetzt und parallel zum Radius der eigentlichen Scheibe 13 angeordnet sind.

Die Scheibe 13 weist eine Ringnut 28 auf, in die an den Armen 30 des Gestells 8 angebrachte entsprechend ausgebildete Flachstücke 29 eingreifen.

In die Scheibe 13 ist des weitern ein Ringraum 33 eingearbeitet, in der sich ein Teil eines gedruckten Schaltkreises 34 befindet; letzterer ist relativ zur Scheibe 13 in beliebig geeigneter Weise angebracht, z. B. mittels einer Distanzstückanordnung 35, die an der Scheibe 13

mittels Schraubverbindung befestigt wird. Der Verschluß des Hohlraums 33 erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Ringabdeckung 34.

Die Halteeinrichtung 4 umfaßt zweckmäßigerweise ein im wesentlichen röhrenförmiges Gehäuse 40 mit einem Stirnflansch 41. Innerhalb des Gehäuses 40 sind Verbindungseinrichtungen angeordnet, die mit 42 bezeichnet sind und in nachfolgend beschriebener Weise den Verbindungszapfen 20 eines Werkzeugträgers 6 greifen, sowie ferner Bewegungseinrichtungen, die mit 43 bezeichnet sind und zur Aufnahme der vorgenannten Einrichtung 42 sowie zur Bewegung des Werkzeugträgers 6 dienen. Die letztgenannte Bewegung erfolgt dabei relativ zum Gehäuse 40 in Richtung der Achse des Werkzeugs, das auf dem Werkzeugträger montiert ist.

Die Bewegungseinrichtung 43 besteht, wie dies der Figur zu entnehmen ist, im wesentlichen aus einer ersten Büchse 44, die durch Vermittlung einer Kugelbüchse 45 für die Längsbewegung relativ zum Gehäuse 40 beweglich ist, sowie

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eine mit der Büchse 44 starr verbundene Welle 46; letztere weist einen durch eine Schraubverbindung axial zur Welle 46 verstellbaren Bund 47 auf, der eine Auflage für die Druckfeder 48 bildet, die zwischen der Auflage einerseits sowie einer Gegenauflage 49 im Gehäuse 40 eingesetzt ist. Zur Bewegungs- oder Antriebseinrichtung 43 gehört weiter ein Kolben 50, der in einem entsprechenden Sitz im Gehäuse 40 durch Einleitung einer Steuerflüssigkeit in eine Kammer 51 axial verschiebbar ist; der Kolben wird im Regelfall von einer zweiten Schraubenfeder 39, die zwischen dem Kolben 50 und der Gegenauflage 49 des Gehäuses 40 angeordnet ist, in seine Endposition, d. h. gegen einen Block 52 gedrückt.

In den Kolben 50 ist eine Axialbohrung eingearbeitet, in der eine mechanisch zu betäigende Stange 53 gleitet und die Welle 46 mit einem Mikroschalter 54 verbindet; eine zwischen einem Kopf 56 der Stange 53 und einer Gegenfläche des Kolbens 50 eingesetzte Feder 55 drückt die Stange 53 gegen ihren Anschlag, der durch einen Anschlagring 57 gebildet ist.

Die Verbindungseinrichtung 42 besteht im wesentlichen, wie dies ebenfalls der Figur 2 zu entnehmen ist, aus einer Büchse 58, die über eine Gewindestange 59 mit der Büchse 44 der Antriebseinrichtung 43 verbunden ist; die Büchse 58 ist mit einer Reihe radialer Bohrungen versehen, die je eine entsprechende Kugel 60 aufnehmen. Ein Hülsenstück 61 zwischen der Büchse 58 und der Büchse 44 ist axial beweglich und wird im Normalfall durch die Kraft einer Feder 62 in seine Endlage gegen die Büchse 44 gedruckt,kann aber auch durch Beaufschlagung von einer Fläche 63 der Büchse 58 mit einer Hydraulikflüssigkeit in Gegenrichtung bewegt werden. Diese Flüssigkeit kann durch eine flexible Leitung 64 sowie eine Axialbohrung

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in der Büchse 44 herangeführt werden. Das Hülsenstück 61 weist eine konische Fläche 66 auf, die mit den Kugeln 60 derart zusammenwirkt, daß diese von der Büchse 58 nach innen gedruckt werden, sobald die Büchse 58 in axialer Richtung nach rechts in die gezeigte Stellung verschoben wird.

In einer Stirnfläche 70 des Gehäuses 40 sind Aufnahmen für die Rollenpaare 72 eingearbeitet; die Rollen der einzelnen Rollenpaare 72 sind hierbei so angeordnet,

daß ihre Achsen in einem Winkel von unter 180° verlaufen (Figur 6) und somit ein im wesentlichen V-förmiges Lager für die entsprechenden Rollen 27 des Werkzeugträgers entsteht. Zweckmäßigerweise werden die einzelnen Rollen in ihren Aufnahmen 71 mit Klebstoff (in Figur 6 und 3 gepunktet dargestellt) fixiert, wobei jeweils ein Ende einer Rolle über eine plane Fläche 74 verfügt, die im wesentlichen in der Ebene der Stirnfläche 70 liegen.

Im Gehäuse 40 befindet sich ein ringförmiger Hohlraum 75, der als Aufnahme für einen weiteren Teil der gedruckten Schaltung 76 dient. Letztere ist relativ zum Gehäuse mittels einer Distanzstückanordnung 77 über eine Schraubverbindung fixiert. Von diesem Teil der gedruckten Schaltung 76 ragen axial gerichtete Tastkontakte 78 heraus, von denen jeder auf einen vorgegebenen Bereich der Platine des gedruckten Schaltkreises 34 am Werkzeugträger 6 wirkt.

Von der Stirnfläche 70 des Gehäuses 40 stehen mindestens ein Paar Zapfen 79 unterschiedlichen Durchmessers ab, die jeweils durch Eindringen in eine entsprechende Bohrung 80 in der Scheibe 13 des Werkzeugträgers 6 eine Kupplungsverbindung herstellen. Zweckmäßigerweise sind Einrichtungen vorzusehen, die die einzelnen Werkzeugträger 6 in einer vorgegebenen Lage zwischen den Armen 30

des Gestells 8 halten, unter anderem ζ. Β. ein Stift 83 in einer entsprechenden Bohrung der Scheibe 13 des eigentlichen Werkzeugträgers, der in einen entsprechenden Sitz 84 in einem der Flachstücke 29 des Armes 30 am Gestell 8 greift.

Vorteilhafterweise sind die Scheibe 13 des Werkzeugträgers 6 sowie der Flanschteil 41 des Gehäuses mit demselben Durchmesser auszuführen, wobei an letzterem ein balgförmiger Ring 85 aus verformbarem Material angebracht ist. Seine Ränder bilden mit der Stirnfläche 25 der Scheibe 13 des Werkzeugträgers 6 eine Abdichtung.

Am Flanschteil 41 des Gehäuses 40 sind mehrere LED-Anzeigen 86 angeordnet; diese sind in einer noch zu bezeichnenden Weise mit dem elektrischen Schaltkreis 34 der Einrichtung verbunden.

Das Gehäuse 40 enthält zweckmäßigerweise mehrere miteinander verbundene Elemente, darunter ein mit dem Flansch 41 fest verbundenes Rohrstück 40 a sowie ein hiermit über ein Verbindungselement 87 verbundenes Ringstück 40 b. Um eine Drehung der Büchse 44 während ihrer Axialbewegung zu verhindern, ist eine Stange 88 vorgesehen, die in das Verbindungsstück 87 eingeschraubt und mit einem zylindrischen Teil 89 gleitend in einer entsprechenden Bohrung in der Büchse 44 gelagert ist.

Die Funktion der Einrichtung ist nachfolgend beschrieben:

Hat die Einrichtung kein Werkzeug aufgenommen, befindet diese sich somit in Ruhestellung, so nehmen deren Bestandteile in den in Figur 1 gezeigten Positionen zueinander ein. Am Gestell 8 ist eine Anzahl von Werkzeugträgern 6 angeordnet, auf denen sich jeweils bereits ein entsprechendes

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Werkzeug befindet. Soll ein erstes Werkzeug auf dem Maschinenarm 1 angebracht werden, erfolgt dessen Bewegung dergestalt, daß die Halteeinrichtung 4 in die Nähe des ausgewählten Werkzeugs geführt wird, und zwar so, daß die Achse der Halteinrichtung 4 selbst mit der des zugehörigen Werkzeugträgers 6 fluchtet. Diese Bewegung des Maschinenarms 1 wird unterbrochen, sobald die Stirnfläche 70 der Halteeinrichtung 4 sich in vorgegebener Entfernung von der entsprechenden Stirnfläche 25 des Werkzeugträgers befindet und die Zapfen 79 teilweise in die entsprechenden Bohrungen 80 eingeführt sind.

Danach wird die Verbindungseinrichtung 42 betätigt; dies geschieht, in dem Steuerflüssigkeit durch die Leitung 64 und die Bohrung 65 auf die Fläche 63 des Hülsenstückes 61 geleitet wird und damit dessen Bewegung nach links entgegen der Kraft der Federn 62 bewirkt. In dieser Anordnung können sich die Kugeln ungehindert in radialer Richtung in der Büchse 58 nach außen bewegen.

Anschließend erfolgt die Betätigung der Antriebseinrichtung 43, in dem eine unter Druck befindliche Flüssigkeit ins Innere der Kammer 51 geleitet wird und damit die Bewegung des Kolbens 50 nach links steuert. In der ersten Phase dieser Bewegung wird die Feder 55 zusammengedrückt, bis der Kopf 56 der Stange 53 die entsprechende Anlagefläche des Kolbens 50 berührt. Zugleich wird die Bewegung der Büchse nach links durch die Stange 53 soweit gesteuert, daß der Verbindungszapfen 20 des angewählten Werkzeugträgers 6 ins Innere der Bohrung der Büchse 58 geführt wird. Danach wird die Verbindungseinrichtung 42 durch Abführen der unter Druck befindlichen Flüssigkeit

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so betätigt, daß aufgrund deren Wirkung auf die Fläche 63 des Hülsenstückes 61 letzteres durch die Kraft der Feder 62 nach links bewegt wird; auf diese Weise erfolgt aufgrund der konischen Fläche 66 der Hülse 58 eine radiale Bewegung der Kugeln 60 nach innen. Die Kugeln 60 legen sich auf einer Seite des Kopfes 21 an den Verbindungszapfen 20 an und arretieren diesen damit in seiner Lage raltiv zur Büchse 58.

Die Bewegungseinrichtung 43 wird erneut betätigt, in dem nunmehr die unter Druck befindliche Flüssigkeit so aus der Kammer 51 abgeführt wird, daß durch die Feder 39 eine Bewegung des Kolbens 50 nach rechts erfolgt. Während dieses Bewegungsvorgangs wird die Büchse 44 durch die Kraft der Federn 48 nach rechts geführt, wodurch sich auch der Werkzeugträger 6 in diese Richtung bewegt, bis die Flächen der Rollen 27 am Werkzeugträger mit den entsprechenden Flächen der Rollenpaare 72 der Halteeinrichtung 4 in Berührung kommen. Bei Erreichen dieser Lage ruhen, wie aus Figur 6 deutlich ersichtlich, die einzelnen Rollen auf je einem entsprechenden Rollenpaar 72, wodurch der Werkzeugträger 6 relativ zur Halteeinrichtung 4 in einer vollkommen isostatischen Lageranordnung in Stellung kommt. Hierdurch wird eine extrem präzise Positionierung zueinander erzielt, die keinerlei weitere Maßnahmen zur Wiedereinrichtung der Werkzeugstellung erfordert. Zugleich sind die von den Rollen 27 und Rollenpaaren 72 aufeinander ausgeübte Kräfte von vorgegebenem Wert, der jeweils von der Vorspannung der Feder 48 abhängt und so gewährt wird, daß merkliche elastische Verformungen verhindert werden. Hierdurch bleiben örtliche Druckverformungen, unabhängig von dem auf der Halteeinrichtung 4 montierten Werkzeugträger, stets gleich, was eine äußerst präzise Positionierung des daran befestigten Werkzeugs ermöglicht.

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In der beschriebenen Anordnung befinden sich die Tastkontakte 78 der Halteeinrichtung 4 im Kontakt mit den entsprechenden Bereichen des Teils 34 der gedruckten Schaltung im Werkzeugträger, wodurch eine elektrische Verbindung sichergestellt wird. Auf diese Weise kommt eine elektrische Verbindung zustande, mit der sich die vom Werkzeug abgegebenen elektrischen Signale sowie weitere Informationen, wie z. B. Werkzeug-Erkennungscode, übertragen lassen.

Muß das auf der Halteeinrichtung 4 montierte Werkzeug des Werkzeugträgers 6 gewechselt werden, so erfolgt der Austausch des betreffenden Werkzeugträgers gegen einen anderen durch Ausführung des vorstehend beschriebenen Ablaufs in umgekehrter Richtung, so daß der Werkzeugträger wieder im Gestell 8 untergebracht und durch eine weitere Ablaufserie aus diesem ein neuer Werkzeugträger 6 entnommen wird. Der durch die Verbindungseinrichtung 42 ausgeführte Vorgang des Greifens einzelner Werkzeuge wird durch die Biegsamkeit des Zapfens 19 erleichtert, die eine gewisse Querbewegung des Kopfes 21 des Verbindungszapfens 20 zur Einführung in die Büchse 58 ermöglicht.

Nachdem der einzelne Werkzeugträger mittels der Bewegungseinrichtung 43 in die Montage-Endposition gebracht wurde, befindet sich das rechte Ende der Welle 46 in vorgegebener Entfernung zum Kopf 56 der Stange 53. Hierbei befindet sich letztere in ihrer linken Anschlagstellung, die erreicht ist, sobald der Kopf 56 der Stange 53 den Anschlagring 57 berührt. In diesem Zustand berührt das rechte Ende der Stange 53 nicht mehr den Mikroschalter 54, dieser öffnet daher und meldet die ordnungsgemäße Positionierung des Werkzeugträgers 6 auf der Halteeinrichtung 4 durch ein Signal.

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Zweckmäßigerweise läßt sich die Berührung der einzelnen Tastkontakte des Werkzeugs 7 mit der zu messenden Werkstückoberfläche durch die LED-Anzeigen 86, wie üblich, optisch sichtbar machen.

Es wird damit deutlich, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Werkzeugwechsel ein völlig automatischer Austausch der einzelnen Werkzeuge ohne Bedienereingriff möglich ist, während zugleich eine äußerst hohe Genauigkeit der Werkzeugpositionierung erreicht wird und damit Wiedereinrichtungs- bzw. Kalibrierungsmaßnahmen des Werkzeugs entfallen. Aufgrund der sehr kompakten Bauweise der Einrichtung, insbesondere des Werkzeugträgers 6, der das Werkzeug aufnimmt, bleibt der vom Werkzeug bestrichene Arbeitsbereich völlig zugänglich.

Es ist offensichtlich, daß die materielle Verwirklichung der vorliegend beschriebenen Erfindung sich sowohl hinsichtlich ihrer Form als auch hinsichtlich der Anordnung der diversen Teile variieren läßt, ohne daß hierdurch der Umfang der eigentlichen Erfindung verlassen würde.

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Claims

DIPL-ING. GUlDO ENGELHARDT PATENTANWALT ".. —..: D.E.A. Digital Electronic Automation S.p.A. - 10024 Moncalieri Patentansprüche :

1. Einrichtung zum automatischen Wechsel von Meßwerkzeugen in einer Meßmaschine, die einen beweglichen Meßarm zur Aufnahme des Meßwerkzeugs aufweist,

gekennzeichnet

durch eine Reihe von Werkzeugträgern, die jeweils eines der Meßwerkzeuge aufnehmen, einen aus dem Werkzeugträger vorstehenden Verbindungszapfen, dessen Achse im wesentlichen mit der des Meß-Werkzeugs zusammenfällt,

einem Satz von drei Lagern, die um die Achse und in einer orthogonal zu dieser liegenden Ebene angeordnet sind,

einem Gestell mit einer Anzahl Halterungen, die je eines der Werkzeugträger aufnehmen, einer am Meßkopf der Meßmaschine zu befestigenden Halteeinrichtung mit einer Reihe vorn liegender Anschlagflächen als Lagerungen für die Lager des Lagersatzes,

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Verbindungseinrichtungen zum Greifen des Verbindungszapfens eines der Werkzeugträger nach entsprechender Bewegung des Maschinenkopfes,
bewegliche Bewegungseinrichtungen zur Aufnahme der Verbindungseinrichtungen sowie zur Bewegung des Werkzeugträgers relativ zum Gehäuse in Richtung der Werkzeugachse, und zwar aus einer ersten Position, in der sich die drei Lager des Lagersatzes in vorgegebener Entfernung von den vorderen Aufnahmeflächen der Werkzeugträger befinden,

sowie einer zweiten Position, in der die eigentlichen Lager sich in Berührung mit den vorderen Aufnahmeflächen befinden, wobei die Bewegung von der ersten in die zweite Position durch mindestens eine Hauptfeder oder ersten Feder steuerbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Bewegungseinrichtung über folgende Elemente verfügt:
eine erste axial bewegliche Büchse am Gehäuse, in derem Inneren die Verbindungseinrichtung angeordnet ist,

einer mit der ersten Büchse starr verbundenen Welle mit einem Bund als Sitz für ein Ende der ersten Feder, deren anderes Ende auf einer Sitzfläche der Halteeinrichtung ruht,

einen Kolben, der unter Einwirkung einer Steuerflüssigkeit in Axialrichtung an der Halteeinrichtung beweglich ist und die Welle in einer Richtung so verschiebt, daß die Bewegungseinrichtung von der genannten ersten in die genannte zweite Position fährt, und daß zwischen dem Kolben und einer Sitzfläche der Halteeinrichtung eine zweite Feder derart angebracht ist, daß sie den Kolben in umgekehrter Richtung zur ersten Bewegungsrichtung führt.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß sie eine koaxial zur genannten Welle verlaufende Stange aufweist, welche in einer Bohrung des Kolbens verstellbar von einer dritten Feder beaufschlagt ist,

wobei die Stange die Welle mechanisch mit einem Schalter verbindet, und zwar derart, daß, wenn die erste Büchse durch Wirkung der ersten Feder in ihre Endstellung in Richtung auf den Kolben bewegt wird, die Stange den Schalter betätigt und damit ein Signal auslöst, das anzeigt, daß der Verbindungszapfen des Werkzeugträügers von der Verbindungseinrichtung nicht erfaßt wurde.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Verbindungszapfen mit einem im wesentlichen zylindrischen Schaft sowie einem Kopf ausgestattet ist,

daß die Verbindungseinrichtung über eine mit der ersten Büchse starr verbundene zweite Büchse verfügt, daß sich in dieser eine Anzahl Kugeln befinden, die in radialen Bohrungen der zweiten Büchse beweglich und so angeordnet sind, daß sie mit dem Kopf derart zusammenwirken, daß letzterer relativ zur zweiten Büchse in seiner Lage arretiert wird, und daß die Radialbewegung der Kugeln durch eine axial verschiebbare Hülse zwischen der ersten sowie der genannten zweiten Büchse steuerbar ist.

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5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Hülse eine konische Oberfläche aufweist, die mit den Kugeln derart zusammenwirkt, daß sich die Kugeln bei Axialverschiebung der Hülse in eine erste Richtung radial auf den Kopf zu bewegen, daß die Axialverschiebung der Hülse in die erste Richtung durch eine vierte Feder, die Axialverschiebung der Hülse in Gegenrichtung jedoch durch Hydraulikflüssigkeit erfolgt, die auf eine Fläche der Hülse einwirkt.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Büchse relativ zur Halteeinrichtung in einer in Längsrichtung beweglichen Kugelbüchse ruht.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Werkzeugträger eine Scheibe mit einer Axialbohrung aufweist, an deren einer Seite der Verbindungszapfen vorsteht und an deren anderer Seite, der ersten gegenüberliegend, eine Büchse mit einem Sitz zur Aufnahme des Meßwerkzeugs befestigt ist, und daß die Lager des Lagersatzes auf der ersten Seite angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Verbindungszapfen am Ende eines elastisch verformbaren, in die Scheibe eingebetteten Schafts angeordnet ist und daß zwischen dem Verbindungszapfen und der Scheibe eine Feder eingesetzt ist, die auf den Verbindungszapfen eine Axialkraft in der Form ausübt, daß der Schaft bei lastfreiem Verbindungszapfen im unverformten Zustand gehalten wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Schaft an einer kleinen Platte befestigt ist, die von einer entsprechenden Aussparung in der Scheibe umschlossen wird, und daß die Scheibe über eine axiale Bohrung verfügt, die den Schaft mindestens teilweise aufnimmt.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gestell eine Anzahl Gabeln aufweist, deren Arme in eine entsprechende Ringnut in der Scheibe des Werkzeugträgers zu dessen Aufnahme eingreifen, daß zwischen einem der Arme und der Scheibe ein Zentrierungsglied angeordnet ist, das die Scheibe in einer vorgegebenen Stellung relativ zur Gabel hält.

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11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

daß die drei Lager des Lagersatzes aus drei Primärrollen bestehen, die teilweise von Sitzen in der Scheibe des Werkzeugträgers aufgenommen werden, daß die Achsen der einzelnen Rollen in Richtung eines Radiuses der Scheibe angeordnet sind, daß der Satz vorderer Lagerflächen der Halteeinrichtung aus Anschlagflächen für den Satz von drei Lagern besteht, enthaltend drei Paar Sekundar-Rollen, die an der Halteeinrichtung befestigt sind,und daß die Achsen der Rollen eines jeden Rollenpaares einen Winkel von unter 180 bilden, und zwar dergestalt, daß eine V-förmige Aufnahmean-Ordnung für je eine der Primärrollen gebildet ist.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Halteeinrichtung im wesentlichen röhrenförmig gestaltet ist und einen vorderen Flansch aufweist, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich ist dem Durchmesser der Scheibe des Werkzeugträgers, daß in dem Flansch eine Ringnut zur Aufnahme eines ersten Teils einer gedruckten Schaltung eingearbeitet ist und aus dieser Schaltung eine Anzahl Tastkontakte zur elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Schaltkreis hervorragen, daß in der Scheibe des Werkzeugträgers eine Ringnut eingearbeitet ist, in der ein zweiter gedruckter Schaltungsteil angeordnet ist, so daß die Enden der Tastkontakte bei Arretierung des Werkzeugträgers auf der Halteeinrichtung mit entsprechenden Feldern des zweiten Platinenteils in Kontakt kommen.

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13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,.

daß der Meßkopf mit mindestens einem Paar Stiften unterschiedlichen Durchmessers versehen ist, die hiervon axial vorstehen, und daß der Werkzeugträger über ein Paar entsprechender Bohrungen zur Aufnahme der Stifte verfügt, so daß der Werkzeugträger relativ zur Halteeinrichtung in einer vorgegebenen Stellung gehalten wird, wenn er an der Halteeinrichtung montiert ist.

14. Einrichtung zur automatischen Durchführung des Meßwerkzeugwechsels an Meßmaschinen, im wesentlichen wie in den beigefügten Zeichnungen beschrieben und dargestellt.

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