DE4035841A1 - Vorrichtung zur auswechselbaren befestigung eines taststiftes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur auswechselbaren Befestigung eines Taststiftes oder einer Taststiftkombination am Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes, bei welcher eine Spanneinrichtung einen Anschlußkörper des Taststiftes oder der Taststiftkombination gegen eine seine Lage bestimmendes Lager am Aufnahmekörper des Tastkopfes zieht.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 01 28 464 A2 ist ein Taststiftwechselhalter bekannt, bei dem die Spanneinrichtung aus einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten be­ steht, dessen Feld dem des Permanentmagneten überlagert ist. Der Anschlußkörper des Taststiftes bzw. der Taststiftkombina­ tion wird durch diese Spanneinrichtung gegen ein seine Lage bestimmendes Lager im Aufnahmekörper am Tastkopf gezogen. Da­ bei besitzt die Aufnahmeeinrichtung ein sogenanntes isostati­ sches Dreipunktlager, gegen das eine aus drei Bauteilen zu­ sammengesetzte Anlageplatte des Taststiftes von der elektro­ magnetischen Spanneinrichtung gezogen wird. Bei einem automa­ tisch gesteuerten Tasterwechsel wird der Elektromagnet mit Gleichstrom beaufschlagt, wodurch ein Magnetfeld entsteht, dessen Betrag etwa dem des eingesetzten Permanentmagneten entspricht, dessen Richtung aber entgegengesetzt ist. Dadurch wird das resultierende Gesamtmagnetfeld nahezu zu Null. Auf­ grund dieser Überlagerung verschwindet die Haltekraft zwi­ schen dem Magneten und der dreigeteilten Platte, wodurch die Taststiftkombination unter Zuhilfenahme von Tellerfedern aus den Aufnahmekörpern gelöst wird.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 11 851 A1 ist be­ reits eine auswechselbare Befestigung eines Taststiftes am Tastkopf einer Koordinatenmeßeinrichtung bekannt, welche sich durch nur wenige und technisch einfache Mittel beim Einsatz einer elektrisch arbeitenden Spanneinrichtung auszeichnet. Der Anschlußkörper des Taststiftes ist topfförmig gestaltet und koaxial unter dem Aufnahmekörper angeordnet. Der An­ schlußkörper nimmt einen am Aufnahmekörper angeschlossenen Stahlring im radialen Abstand zur Zylinderwand des Anschluß­ körpers auf. In den Anschlußkörper ist zentrisch ein Spulen­ körper mit Spulenwicklung eingesetzt, dessen einstückig ange­ setzter oberer Bund stirnseitig den Permanentmagneten trägt und mit seiner Mantelfläche im radialen Abstand zum Stahlring im Anschlußkörper angeordnet ist. Der mit Tastern bestückte Anschlußkörper wird also nur über eine schmale Stirnfläche eines Stahlringes gehalten, der mit dem Aufnahmekörper des Tastkopfes durch Schrauben befestigt ist.

Das deutsche Gebrauchsmuster G 84 19 749 U1 offenbart eine Wechsel-Kupplung zum präzisen manuellen oder rechnergesteuer­ ten Auswechseln von Tastarmen, Tastarmgruppen oder von Werk­ zeugen. Bei dieser Wechsel-Kupplung sind die beiden zu ver­ bindenden Kupplungsteile an drei Stellen mittels kugelförmiger Elemente in drei V-förmige Nuten eingerastet, deren Winkelhalbierende vorzugsweise in der Ebene durch die drei Kugelmittelpunkte liegen. Die Lage der beiden Kupplungs­ teile sind zueinander gesichert durch eine zusätzliche kalot­ ten- oder kegelförmige Vertiefung in einer der drei Nuten so­ wie durch Federung einer Auflagerstelle in der genannten Ebene.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 03 031 A1 ist schließlich noch eine verwandelbare Vorrichtung zur Halterung und Positionierung von Körpern, insbesondere von mittels ei­ ner Meßvorrichtung zu vermessenden Teilen bekannt. Die um­ rüstbaren Elemente dieser Vorrichtung besitzen eine rohrför­ mige Hülle, die mittels eines durch pneumatischen Auftrieb beaufschlagbaren Fußes bewegbar sind, sowie eine Stange, die innerhalb der rohrförmigen Hülle axial bewegbar ist, und auf deren oberem Abschnitt die genannten Einrichtungen zur Stüt­ zung und Positionierung fixierbar sind.

Koordinatenmeßgeräte stellen einen derzeit hohen Stand in der Längenmeßtechnik dar. Sie zeichnen sich durch Flexibilität, universelle Einsatzmöglichkeiten und hohe Genauigkeiten aus. Eine wesentliche Forderung an Meßgeräte dieser Art in flexi­ blen Fertigungssystemen ist die Möglichkeit des automatischen Messens eines breiten Teilespektrums. Dies kann bei Koordina­ tenmeßgeräten nicht ausschließlich nur mit einem einzigen universellen Meßtaster durchgeführt werden, so daß ein auto­ matischer Tasterwechsel erforderlich wird. An solche Taster­ wechseleinrichtungen bestehen die Forderungen, daß eine aus­ reichend große Zahl von Meßtastern bereitgestellt wird, daß eine Einschränkung des Meßbereiches des Koordinatenmeßgerätes nicht erfolgt, daß eine Kollision zwischen dem Koordinaten­ meßgerät und der Tasterwechseleinrichtung vermieden wird und die Ansteuerung schließlich aus dem Meßprogramm heraus er­ folgt.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik und den vor­ zitierten Forderungen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche das Wechseln eines Taststiftes oder einer Taststiftkombination am Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes auf eine technisch an­ dere Weise und dazu mit einfachen Mitteln problemlos gewähr­ leistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine pneumatisch arbeitende Spanneinrichtung vorgesehen ist, wel­ che zwischen dem Anschlußkörper des Taststiftes oder der Taststiftkombination und dem Aufnahmekörper im Tastkopf einen Unterdruck erzeugt, der als Haltekraft wirkt. Dabei kann eine den Unterdruck erzeugende Vakuumpumpe vorgesehen sein, die mittels einer Unterdruckleitung mit dem Aufnahmekörper im Tastkopf verbunden ist, wobei in die Unterdruckleitung ein steuerbares Lüftungsventil eingesetzt ist. Zwischen der Va­ kuumpumpe und dem Lüftungsventil kann ein elektrisch arbei­ tendes Sperrventil eingesetzt sein.

In Ausbildung der Erfindung kann der Aufnahmekörper oder der Anschlußkörper des Taststiftes oder der Taststiftkombination als Saugnapf ausgebildet sein. Ferner kann der Aufnahmekörper und/oder der Anschlußkörper des Taststiftes oder der Tast­ stiftkombination als Platte, Scheibe oder dgl. ausgebildet sein. Schließlich kann der Aufnahmekörper fest mit einer Aus­ lenkmechanik des Tasters oder der Taststiftkombination ver­ bunden sein.

Während die bekannten Konstruktionen auf magnetischer und elektromagnetischer Basis arbeiten, welche als Nachteil die thermische Einwirkung auf einen Taster und ferner als weite­ ren Nachteil einen Restmagnetismus beim Ablegen des Taststif­ tes aufweisen, arbeitet das erfindungsgemäße Taststiftwech­ selsystem pneumatisch. Dies bedeutet, daß die notwendige Hal­ tekraft zwischen dem Taster bzw. der Taststiftkombination durch einen Unterdruck erzeugt wird. Dieser Unterdruck wird durch eine Vakuumpumpe hergestellt, bei deren Ausfall mittels eines elektrischen Sperrventils die Haltekraft über einen ge­ wissen Zeitraum erhalten bleibt. Die Formschlüssigkeit der zueinanderliegenden Platten, die für die Torsionssicherheit notwendig ist, wird durch allgemein bekannte Konstruktionen wie beispielsweise Kugeln und Rollen oder ähnlichen konstruk­ tiven Elementen gewährleistet. Die verschiedenen Taststift­ kombinationen werden in einem an dem Meßgerät angebrachten Taststiftmagazin aufbewahrt. Zum Ablegen einer Taststiftkom­ bination in ein Magazin wird die Unterdruckleitung zum Wechs­ ler über ein elektrisches Ventil belüftet.

In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur auswechselbaren Befesti­ gung eines Taststiftes am Tastkopf eines Ko­ ordinatenmeßgerätes in schematischer und stark vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 den Anschlußkörper des Taststiftes und den Auf­ nahmekörper in ebenfalls stark vereinfachter Darstellung.

In einem Tastkopf 1 eines nicht näher dargestellten Koordina­ tenmeßgerätes bekannter Bauart befindet sich eine Auslenkme­ chanik 2, welche es einem Taststift oder einer Taststiftkom­ bination 3 erlaubt, bei Antasten an ein Meßobjekt aus seiner Ruhelage heraus auszulenken. Durch dieses Auslenken des Tast­ stiftes oder der Taststiftkombination 3 wird im Regelfall ein elektrisches Signal ausgelöst, welches den gerade eingenomme­ nen Verfahrweg des Tastkopfes des Koordinatenmeßgerätes stoppt und den angetasteten Meßwert festhält und auswertet.

Mit dieser Auslenkmechanik 2 ist ein Aufnahmekörper 4 in Form einer Platte fest verbunden. Diese Platte bzw. der Aufnah­ mekörper 4 stehen mit einer Unterdruckleitung 5 in Verbin­ dung, welche von einer Vakuumpumpe 6 ausgeht. Zwischen der Vakuumpumpe 6 und dem Tastkopf 1 sind in der Unterdrucklei­ tung 5 ein elektrisches Sperrventil 7 und ein elektrisches Lüftungsventil 8 eingebaut.

Der Taststift oder die Taststiftkombination 3 besitzt einen Anschlußkörper 9, welcher in dem dargestellten Beispiel eben­ falls plattenförmig gestaltet ist.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, kann der Aufnah­ mekörper 4 am Tastkopf statt der plattenförmigen Gestaltung auch als Saugnapf 10 ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Anschlußkörper 9 des Taststiftes oder der Taststiftkombi­ nation 3 wiederum als Platte 9 gestaltet sein.

Die Taststiftkombination weist mehrere Tastarme 11 mit an den Enden angeordneten Tasterkugeln 12 auf.

Der Taststift bzw. die Taststiftkombination 3 lagert in übli­ cher Weise in einem bekannten Magazin (nicht dargestellt) ei­ nes Koordinatenmeßgerätes. Um diese Taststiftkombination 3 von dem Tastkopf 1 aufnehmen zu können, wird der Aufnahmekör­ per 4 rechnergesteuert über den Anschlußkörper 9 gefahren. Der Aufnahmekörper 4 wird in Auflage auf den Anschlußkörper 9 gebracht. Sodann wird durch die Vakuumpumpe 6 über die Unter­ druckleitung 5 zwischen dem Aufnahmekörper 4 und dem An­ schlußkörper 9 ein Vakuum hergestellt, was durch entspre­ chende Ausbildung der Oberflächen der zueinander angeordneten Bauteile, nämlich des Aufnahmekörpers 4 und des Anschlußkörpers 9, möglich ist. Der zwischen dem Aufnahmekörper 4 und dem Anschlußkörper 9 erzielte Unterdruck dient somit als Hal­ tekraft zwischen dem Tastkopf 1 und der Taststiftkombination 3.

Die Formschlüssigkeit zwischen den plattenförmigen Elementen 4 und 9 oder zwischen dem Saugnapf 10 und der Platte 9. die für die Torsionssicherheit nötig ist, wird durch an sich be­ kannte Konstruktionen mit Kugelelementen, Rollen oder ähnli­ chen konstruktiven Elementen gewährleistet.

Um einen Taststift oder eine Taststiftkombination 3 in ein Magazin ablegen zu können, wird die Unterdruckleitung 5 rech­ nergesteuert kurzzeitig über ein elektrisches Ventil 8 belüf­ tet. Damit wird das Vakuum als Haltekraft aufgehoben und die Taststiftkombination 3 vom Tastkopf 1 gelöst.

Bei einem Ausfall der Vakuumpumpe 6 während des Meßbetriebes wird mittels eines elektrischen Sperrventiles 7 in der Unter­ druckleitung 5 die Haltekraft zumindest über einen gewissen Zeitraum aufrechterhalten.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur auswechselbaren Befestigung eines Tast­ stiftes oder einer Taststiftkombination am Tastkopf ei­ nes Koordinatenmeßgerätes, bei welcher eine Spannein­ richtung einen Anschlußkörper des Taststiftes oder der Taststiftkombination gegen ein seine Lage bestimmendes Lager am Aufnahmekörper des Tastkopfes zieht, dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatisch arbeitende Spanneinrichtung vor­ gesehen ist, welche zwischen dem Anschlußkörper (9) des Taststiftes (3) oder der Taststiftkombination und dem Aufnahmekörper (4, 10) im Tastkopf (1) einen Unterdruck erzeugt, der als Haltekraft wirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Unterdruck erzeugende Vakuumpumpe (6) vorge­ sehen ist, die mittels einer Unterdruckleitung (5) mit dem Aufnahmekörper (4) im Tastkopf (1) verbunden ist, wo­ bei in die Unterdruckleitung (5) ein steuerbares Lüf­ tungsventil (8) eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vakuumpumpe (6) und dem Lüftungsventil (8) ein elektrisch arbeitendes Sperrventil (7) einge­ setzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (4, 10) oder der Anschlußkörper (9) des Taststiftes (3) oder der Taststiftkombination als Saugnapf (10) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (4) und/oder der Anschlußkörper (9) des Taststiftes (3) oder der Taststiftkombination als Platte, Scheibe oder dergleichen ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (4) fest mit einer Auslenkmecha­ nik (2) des Tasters (3) oder der Taststiftkombination verbunden ist.