DE4126532A1 - Koordinatenmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmeßgerät zur Ver­ messung von Werkstücken in drei Dimensionen, mit einer horizontalen Bezugsfläche für einen Meßwertaufnehmer, der einen vertikal verfahrbaren Tastarm mit Sensor trägt.

Derartige Koordinatenmeßgeräte sind beispielsweise in der Ausgestaltung bekannt, daß ein Meßwertaufnehmer auf einem Drehtisch angeordnet wird, wobei ein in vertika­ ler Richtung verfahrbarer Tastarm einen Taster bzw. Sensor trägt, der in einer Richtung senkrecht dazu be­ wegbar ist. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich der Nachteil, daß die Achse des Meßwertaufnehmers nicht im­ mer senkrecht zur Koordinaten-Bezugsfläche gehalten werden kann. Die Achse verlagert sich vielmehr mit der Höhen- und/oder der seitlichen Bewegung des Tasters mehr oder weniger stark aus der Z-Achse heraus, so daß genaue Koordinatenmessungen insbesondere bei größeren Werkstücken nur nach mehrfacher Justierung durchgeführt werden können.

Es sind andererseits Koordinatenmeßgeräte der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen der Meßwertaufneh­ mer auf Führungsbahnen läuft, deren Anordnung in vorbe­ stimmter Lagebeziehung zur Koordinaten-Bezugsfläche steht. Dies führt allerdings häufig dazu, daß das Me­ ßergebnis durch die Verformung der Führungsbahn leicht verfälscht wird, weil diese Führungsbahnen bei Bewegung des Meßwertaufnehmers oder bei Bewegung der Führungs­ bahn selbst mechanisch verhältnismäßig stark belastet sind und dementsprechend einer wandernden Verformung unterliegen. Die Meßgenauigkeit des Koordinatenmeßge­ räts ist dementsprechend abhängig von der jeweiligen Position des Meßwertaufnehmers und es wird darüber hin­ aus der Meßkreis negativ beeinflußt. Zudem bedarf es zur Herstellung der Grundgenauigkeit eines derart aufgebauten Koordinatenmeßgerätes aufwendiger Justagen sämtlicher Füh­ rungsbahnen zueinander.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Koordinatenmeßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, dessen Aufbau eine kostengünstige Her­ stellung und gleichzeitig die Vermessung selbst großer Werkstücke mit hoher Genauigkeit und guter Zugänglich­ keit und Bedienbarkeit des Geräts ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird der Meßwertaufnehmer während des gesamten Meßvorgangs gleichbleibend und vorzugsweise vollflächig auf der Basisplatte des Koordinatenmeßge­ räts abgestützt, die dadurch als mechanische Stütz- und Führungsfläche für den vorzugsweise säulenartigen Meß­ wertaufnehmer fungiert. Die Basisplatte ist kostengün­ stig massiv und genau herzustellen, so daß eine hoch­ genau gefertigte Bezugs-Koordinatenfläche geschaffen wird, die unmittelbar die Referenzfläche für die Posi­ tion des Tastarms mit Sensor bzw. Taster bildet. An der Basisplatte ist darüber hinaus eine Zwangsführung in zumindest einer Koordinatenrichtung ausgebildet, mit der sichergestellt wird, daß der Meßwertaufnehmer wäh­ rend der Verschiebung auf der Basisplatte parallel zu sich selbst verschoben wird und keine rotatorische Be­ wegung ausführt. Dies wiederum hat zur Folge, daß ein am Tastarm angebrachter Sensor bei Verschiebung des Meßwertaufnehmers ausschließlich Bewegungen parallel zur Basisplatte ausführt, so daß seine Position in Z- Richtung allein anhand eines vorzugsweise am Meßwert­ aufnehmer angebrachten Linearmaßstabes und seine Posi­ tion in den beiden anderen Koordinaten anhand der Koor­ dinaten des Meßwertaufnehmers in Bezug zur Basisplatte bestimmbar ist. Dabei entfallen erfindungsgemäß Bewe­ gungen von mechanisch belasteten Führungsbahnen, die bislang den Meßkreis negativ beeinflußt haben, wodurch die Meßgenauigkeit zusätzlich angehoben werden kann. Durch die unmittelbare Abstützung des Meßwertaufnehmers direkt auf der ebenen Basisplatte müssen die Zwangsfüh­ rungen für den Meßwertaufnehmer lediglich für die Kräfte ausgelegt werden, die zur Beschleunigung des Meßwertaufnehmers erforderlich sind. Die Zwangsführun­ gen können dementsprechend in einer verhältnismäßig leichten Konstruktion ausgeführt sein. Die vorgesehene Zwangsführung in zumindest einer Koordinatenrichtung, vorzugsweise in zwei Koordinatenrichtungen, führt dar­ über hinaus zu dem weiteren Vorteil, daß der Tastarm während einer Messung relativ zur Z-Säule horizontal nicht mehr verstellt werden muß, so daß auch Lastände­ rungen und damit verbundene Änderungen der Tastarmdurchbiegung, die bei horizontal beweglichen Tast­ armen in Abhängigkeit von der Kragweite zu Meßabwei­ chungen führten, vollständig entfallen. Auch die Bela­ stungsverhältnisse an der Stütz- und Führungsfläche für den Meßwertaufnehmer bleiben folglich während des ge­ samten Meßvorgangs konstant, so daß Nachjustierungen entbehrlich werden. Auf diese Weise wird erfindungsge­ mäß ein neuer Aufbau des Koordinatenmeßgeräts geschaf­ fen, bei dem die Koordinaten-Bezugsfläche und die Z- Achse ausschließlich von der Lage einer einzigen Basis­ fläche, nämlich von der Oberfläche der Basisplatte me­ chanisch bestimmt werden.

Erfindungsgemäß stützt sich der Meßwertaufnehmer vor­ zugsweise in Form einer sich in Richtung der Z-Achse erstreckenden Säule auf der ebenen Basisplatte unmit­ telbar ab. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, die Ver­ tikalkräfte über Luftlager aufzunehmen, die eine exakte Parallelverschiebung mit konstantem Lagerspalt ermögli­ chen.

Die Zwangsführung des Meßwertaufnehmers kann unter­ schiedlich ausgeführt sein. Der Meßwertaufnehmer kann beispielsweise in zwei Koordinatenrichtungen zwangsge­ führt sein (Anspruch 2), es ist jedoch auch möglich, den Meßwertaufnehmer in lediglich einer Koordinaten­ richtung zwangszuführen und die weitere Bewegungskoor­ dinate in der Koordinaten-Bezugsfläche durch eine defi­ nierte translatorische Führung eines Werkstückträgers bereitzustellen, der sich ebenfalls - in gleicher Weise wie der Meßwertaufnehmer - unmittelbar auf der Basis­ platte abstützt, die damit eine weitere mechanische Führungsfläche für den Werkstückträger bildet. Diese Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruchs 3.

Es ist auch möglich, einem neben dem Meßwertaufnehmer angeordneten Werkstückträger entweder einen rotatori­ schen Bewegungsfreiheitsgrad um eine vertikale Achse (Z-Achse) oder einen kombinierten translatorischen und rotatorischen Bewegungsfreiheitsgrad gemäß Anspruch 5 zu geben, wobei auch in diesem Fall dafür gesorgt ist, daß sich der Werkstückträger während der gesamten, de­ finiert geführten Bewegung unmittelbar auf der Basis­ platte abstützt. Durch die erfindungsgemäße Einbindung des sich neben dem Meßwertaufnehmer auf der Basisfläche vertikal abstützenden und horizontal definiert ver­ schiebbaren Werkstückträgers eignet sich das erfin­ dungsgemäße Koordinatenmeßgerät auch zur Messung großer Werkstücke, obgleich es verhältnismäßig klein gebaut und kostengünstig herstellbar ist. Darüber hinaus er­ gibt sich eine gute Zugänglichkeit und Bedienbarkeit des Koordinatenmeßgeräts.

Durch die Übertragung einer Führungsbewegung entlang einer Meßkoordinate an einen Werkstückträger ergibt sich darüber hinaus der der weitere Vorteil, daß der Meßwertaufnehmer in der Horizontalebene lediglich noch in einer Richtung translato­ risch bewegt werden muß. Dadurch entfallen mechanisch auf­ wendige Vorrichtungen zur stabilen Führung in sich kreuzen­ den Achsen.

Schließlich führt die unmittelbare Lagerung des Werk­ stückträgers auf der Basisplatte zu einem gegenüber herkömmlichen Drehtischen einfacheren Aufbau, ohne ein aufwendiges stabiles Gehäuse für die Lagerung vorzusehen. Darüber hinaus liegt durch die flächige Ab­ stützung des Werkstückträgers dann, wenn dem Werkstück­ träger ein rotatorischer Bewegungsfreiheitsgrad gegeben wird, die Lage der Drehachse definiert und exakt senk­ recht zur X-Y-Ebene des Koordinatenmeßgeräts fest. Auf­ wendige Justagearbeiten zur Ausrichtung einer Drehachse können dadurch entfallen.

Im übrigen ist im Rahmen der Tragfähigkeit des Werkstückträgers die Achsausrichtung der Drehbewegung von der Exzentrizität der auf dem Werkstückträger ruhenden Last unabhängig, wodurch es gelingt, die meßtechnische Genauigkeit ohne großen mechanischen Aufwand für den drehenden Werkstückträger zu ver­ wirklichen. So genügt aufgrund der konstanten Stellung der Drehachse zur horizontalen X-Y-Ebene, d. h. zur von der Basisplatte ausgebildeten Koordinaten-Bezugsfläche, zum Einmessen der Drehachse eine einfache Umschlagmessung in lediglich einer Höhe. Darüber hinaus können Winkelabweichungen zwischen der senkrechten Z- Achse und der waagerechten X-Y-Ebene leicht durch Einmessen der Werkstückträgerachse in zwei unterschiedlich hoch liegenden Ebenen festgestellt werden. Auch die Justierung des Koordinatenmeßgeräts kann mit derselben Methode sehr einfach überwacht wer­ den.

Auch für die Abstützung des Werkstückträgers ist es von Vorteil, Luftlager zu verwenden. Die direkte Abstützung des Werkstückträgers auf der Basisplatte führt dazu, daß sich die Neigung des Werkstückträgers relativ zur Basisplatte, die sich aus der werkstückbedingten Last­ verteilung und den individuellen Eigenschaften der ein­ zelnen Lager ergibt, wegen der unveränderten vertikalen Belastung auch während translatorischer oder rotatori­ scher Bewegungen des Werkstückträgers nicht mehr än­ dert. Ein auf dem Werkstückträger befindliches Werk­ stück wird dementsprechend bei beliebiger horizontaler Bewegung des Werkstückträgers immer um eine zur Basis­ platte senkrechte Achse bewegt und bleibt in der Höhe relativ zur Basisplatte unverändert.

Die Zwangsführung des Werkstückträgers erfolgt ebenso wie diejenige des Meßwertaufnehmers derart, daß die Führungskräfte ausschließlich in einer horizontalen Ebene angreifen und dementsprechend kein Stützmoment verursachen, welches das Meßergebnis verfälschen könnte.

Eine zusätzliche Anhebung der Meßgenauigkeit ergibt sich dann, wenn der höhenverstellbare Tastarm gemäß An­ spruch 30 derart mit einem Gegengewicht gekoppelt ist, daß unabhängig von der Höhenstellung die vertikalen La­ gerkräfte zwischen Z-Säule und Basisplatte konstant bleiben.

Vorzugsweise wird die Zwangsführung des Meßwertaufneh­ mers und/oder des Werkstückträgers von einer Kreuz­ schlittenführung oder einer Parallelogrammlenkerführung gebildet.

Jeder Koordinate ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Linearmaßstab zugeord­ net, wodurch die Stellung des Meßwertaufnehmers in der X-Y-Ebene und die Höhenlage des Tasters über der Be­ zugsplatte eindeutig festlegbar und bestimmbar ist. Wenn darüber hinaus auch im Bereich der Zwangsführungen für den Werkstückträger Maßstäbe in Form von Linearmaß­ stäben oder Winkelgebern vorgesehen sind, läßt sich die Lage des Meßwertaufnehmers bzw. des am Tastarm ange­ brachten Sensors relativ zu einem auf dem Werkstückträ­ ger stabil aufgelegten Werkstück reproduzierbar berech­ nen bzw. rückrechnen.

Die Position des Werkstückträgers und/oder des Meßwertaufnehmers kann entweder in vorbe­ stimmten Schrittweiten, d. h. in diskreten Stellungen oder analog, d. h. kontinuierlich erfaßt werden. Bei Erfassung der Positionen in diskreten Lagen finden vor­ zugsweise mechanische Rasteinrichtungen gemäß den An­ sprüchen 8 bzw. 14 Anwendung. Auf diese Weise wird das Vermessen von geometrischen Kurven auf einem Werkstück stark vereinfacht.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausfüh­ rungsform des Koordinatenmeßgeräts;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Koordinaten­ meßgeräts;

Fig. 3 die Draufsicht gemäß III in Fig. 2;

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht ei­ ner dritten Ausführungsform des Koordina­ tenmeßgeräts;

Fig. 5 die Ansicht entsprechend V in Fig. 4;

Fig. 6 die Ansicht gemäß VI in Fig. 4;

Fig. 7 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht ei­ ner vierten Ausführungsform des Koordina­ tenmeßgeräts;

Fig. 8 die Ansicht gemäß VIII in Fig. 7;

Fig. 9 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht ei­ ner fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 die Ansicht gemäß X in Fig. 9;

Fig. 11 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer sechsten Ausführungsform des Koordinaten­ meßgeräts; und

Fig. 12 die Ansicht gemäß XII in Fig. 11.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 20 ein Koordina­ tenmeßgerät zur Vermessung von Werkstücken in drei Di­ mensionen bezeichnet, das im wesentlichen aus zwei hauptsächlichen Komponenten besteht, nämlich einer mas­ siven Basisplatte 22 und einem darauf ruhenden Meßwert­ aufnehmer 24 in Form einer Säule, deren Achse sich in Z-Koordinatenrichtung erstreckt. Mit 26 ist eine Stütz- und Führungsfläche der Basisplatte 22 bezeichnet, die die X-Y-Koordinatenebene des Koordinatenmeßgeräts auf­ spannt.

Der Meßwertaufnehmer 24 stützt sich über Luftlager 28 unmittelbar auf der ebenen Basisplatte 22 ab und er weist eine vertikale Führung 30 für einen Schlitten 32 auf, der einen horizontalen Tastarm 34 mit Taster bzw. Sensor 36 trägt. Der Führung 30 ist ein Linearmaßstab 38 zugeordnet, über den die Z-Koordinate des Tasters über der X-Y-Ebene 40 ablesbar ist.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Koordinatenmeßgerät ist, daß der säulenartige Meßwertaufnehmer 24 auf der im wesentlichen durchgehenden, d. h. vollständig plan ausgebildeten Stütz- und Führungsfläche 26 derart zwangsgeführt ist, daß der Meßwertaufnehmer parallel zu sich selbst in der Horizontalebene 40 verschoben wird. Der Taster 36 kann auf diese Weise jede X-Y-Koordinate anfahren, ohne daß eine Horizontalverschiebung des Ta­ starms 34 bzw. des Tasters 36 erforderlich wird. Dementsprechend bleiben auch die Belastungsverhältnisse im Bereich der Schnittstelle zwischen Meßwertaufnehmer 24 und Stütz- und Führungsfläche 26 während des Abfah­ rens der gesamten X-Y-Ebene konstant, so daß Nachju­ stierungen des Koordinatenmeßgeräts selbst beim Abfah­ ren großer Werkstücke nicht mehr erforderlich sind.

Um die Vertikalbelastungen im Bereich der Luftlager 28 auch dann nicht zu beeinflussen, wenn der Tastarm 34 in vertikaler Richtung (entlang der Z-Achse) bewegt wird, ist dem Tastarm 34 bzw. dem Schlitten 32 ein in Fig. 1 nicht näher bezeichnetes Gegengewicht zugeordnet, das bei Bewegung des Schlittens 32 so bewegt wird, daß sich auch bei Änderung der Höhenstellung des Tastarms eine stets gleichmäßige Belastung der vertikalen Lager 28 einstellt. Während der Messung können dementsprechend keine Winkelveränderungen zwischen Z-Achse und der X-Y- Koordinatenebene 40 auftreten.

Die Zwangsführung unter Verhinderung einer Verdrehbewe­ gung des säulenartigen Meßwertaufnehmers 24 um die Hochachse kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. In der einfachsten Ausgestaltung, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist eine Linearführung entlang einer ersten Koordinate X vorgesehen. Diese Ausführungsform wird nachfolgend näher erläutert, wobei diejenigen Kom­ ponenten, die den Bauteilen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entsprechen, mit Bezugszeichen versehen sind, denen eine "1" vorangestellt ist. Auf diese überein­ stimmenden Komponenten wird nicht mehr näher eingegan­ gen.

Man erkennt aus den Darstellungen gemäß Fig. 2 und 3, daß der säulenartige Meßwertaufnehmer 120 im Quer­ schnitt quadratisch ist, wobei die Luftlager 128 im Be­ reich der Ecken des Grundflächenquadrats vorgesehen sind. Mit dem Bezugszeichen 142 ist eine Vertiefung in der Basisplatte 122 bezeichnet, die als Führung für den Meßwertaufnehmer 124 in X-Richtung dient. Zu diesem Zweck trägt der Meßwertaufnehmer 124 bodenseitig einen Führungskörper 144, über den mittels Lager 146 die Füh­ rungskraft auf den Meßwertaufnehmer 124 übertragen wer­ den kann.

Mit dem Bezugszeichen 148 ist ein Linearmaßstab be­ zeichnet, der in der Vertiefung 142 angeordnet ist und die Lagemessung des Meßwertaufnehmers 124 in der X-Ko­ ordinate ermöglicht.

Dem Vertikalschlitten 132 des Meßwertaufnehmers 124 können nicht näher dargestellte mechanische Rastein­ richtungen zugeordnet sein, so daß der Schlitten 132 in diskreten Höhenlagen stabilisierbar ist.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine dritte Ausführungsform des Koordinatenmeßgeräts gezeigt, die sich von der Aus­ führungsform gemäß Fig. 2 und 3 dadurch unterscheidet, daß der Meßwertaufnehmer in zwei Koordinatenrichtungen zwangsgeführt ist. Auch bei dieser Ausführungsform sind diejenigen Komponenten des Koordinatenmeßgeräts, die mit den Bauteilen der zuvor beschriebenen Varianten vergleichbar sind, mit Bezugszeichen versehen, denen eine "2" vorangestellt ist.

Das Koordinatenmeßgerät 220 hat wiederum einen Meßwer­ taufnehmer 224, der auf einer Basisplatte 222 parallel zu sich selbst verschiebbar ist. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist eine Kreuzschlittenführung vorgese­ hen, die folgendermaßen aufgebaut ist:
Die Basisplatte 222 weist zwei sich in Y-Richtung rand­ seitig erstreckende Vertiefungen 250, 252 auf, in denen ein portalartiger Führungswagen 254 über Lager 256 ge­ führt ist. Mit 258 ist eine Doppeltraverse bezeichnet, die sich in X-Richtung erstreckt und mit nicht näher dargestellten Führungsflächen des Meßwertaufnehmers 224 zusammenwirkt. Zumindest in einer der Vertiefungen 250, 252 ist wiederum ein Linearmaßstab 260 angeordnet. Ebenso ist der Traverse 258 ein Linearmaßstab 262 zuge­ ordnet, so daß über die Maßstäbe 260, 262 die X-Y-Posi­ tion des Meßwertaufnehmers 224 und über den Linearmaß­ stab 238 die Z-Koordinate des Tasters 236 ablesbar ist.

Auch bei dieser Ausführungsform wird der Meßwertaufneh­ mer 224 unter ständiger und gleichmäßiger Abstützung über die Luftlager 228 planparallel auf der mechani­ schen Führungs- und Stützfläche 226 verschoben, wobei sich durch die Einwirkung der Führung eine Parallelver­ schiebung des Meßwertaufnehmers 224 zu sich selbst un­ ter Konstanthaltung der Belastungsverhältnisse im Be­ reich der Stützfläche ergibt. Dabei wird die definierte translatorische Bewegung des Meßwertaufnehmers 224 so vorgenommen, daß die Führungskräfte in einer ho­ rizontalen Ebene angreifen, so daß kein die Abstüt­ zungsverhältnisse beeinflussendes Stützmoment verur­ sacht wird.

Eine weitere Ausführungsform des Koordinatenmeßgeräts, die sich durch eine vereinfachte Kinematik im Bereich des Meßwertaufnehmers auszeichnet, ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Bei dieser Variante erfolgt eine Aufteilung der Bewegungen in den Koordinatenrichtungen X und Y auf den Meßwertaufnehmer 324 einerseits und auf einen Werkstückträger 364 andererseits, der die Form einer Rechteckplatte hat. Für den Meßwertaufnehmer 324 ist eine Führung 365 in Y-Richtung vorgesehen, wobei auch dieser Führung ein Linearmaßstab 366 zugeordnet ist.

Der Werkstückträger 364 stützt sich über Luftlager 367 unmittelbar auf der Stütz- und Führungsfläche 326 ab und hat eine Führung 368 in X-Richtung. Die Führung 368 ist wiederum als Vertiefung in der Basisplatte 322 aus­ gebildet, in deren Grund ein weiterer Linearmaßstab 369 angeordnet ist. Über die Linearmaßstäbe 338, 366 und 369 lassen sich bei Kenntnis der Relativlage des Ta­ sters 336 zu einer Bezugskante des Meßwertaufnehmers 324 bzw. bei Kenntnis eines Maßes M die Momentankoordi­ naten des Tasters 336 ständig ablesen. Auch bei dieser Variante können den einzelnen Bewegungs- bzw. Führungs- Freiheitsgraden wiederum mechanische Rasteinrichtungen zugeordnet sein, so daß die betreffenden beweglichen Teile wie Schlitten 332, Meßwertaufnehmer 324 bzw. Werkstückträger 364 beim Meßvorgang zeitweilig arre­ tiert bleiben können.

Die weitere Variante gemäß den Fig. 9, 10 unter­ scheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 7, 8 dadurch, daß einem Werkstückträger ein rotatorischer Bewegungsfreiheitsgrad PHI und daß dem Meßwertaufnehmer 424 wiederum eine Zwangsführung in zwei Koordinaten­ richtungen X und Y gegeben wird. Die Führung ist dabei wiederum von einer Kreuzschlittenführung gebildet, wie sie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis 6 be­ reits beschrieben worden ist. Es soll deshalb an dieser Stelle auf diese Art der Führung nicht mehr näher ein­ gegangen werden. Diejenigen Komponenten der Führung, die den Bauteilen der Führung gemäß den Fig. 4 bis 6 entsprechen, sind mit Bezugszeichen versehen, denen an­ stelle der "2" eine "4" vorangestellt ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 9, 10 ist der Werk­ stückträger 470 von einer Kreisscheibe gebildet, die sich über Luftlager 471 wiederum unmittelbar auf der Stütz- und Führungsfläche 426 der Basisplatte 422 ab­ stützt. Zur Führung um eine Rotationsachse, die auf der Stütz- und Führungsfläche 426 senkrecht steht, ist in der Basisplatte 424 eine kreisförmige Vertiefung 472 vorgesehen, in die ein Führungsfortsatz 473 unter Zwi­ schenschaltung einer Lagerung 474 eingreift. Mit 475 ist ein im Grund der kreisförmigen Vertiefung 472 ange­ ordneter Winkelgeber bezeichnet, über den die Relativ- Drehlage der Kreisscheibe 470 in bezug zum Meßwertauf­ nehmer 424 bestimmbar ist. Der Winkelgeber kann mit me­ chanischen Rasteinrichtungen kombiniert sein, um die Kreisscheibe 470 in ausgewählten Positionen relativ zum Meßwertaufnehmer 424 feststellen zu können.

Durch die Lagerung der Kreisscheibe 470 unmittelbar auf der Basisplatte 424 ergibt sich ein gegenüber herkömm­ lichen Drehtischen einfacherer Aufbau, wobei ohne auf­ wendige mechanische Bearbeitung der Kreisscheibe 470 die Ausrichtung der Drehachse senkrecht zur X-Y-Ebene des Koordinatenmeßgeräts automatisch sichergestellt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Werkstückträger in Form der Kreisscheibe 470 orts­ fest in der Basisplatte 424 drehbar gelagert. Die in den Fig. 11 und 12 gezeigte Ausführungsform hat die Besonderheit, daß der Werkstückträger, der ebenfalls wiederum in Form einer Kreisscheibe 570 ausgeführt ist, zusätzlich eine translatorische Führung in Y-Richtung erhält. Diese Ausführungsform soll nachfolgend näher beschrieben werden:
Die Kreisscheibe 570 stützt sich erneut über Luftlager 571 unmittelbar auf der Stütz- und Führungsfläche 526 der Basisplatte 522 ab. Die Führung zur Ermöglichung des rotatorischen Freiheitsgrades PHI erfolgt durch eine kreisförmige Ausnehmung in einer portalartig ausgestalteten Führungsplatte 581, die über seitliche Wangen 582 unter Zwischenschaltung von Luftlagern 583 in Y-Richtung längs der Basisplatte 522 geführt ist. Dieser Führungsbewegung ist ein Linearmaßstab 584 zuge­ ordnet. Mit 585 sind Lager bezeichnet, die zwischen der kreisförmigen Ausnehmung 580 und dem Außenumfang der Kreisscheibe 570 angeordnet sind.

Ein Winkelgeber 586 ist auf der Kreisscheibe 570 ange­ bracht, so daß die Relativ-Winkellage der Kreisscheibe 570 in bezug zur X-Y-Ebene und zum Meßwertaufnehmer 524 ablesbar ist. Mit 587 ist eine an der Führungsplatte 581 angebrachte Referenzmarke bezeichnet.

Aufgrund der Linearführung des Werkstückträgers 570 entlang der Koordinatenachse Y benötigt der Meßwertauf­ nehmer 524 lediglich noch eine Führung in einer trans­ latorischen Richtung, nämlich entlang der X-Achse. Insofern kann bezüglich der Ausbildung der Linear­ zwangsführung des Meßwertaufnehmers 524 auf die Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 2, 3 Bezug genommen werden. Die­ jenigen Bauteile der Führung, die mit den Komponenten der Ausführungsform gemäß Fig. 2, 3 identisch sind, sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, denen anstelle der "1" eine "5" vorangestellt ist.

Auch bei dieser Ausführungsform können den einzelnen Maßstäben 538, 548, 584 und 586 mechanische Rastein­ richtungen zugeordnet werden, um einen Freiheitsgrad für bestimmte Meßvorgänge zu blockieren.

Claims (30)

1. Koordinatenmeßgerät zur Vermessung von Werkstücken in drei Dimensionen, mit einer horizontalen Koordinaten- Bezugsfläche für einen Meßwertaufnehmer mit vertikal ver­ fahrbarem Tastarm und Sensor, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugsfläche für zwei Koordinatenrichtungen des Koordinatenmeßgerätes eine ebene Basisplatte (22; 122; 222; 322; 422; 522) dient, die gleichzeitig eine im we­ sentlichen durchgehende, mechanische Stütz- und Füh­ rungsfläche (26; 126; 226; 326; 426; 526) für den Meß­ wertaufnehmer (24; 124; 224; 324; 424; 524) ausbildet, für den an der Basisplatte eine Zwangsführung (142, 144; 250, 252, 254; 365; 450, 452, 454; 542, 544) in zumindest einer Koordinatenrichtung (X, Y) vorgesehen ist, mit der der Meßwertaufnehmer (24; 124; 224; 324; 424; 524) bei Verschiebung gegen eine Rotation um die Säulenachse (Z) stabilisiert ist.

2. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (224; 424) in zwei Koordinatenrichtungen zwangsgeführt ist.

3. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (324) in zumin­ dest einer Koordinatenrichtung zwangsgeführt ist und die Basisplatte (322) als mechanische Führungsfläche für rein translatorische Bewegungen eines Werkstückträ­ gers (364) entlang einer auf der Bewegungsrichtung (Y) des Meßwertaufnehmers (324) senkrechten Koordinaten­ richtung (X) ausgebildet ist.

4. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (424) in zumin­ dest einer Koordinatenrichtung (X) zwangsgeführt ist und die Basisplatte (422) als mechanische Führungsflä­ che für rein rotatorische Bewegungen (PHI) des Werk­ stückträgers (470) um eine vertikale Achse ausgebildet ist.

5. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (524) in zumin­ dest einer Koordinatenrichtung (X) zwangsgeführt ist und die Basisplatte (522) als mechanische Führungsflä­ che für eine kombinierte translatorische und rotatori­ sche Bewegung des Werkstückträgers (570) um eine verti­ kale Achse ausgebildet ist.

6. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Position eines am Meßwertaufnehmer (24; 124; 224; 324; 424; 524) be­ findlichen Sensors (36; 136; 236; 336; 436; 536) in be­ zug zur Basisplatte (22; 122; 222; 322; 422; 522) er­ faßbar ist.

7. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Position des Meßwertaufnehmers in der X-Y-Koordinatenebene durch mechanische Mittel in diskreten Lagen erfaßbar ist.

8. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mechanischen Mittel von Rastein­ richtungen gebildet sind.

9. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Position des Meßwertaufnehmers in der X-Y-Ebene analog erfaßbar ist.

10. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur analogen Erfassung der Position Maßstäbe vorgesehen sind.

11. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Position eines auf der Basisplatte zwangsgeführten Werkstückträgers koordinatenmäßig in bezug zur Basisplatte erfaßbar ist.

12. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelstellung (PHI) eines auf der Basisplatte geführt um eine vertikale Achse drehbar gelagerten Werkstückträgers (470; 570) koordinatenmäßig in bezug zur Basisplatte (422; 522) erfaßbar ist.

13. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Position und/oder die Winkelstellung durch mechanische Mittel in diskreten Stellungen erfaßbar ist.

14. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Mittel von Rast­ einrichtungen gebildet sind.

15. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Werkstückträgers in der X-Y-Ebene analog erfaßbar ist.

16. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur analogen Erfassung der Position und/oder der Winkellage Maßstäbe (369; 475; 584, 586) vorgesehen sind.

17. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstäbe von Linearmaßstäben und/oder Winkelgebern gebildet sind.

18. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführung des Meßwertaufnehmers (24; 124; 224; 324; 424; 524) und/oder des Werkstückträgers (364; 470) auf der mecha­ nischen Führungsfläche (26; 126; 226; 326; 426; 526) der Basisplatte (22; 122; 222; 322; 422; 522) unter Zwischenschaltung eines die vertikalen Stützkräfte aufnehmenden Luftlagers (28; 128; 228; 328, 367; 428, 471; 528; 571) erfolgt.

19. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufneh­ mer von einer Säule gebildet ist, deren Achse (Z) auf der Basisplatte (22; 122; 222; 322; 422; 522) senkrecht steht.

20. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Sensors (36; 136; 236; 336; 436; 536) in bezug zum Meß­ wertaufnehmer (24; 124; 224; 324; 424; 524) erfaßbar ist.

21. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (364; 470; 570) von einer horizontalen Scheibe gebildet ist.

22. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (364) translatorisch unmittelbar in der Basisplatte (322) geführt ist.

23. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (470) von einer Kreis­ scheibe gebildet ist.

24. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe (470) drehbar un­ mittelbar in der Basisplatte (422) gelagert ist.

25. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisscheibe (570) drehbar in einem Führungsschlitten (581) gelagert ist und sich un­ mittelbar flächig auf der Basisplatte (522) abstützt.

26. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsschlitten (581) einen die Basisplatte (522) überspannenden, portalartigen Rahmen (581, 582) aufweist.

27. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführung des Meßwertaufnehmers (224; 424) von einer Kreuzschlit­ tenführung gebildet ist.

28. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführung des Meßwertaufnehmers von einer Parallelogrammführung gebildet ist.

29. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsführung des Meßwertaufnehmers von einer Königskreuz-Führung ge­ bildet ist.

30. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tastarm (34; 134; 234; 334; 434; 534) ein Gegengewicht zugeordnet ist, mit dem Belastungsveränderungen der Stützfläche des Meßwertaufnehmers (24; 124; 224; 324; 424; 524) bei Bewegung des Tastarms und/oder Sensors kompensiert wer­ den.