DE8530720U1 - Hilfsbezugsvorrichtung für insbesondere 3-dimensionale Meß- und/oder Anreißgeräte - Google Patents

Description

• ■ I * i t	W<jlberfceistr{6§ .··.···.	r	Zugelassener Vertreter beim
Patentanwalt ', :	• ·0-7300ϊΕ8^ίη9θη'·. * #··'	Europäischer) Patentamt
Dipl.-lng. Volkhard Kratzsch ' · >' '		European Patent Attorney
	Telefon Stuttgart (0711) 317000	Deutsche Bank Esslingen 210906
	cable «krapatent» essüngenneckar	Postscheckamt Stuttgart 10004-701

C. Stiefelmayer KG 7300 Esslingen

29. Oktober 1985 Anwaltsakte 4009-A

Hilfsbezugsvorrichtung für insbesondere 3-dimensionale MeB- und/oder Anreißgeräte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfsbezugsvorrichtung für insbesondere 2--dimensionale MeB- und/oder AnreiBgeräte, in deren Werkzeugaufnahme verschiedene Antastwerkzeuge in verschiedenen Positionen innerhalb eines 3-achsigen Koordinatensystems auswechselbar aufnehmbar sind, die mittels Antastwerkzeugen antastbare Antastflächen trägt.

Hilfsbezugsvorrichtungen dieser Art (DE-OS 26 50 517] sind eine wichtige Hilfe beim Arbeiten mit 3-dimensionalen MeB- und/oder Anreißgeräten, z.B.der Art, wie sie in den DE-PS 17 73 2B2 und 17 98 419 beschrieben sind, auf die hier zur Erläuterung dieser Geräte ausdrücklich Bezug genommen ist, vor allem solcher, die mit Rechnerunterstützung arbeiten. Vor dem Antasten und Messen eines Werkstückes durch Antasten z.B. mittels eines berührend arbeitenden Antastwerkzeuges, z.B. mit einem Kugeltaster, der in der Werkzeugaufnahme in einer vorgegebenen Position, z.B. in zur Tischplatte lotrechter Richtung, aufgenommen ist, muß zunächst das Gerät genullt werden. Dies geschieht, wenn möglich

SSII Ö ·

und zugänglich, z.B. anhand eines werkstückbezogenen MeB-

Punktes, z.B. einer Ecke, die in Richtung aller drei Raum- ^

achsen mit jeweils gleichbleibender Einspannung und Lage |,

z.B. des Kugeltasters angetastet wird. Bei jeder Antastung |

in Richtung einer Raumachse wird der sich ergebende, von |₍

Null abweichende Meßwert entweder festgehalten oder das t_t

Gerät wird in dieser Meßstellung jeweils auf Null gestellt. f

Beim späteren Antasten und Messen anderer Meßpunkte des ;·' pjeichen Werkstückes ergibt sich dann der relative MeB-

wert je Raumachse, bezogen auf den werkstückbezogenen MeB-

1 punkt beim Nullen, aus der Differenz dieses Meßwertes und I

des beim Nullen gemessenen Wertes bzw. Null. I

Je nach Werkstückbeschaffenheit, notwendiger Meßpunktfolge

und anderen Parametern ist es bein. Meßvorgang notwendig,
das Antastwerkzeug nach der beschriebenen Nullung gegen
ein gleiches oder andersförmiges auszuwechseln oder in
eine andere räumliche Position zu bringen, z.B. in der
Werkzeugaufnahme umzusetzen, wobei sich in allen Fällen

Abweichungen von der anfangs vorgenommenen Nullstellung
ergeben. Selbst wenn man beim Austausch ein neues, gänzlich gleiches Antastwerkzeug benutzt und dieses in der
Werkzeugaufnahme in der gleichen räumlichen Position
eingesetzt wird wie das ursprüngliche Antastwerkzeug so

ist allein schon das zum Einsetzen und Wechseln not- |

wendige Spiel zwischen Werkzeugaufnahme und Antastwerk- | zeug die Ursache für Abweichungen und Meßungenauigkeiten, | sofern nicht erneut vor Meßbeginn genullt wird. Sichtlich
größere Abweichungen ergeben sich natürlich dann, wenn

sich die Raumlage des Antastwerkzeuges oder die Art und > Funktionsweise des Antastwerkzeuges ändern, z.B. durch j

l.rrcfitzen des Antastwerkzeuges von der lotrechten !

in eine waagerechte Lage, in eine Winkellage od.dgl..
Um daraus resultierende Meßum igkeiten selbst geringe-

ren Ausmaßes auszuschließen, muß somit nach jeder Verände- | rung des Antastwerkzeuges, sei es beim Austausch, sei es |

bei Änderung seiner Raumlage, das Gerät vor Meßbeginn j|

s erneut genullt werden. ||

Häufig ergeben sich nun Schwierigkeiten, diese Nullung immer an einem werkstückbezogenen MeBpunkt vorzunehmen, z.B. weil das Werkstück selbst keine derartigen, prädestinierten fieBpunkte hat oder derartige MeBpunkte in der neuen Raumlage des Antastwerkzeuges nicht mehr zugänglich sind oder die Form des Antastwerkzeuges oder die Funktionsweise dieses das Antasten dieses werkstückbezogenen MeB-punktes unmöglich macht oder andere Gründe.

Hier schafft eine Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art Abhilfe,die als separates Referenzelement zur Schaffung eines Bezugspunktes z.B.auf der Tischplatte angeordnet und jeweils vor dem Messen angetastet wird. Die Verwendung solcher Hilfsbezugsvorrichtungen führt zu erheblicher Steigerung der MeB-genauigkeit. Bekannte Hilfsbezugsvorrichtungen weisen als anzutastendes Element z.B. p.ine Kugel oder einen Würfel auf, dessen Abmessungen bekannt sind und entsprechend bei der Nullung berücksichtigt werden Ein Würfel, dessen sechs Würfelflächen sich jeweils in scharfen Würfelkanten schneiden, ermöglicht eine Antastung mittels berührend arbeitender Antastwerkzeuge, wobei der jeweilige Bezugspunkt die jeweilige Würfelecke bildet, die sich durch den Schnitt dreier in Richtung der drei Raumachsen verlaufender Würfelflächen ergibt. Eine berührungslose Antastung hingegen, beispielsweise mittels eines Antastwerkzeuges, das mit einem Lichtstrahl arbeitet, scheitert bei einem derartigen Würfel, weil hierbei lediglich eine Antastung in einer Achsrichtung des 3-achsigen Koordinatensystems möglich ist, nämlich in Richtung rechtwinklig zur Würfelfläche, jedoch nicht in Richtung der beiden anderen Koordinatenachsen.

im M m · ·

■ II · · ι

Λ Il · * ·

/rö

-4-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die als ein einziges Referenzelement eine Antastung sowohl mit berührenden als auch mit berührungslos arbeitenden Antastwerkzeugen und dies leicht und schnell ermöglicht, ohne daß es dazu komplizierter Umrechnungsvorgänge oder eines besonderen Rechners bedarf.

Die Aufgabe ist bei einer Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gelöst durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1.

Eine so gestaltete Referenzvorrichtung macht eine Antastung sowohl mit berührend arbeitenden Antastwerkzeugen

als auch mit berührungslosen, z.B. mitteln Lichtstrahl arbeitenden, Antastwerkzeugen möglich. Für eine Antastung mit berührungslosen Antastwerkzeugen ist Bezugslinie beim Antasten irgendeine längsverlaufende Linie der schrägen Randantastf^.äche, insbesondere z.B. deren Längsmittellinie. Durch den Schrägverlauf dieser Randantastflache ergibt sich dort eine Fläche, auf der der Lichtstrahl noch arbeiten kann, besonders dann, wenn ein snlchis berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug schiefe Flächen noch bis hin zu einem Neigungswinkel von 70° antasten kann.

Der Schrägverlauf der Randantastflächen ermöglicht also diese Antastung mittels berührungslos arbeitenden Antastwerkzeuges. Da man den relativen Abstand einer Längslinie der schrägen Antastfläche, insbesondere dir Längsmittellinie dieser, von anderen Bezugspunkten als Festwerte genau kennt, können diese gleich beim übergang von einem berührend arbeitenden Antastwerkzeug auf ein berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug berücksichtigt und eingegeben werden, ohne daß es hierbei eines besonderen Rechners oder kcmplizierter Umrechnungsvorgänge bedarf. Die Hilfsbezugs-

vorrichtung gemäß der Erfindung macht es also ohne Probleme möglich, beim Arbeiten mit einem berührungslosen Antastwerkzeug einen ersten, ursprünglichen Ausgangspunkt zu

Il · I · III

■ MI · · ι * ι

I 4 Λ I 4 I ι

I It* I* Ι« · «III

' > 1 . 1 I I

• · » > J )1 I

schaffen, von dem auszugehen ist. EleicherrnaBen isr Ghne Probleme ein Wechsel des Antastwerkzeuges möglich, und zwar ein Wechsel eines berührungslosen auf ein ebenfalls _ς; berührungslos arbeitendes anderes Antastwerkzeug, ebenso

'■ ein Wechsel eines berührend arbeitenden auf ein anderes,

Ü ebenfalls berührend arbeitendes Antastwerkzeug und vor

{ allem auch ein Wechsel von einem berührend arbeitenden

Antastwerkzeug auf ein berührungslos arbeitendes Antast-, werkzeug wie auch umgekehrt. Ein Umsetzen des Antast-

' Werkzeuges von einer Achsrichtung auf die andere ist ohne

Probleme möglich, dabei ebenfalls ein Wechsel der Antastwerkzeuge. Bei allem ist die Hilfsbezugsvorrichtunp außerordentlich einfach, kostengünstig und billig.

'. *^ Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 2. Hier ist ein Teil der Tischplatte selbst als Hilfsbezugsvorrichtung genannter Art gestaltet, die hiermit auch als Ursprungsgeber anzusehen ist. Vor Beginn der Antastung oder Messung werden die einzelnen vorhandenen ^O schrägen Antastflächen und horizontal und/oder vertikal

verlaufenden Restflächen angetastet, ι

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 3, wobei Modellplatte diejenige ist, auf der z.B. ausgehend von einem unbearbeiteten Rohmaterial durch Bearbeitung nach und nach ein Modell entsteht. Sowohl bei dieser Ausgestaltung als auch bei derjenigen gemäß Anspruch 2 kann eine weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 von Vorteil sein. Ein Hilfskörper dip.ser Art oder mehrere davon wird an der Tischplatte oder der Modellplatte befestigt und als Ausga.igsbezugspunkt für die Werte innerhalb des 3-achsigen Koordinatensystems herangezogen.

35

• · * · « I I t I

• It· * · * I It

4 · * · ♦ I Il

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 5 sowie 6. Daraus wird deutlich, daß Hilfskörper verschiedentlicher geometrischer Form zum Einsatz kommen können, die zumindest eine schräge Randantastfläche aufweisen.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 7. Für eine Antastung mit berührungslosen Antastwerkzeugen kann als Bezugspunkt der Schnittpunkt z.B. dreier in Richtung der drei Koordinatenachsen

bezogen auf die Würfelflächen, ha£. Sämtliche sechs Würfelflächen lassen sich hier sowt>hl berührend als auch berührungslos antasten.

Der Abschrägungswinkel der schrägen Randantastflächen ist grundsätzlich beliebig, da sich bei jeder Winkelgröße ein geometrischer Bezug zwischen den Bezugspunkten für berührende Antastung und für berührungslose Antastung herstellen läßt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch B. Ein 45*-Winkel hat den Vorteil, daß sich besonders einfache Werte für die geometrische Beziehung ergeben können, wählt man die Kantenmaße des Würfels entsprechend.

Weiter-e vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 9-17.

Wie dargestellt, sind Hilfskörper verschiedenster geometrischer Form einsetzbar, die für die berührungslose Antastung mit zumindest einer schrägen Randantastfläche mit im Grunde beliebigem Abschrägungswinkel versehen sind. Die Hilfskörper können als Ursprungsgeber an einer Modellplatte, die das Modell trägt, befestigt sein,

verlaufender Längsmittellinien der schrägen Randantast- |

flächen herangezogen werden, wobei dieser Bezugspunkt J₁

bei einem symmetrischen Würfel für alle acht Eckbereiche des Würfels gleich ist und jeweils gleiche Abmessungen,

wie auch mittels eines Fußes ausgerichtet, jedoch lösbar, an einer Tischplatte angebracht werden. Derartige Hilfskörper schaffen nicht nur Bezugswerte für das Umsetzen Von Tastwerkzeugen, sondern auch Ursprungswerte für den allerersten Ursprung beim Beginnen der Messung. Soweit die Maße bis zu einem anderen virtuellen Bezugspunkt des geometrisch beliebigen Hilfskörpers bekannt sind, was z.B. bei einem symmetrischen Würfel durch die Kantenlänge gegeben ist, kann man als Bezugspunkt auch einen solchen wählen, bei einem Würfel z.B. dessen Mitte. Vorteilhaft ist ein genauer Bezugspunkt gegenüber denn Würfel. Auch wenn die schrägen Antastflächen im wesentlichen für berührungslose Antastwerkzeuge vorgesehen sind, ist im einen oder anderen Fall jedoch auch eine berührende Antastung dieser mittels Tastspitze möglich.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.

·'■·'« 4 <■ <· IHI

"O" " ι· b n · 4

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen!

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht

allein des Würfels einer Hilfsbezugsvorrichtung,

Fig· 2 einen schematischen senkrechten Schnitt der auf einer Tischplatte ausgerichteten Hilfsbezugsvorrichtung.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Hilfsbezugsvorrichtung 10 ist insbesondere für 3-dimensionale MeB- und/oder Anreißgeräte bestimmt, z.B. solche gemäß DE-PS 17 73 282, und hierbei insbesondere für NC- oder Ci\IC-Geräte dieser Art. In der Werkzeugaufnähme dieser Geräte sind verschiedenartige Antastwerkzeuge in verschiedenen Positionen innerhalb eines dreiachsigen Koordinatensystems auswechselbar aufnehmbar. Als Antastwerkzeuge kommen sowohl wolche in-

frage, die eine berührende Antastung vornehmen, z.B. Kugeltaster, Prismentaster, Scheibentaster, Kegeltaster od.dgl., ebenso wie solche Antastwerkzeuge, die mittels eines Lichtstrahles und infolge dessen berührungslos arbeiten. Derartige berührungslose Antastwer.kzeuge haben im Vergleich zu den berührenden Antastwerkzeugen folgende Vorteile. Das Antasten erfolgt einfacher, schneller und sicherer. Es muß nicht auf einen Kontakt mit dem Werkstück geachtet werden. Die Unfallgefahr, die sonst durch z.B. Tastspitzen gegeben ist, ist reduziert. Ferner sind Deformationen des Antast-Werkzeuges und/oder des Werkstückes ausgeschlossen. Es lassen sich auch weiche und empfindliche Werkstoffe, wie Ton, Holz, Gips, Plastilin, Kunststoff, Schäumteile, lackierte Flächen etc.,antasten. Die Notwendigkeit des Aufspannens des Werkstückes, um die Reaktionskrafte beim

³S berührenden Antasten aufzunehmen, entfällt. Dadurch werden Verspannungen besonders bei recht dünnwandigen Blechteilen oder Kunststoffteilen vermieden. Die sonst bei einer Tastkugel eines berührend arbeitenden Antastwerkzeuges erforder-

I* «4M · ·

J flltll·.·*«··!

liehe Korrektur entfällt, weil der Lichtstrahl eines be-

_t rührungslosen Antastwerkzeuges wie eine Tastepitze wirkt.

i; Dies macht sich besonders bei mehrach geneigten

bemerkbar, bei denen sonst eine Tastkugelkorrektur zu größeren Ungenauigkeiten führen kann. Von Verteil ist ferner, daß schiefe Flächen bis hin zu einem Neigungswinkel von z.B. etwa 70° noch angetastet werden können, wodurch das Antastwerkzeug wsniger häufig umgesetzt werden muß. Da beim Antasten ein sichtbarer Lichtstrahl wirkt, läßt sich der Antastvorgang durch den sichtbaren Lichtpunkt gsnsLi verfolgen. Dö mechanische vör-sühleiBtBiie ent = •Fallen, ist ein solcher berührungsloser Taster wartungs- If, frei. Er baut kompakt und klein und hat ein geringes Ge-

wicht. Mangels mechanisch Dewegter Teile hat ein solcher 15
I

Taster eine relativ große langzeitstabile und kurzzeitstabile Tastergenauigkeit.

Die Hilfsbezugsvorrichtung 10 weist einen Würfel 11 auf, der z.B. massiv ist. Der Würfel 11 besteht insbesondere aus Keramikwerkstoff. Er ist am oberen Ende einer Säule angebracht, die mittels eines schematisch angedeuteten Fußes 13 auf einer Tischplatte 14 aufgestellt und dort befestigt ist. Die Befestigung erfolgt z.B. mittels angedeuteter Schrauben 15 und/oder mittels nicht weiter gezeigter Magnete od. dgl.. Dabei ist der Fuß 13 auf der Tischplatte 14 so ausgerichtet, daß die einzelnen Würfelkanten in Richtung der drei Koordinaten X, Y und Z des dreiachsigen Koordinantensystems verlaufen. Dies ist dadurch gesichert, daß am Fuß 13 angeordnete Parallelleisten 16, 17 in zugeordnete Nuten 18 bzw. 19 der Tischplatte formschlüssig eingreifen können, so daß der Fuß 13 und mit diesem der Würfel 11 um die Achse der Säule 12 in fest vorgegebener Orientierung fixiert ist.

35

-ιοί Der Würfel 11 trägt auf allen sechs Würfelflächen, von ί

denen in Fig. 1 und 2 lediglich die innerhalb der X-Y-Ebene ;'

verlaufenden beiden Würfelflächen 20, 21, ferner die in |_f

Richtung der Z-Y-Ebene verlaufenden Würfelflächen 27, 24 |'

und die in Richtung der Z-X-Ebene verlaufende Würfelfläche Ii

23 zu sehen sind, jeweilige Antastflächen, die in Richtung Γ

der drei Raumachsen X, Y und Z des dreiachsigen Koordina- ;

tensystems ausgerichtet sind und mittels Antastwerkzeugen, > und zwar berührenden wie auch berührungslosen, antastbar

sind. ψ

Die Besonderheit liegt darin, daß sämtliche zwölf Kanten £

des Würfels 11 unter jeweils gleichem Winkel QC abgeschrägt |

sind unter Bildung dortiger schräger Randantastflächen, #

von denen in Fig. 1 und 2 die schrägen Randantastflächen ' ■-

25 - 35 zu sehen sind. %

An diese so gebildeten schrägen Randantastflächen 25 - 35 schließen sich die innerhalb der sechs Würfelflächen verlaufenden Restflächen als Zentrumantastflächen 36 - 40 an.

Der Abschrägungswinkel der Randantastflächen 25 - 35 beträgt 45°. Die Projektion der schrägen Randantastflächen 25 - 35 in die Ebene der jeweils angrenzenden Zentrumantastflächen beträgt jeweils z.B. ein Fünftel des Kantenmaßes des Würfels 11. Das Kantenmaß des Würfels 11 ist in Fig. 2 mit b_ angegeben, die zuvor genannte Projektion der schrägen Randantastfläche mit 2a. Beträgt das Kantenrnaß des Würfels 11 z.B., was vorteilhaft ist, 50mm, so hat die Projektion der schrägen Randantastflächen in die Ebene der angrenzenden Zentrumantastflächen jeweils ein Maß von 10 mm, Dieses Projekt irr-maß 2a ist innerhalb jeder Würfelfläche gleich grc jenso die Hälfte £ dieses Projektiönsmaßös 2a, die auf der in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Längsmittellinie 41 - 46 der jeweiligen schrägen Randantastfläche 25 - 28 bzw. 31 bzw. 32 verläuft. Wie ersichtlich ist, schneiden sich die Längsmittellinien 43, 41

|·| «II ItI*

·»··· «II I I»

• ι ι ι ι ι ι Ii

und 45, die in Richtung der Koordinatenachsen X, Y und Z des räumlichen Koordinatensystems verlaufen, im Schnittpunkt 47. In gleicher Weise schneiden sich die Längsmittellinien 43, 42 und 46 im Schnittpunkt 48 und die Längsmittellinien 44, 42 im Schnittpunkt 49, in dem auch noch die nicht eingezeichnete Längsmittellinie der schrägen Randantastfläche 35 die anderen Längsmittellinien 42, 44 schneidet.

Sämtliche schrägen Randantastflächen 25 - 35 und sämtliche innerhalb der Würfelflächen verlaufenden restlichen Zentrumantastflächen 36 - 40 weisen eine matte Oberfläche auf, durch die der Lichtstrahl eines berührungslos arbeitenden Antastwerkzeuges noch gut gestreut wird.

Die Hilfsbezugsvorrichtung 10 eignet sich gleichermaßen für die berührende Antastung wie auch fil~ die berührungslose Antastung. Bei der berührenden Antastung werden ausnahmslos die Zentrumantastflächen 36 - 40, die innerhalb der Würfelflächen verlaufen, benutzt. Soll im Zuge eines MeB-Vorganges mit einem eingesetzten, berührend arbeitenden Antastwerkzeuges gearbeitet werden, so ist zunächst ein Nullen des MeB- und AnreiBgerätes notwendig. Zu diesem Zweck wird vor Beginn der Messung der Würfel 11 mit dem Antastwerkzeug angetastet. Zur Sicherung des Wertes in Z-Richtung wird das 3-dimensionale MeB- und Anreißgerät derart verfahren, daß das Antastwerkzeug in Richtung der Z-Achse von oben her auf die X-Y-Ebene auffährt und diese berührend antastet. Der sich ergebende Wert wird feetgehalten als Bezugswert. Sodann wird bei in Z-Richtung

ο« festgeklemmten Gerät dieses in Richtung der Y-Achse verfahren, wobei das Antastwerkzeug die Z-X-Ebene des Würfels 11 berührend abtastet. Der sich ergebende Wert hierfür wird ebenfalls festgehalten. In gleicher Weise wird zur Ermittlung des Wertes in Richtung der X-Achse die Z-Y-Ebene

ge des Würfels 11 berührend abgetastet. Es wird mithin in gleicher Weise verfahren wie bei bekannten Referenzwürfeln und wie in der DE-OS 28 50 517 beschrieben ist, wobei bei dieser berührenden Antastung der Bezugspunkt die Würfel-

• · · I I I I « I I »«I» «II I II«

• I « I » I Ill

• ···<·! I Il • III ·· I« I llll Il

ecke ist, in der sich die Würfelflächen 20, 23 und 24, verlängert man diese über die schrägen Randantastflächen hinaus, treffen. Es handelt sich hierbei um die Würfelecke, die bei nicht abgeschrägten Würfelkanten in diesem Bereich vorhanden wäre.

Soll dagegen mit einem berührungslosen Antestwerkzeug gearbeitet werden, das mit ei Tem Lichtstrahl arbeitet, so dienen hier die Schnittpunkte 47 - 49 und alle weiteren entsprechenden, in den Zeichnungen nicht sichtbaren Schnittpunkte als Eckbezugspunkte. Zunächst wird durch Verfahren des 3-dimensionalen Meß- und Anreißgerätes in Richtung der Z-Achse die Zentrumantastfläche 36 angetastet. Dies ist in Fig. 2 durch den mit durchgezogenen Linien eingezeichneten Pfeil Z angedeutet. Die Antastung in Z-Richtung bereitet mit dem berührungslos arbeitenden Antastwerkzeug mittels Lichtstrahl keine Schwierigkeiten. Soll hiernach die Antastung in Richtung der X-Achse nrfolgen, wird hierzu auf die schräge Randantastfläche 25 zurückgegriffen, die eine Streuung des Lichtstrahles aufgrund ihrer Schräge möglich macht. Zunächst wird das Gerät so verfahren, daß der Lichtstrahl in Fig. 2 außerhalb des Bereichs der Zentrumantastfläche 36, am besten außerhalb dej Würfels 11, verläuft. Sodann wird zum zuvor angetasteten Z-Koordinatenwert ein Betrag der Größe a_ zugestellt, d.h. das Gerät in Richtung der Z-Achse um den Betrag a_ nach unten verfahren. Hiernach wird das Gerät hinsichtlich der Beweglichkeit in Richtung der Z-Achse fixiert, wobei der Koordinatenwert Z + a festgehalten wird, da er den Z-Koordinatenwert für den nun als Bezugspunkt benutzten Schnittpunkt 47 (Fig. 1) bildet. Sodann wird das Gerät in Richtung der X-Achse soweit verfahren, bis der Lichtstrahl des berührungslos arbeitenden Antastwerkzeuges so steht, wie in Fig., 2 gestrichelt angedeutet ist. Der Lichtstrahl trifft hierbei auf die Längsmittellinie 41 der schrägen Randantastfläche 25, wobei genau dann, wenn der Lichtstrahl sich auf dieser Höhe befindet, das Antastwerkzeug ein Signal gibt. Der in

. »»It ISBtI «·«··

X-Richtung ermittelte Wert wird sodann festgehalten. In gleicher Weise wird der Wert für die Y-Achse ermittelt, indem das Gerät in Y-Richtung gegen die schräge Randantastfläche 27 heranbewegt wird. Befindet sich der Lichtstrahl auf Höhe der Längsmittellinie 43, wird beim Antastwerkzeug ein Signal erzeugt. Der Y-Wert wird sodann festgehalten.

Es bereitet keine Schwierigkeiten, das berührungslose

\ 10 Antastwerkzeug ausgehend von der beschriebenen Position, bei der das Antastwerkzeug in Z-Richtung verlauf, umzusetzen, z.B. so, daß es nun rechtwinklig zur Z-Y-Ebene steht. Dies erfolgt geräteseitig durch Lösen in Richtung der Z-Achse und Umsetzen des An⁺3stwerkzeuges in eine Ausrichtung in Richtung der X-Achse. Sodann wird der maschinenseitige Zähler für die X-Achse mittels der "Preset"-Taste auf den X-Koordinatenwert vor dem Umsetzen des Antastwerkzeuges zuzüglich Wert a_ + halbe Würfel kanten länge voreingestellt und sodann die Zentrumantastflache 40 angetastet.Es ergibt sich der Wert in Richtung der X-Achse, der festgehalten wird. Sodann wird analog zur beschriebenen Methode das

ι Gerät soweit verfahren, daß das Antastwerkzeug außerhalb

des Würfelbereiches steht. Hiernach wird zum angetasteten X-Koordinatenwert der Wert a_ in negativer Koordinatenrichtung zugestellt und das Gerät sodann in Richtung der X-Achse fixiert. Sodann wird der geräteseitige Zähler für die Z-Achse auf den zuvor festgehaltenen Z-Kocrdinatenwert, der sich vor dem Umsetzen des Tastwerkzeuges ergab, voreingestellt und nun die schräge Antastfläche 26 von oben her in Richtung der Z-Achse angefahren. Hiernach wird der Zähler für die Y-Achse auf den zuvor vor dem Umsetzen des Antastwerkzeuges ermittelten Y-Koordinatenwert vnreingestellt und sodann die schräge Randantastfläche in Richtung der Y-Achse angetastet. Daraus gehen folgende Vorteile dieser Hilfsbszugsvorrichtung hervor* Es ist chne Probleme ein Wechsel des Antastwerkzeuges möglich, und zwar ein Wechsel eines berührungslosen Antastwerkzeuges auf ein ebenfalls berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug,

It 4«··«««· I 4 litt Il it

ti« «II 111*6

I«««« «4 4 I III

I« « «««I ti«

«4 # 4 4 « 4 I I I«

»I «<4 «· 4« I »III 4»

i it Ii ■ · · t

• t · t * ■

t * ι 1'ict

t · t · ι ι ι

- 14 -

ebenso ein Wechsel eines berührend arbeitenden Antastwerkzeuges auf ein anderes, ebenfalls berührend arbeitendes Antastwerkzeug und vor allem auch ein Wechsel von einem berührend arbeitenden Antastwerkzeug auf ein berührungso los arbeitendes Antastwerkzeug wie auch umgekehrt. Dies ist möglich, da exakte geometrische Beziehungen zwischen den dafür jeweils benutzten Bezugspunkten bestehen. Bei der Antastung mittels berührend arbeitender Ahtastwerkzeuge bestehen diese Bezugspunkte aus den sich bei Ver-

iängerung der Zentrumantastflächen 36 - 40 ergebenden |

Würfelecken, ohne Berücksichtigung der Abschrägung. Bei ■ der berührungslosen Antastung bestehen die Bezugspunkte '' aus den Schnittpunkten der Längsmittellinien der schrägen Randantastflächen, z.B. aus den in Fig. 2 sichtbaren Schnittpunkten 47 - 49. Von besondrem Vorteil ist ferner, daß bei der berührungslosen Antastung eine Umsetzung des Antastwerkzeuges möglich ist, ohne daß man hierzu einen Rechner benötigt, wie überhaupt ohne die Notwendigkeit komplizierter Umrechηungsvorgänge,

Claims (17)

1. Ansprüche

   Hilfsbezugsvorrichtung für insbesondere 3-dimensionale MeB- und/oder Anreißgsräte, in deren Werkzsugaufnähme verschiedene Antastwerkzeuge in verschiedenen Positionen innerhalb eines 3-achsigen Koordinatensystems auswechselbar aufnehmbar sind, welche mittels Antastwerkzeugen antastbare Antastflächen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß jede durch zumindest zwei zueinander rechtwinklig verlaufende Antastflächen gebildete Kante abgeschrägt ist unter Bildung einer schrägen Randantastfläche (25 - 35) unddaß sich ?n diese schräge Randantastfläche (25 - 35) die Restflächen als Zentrumantastflächen (36 - ä<]) anschließen. ^
2. 2. Hilfsbezugsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine schräge Randantastfläche (25 - 35) und die Restflächen unmittelbar an einer das Meß- und/oder Anreißgerät aufnehmenden Tischplatte (14), insbesondere an deren Rand, an einer plattenseitigen Nase, einem plattenseitigen Vorsprung od.dgl., vorgesehen sind.

   *
3. 3. Hilfsbezugsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß die mindestens eine

   ; schräge Randantastfläche [25 - 35) und die Restflächen

   unmittelbar an einer auf der Tischplatte (14} aufleg-

   ° baren Modellplatte angeordnet sind. i
4. 4. Hilfsbezugsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine schräge Randantastflache (25 - 35) und die Restflächen ¹^ an einem Hilfskörper vorgesehen sind, der seinerseits

   an der Tischplatte (14) oder der Modellplatte befestig bar ist.
5. 5. Hilfsbezugsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskörper

   mindestens drei in Richtung der drei Raumachsen (X, Y, Z) des räumlichen Koordinatensystems ausgerichtete Zentrumantastflächen (36 - 40) und an diese angrenzende schräge Randantastflächen (25 - 35) trägt. 20
6. 6. Hilfsbezugsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ι gekennzeichnet, daß der Hilfskörper aus

   einer Dreieckplatte, einer Viereckplatte, einem Quader od.dgl. geometrischen Körper gebildet ist. 25
7. 7. Hilfsbezugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskörper als Würfel (11) ausgebildet ist, der auf allen sechs Würfelflächen (20 - 24) in Richtung der drei Raumachsen des 3-achsigen Koordinatensystems ausgerichtete Antastflächen trägt, bei dtjnen einige oder sämtliche Würfelkanten unter vorzugsweise jeweils gleichem Winkel ( cC ) abgeschrägt sind unter Bildung dortiger schräger Randantastflächen (25 - 35), an die sich die innerhalb der sechs Würfelflächen (20 - 24) verlaufenden Restflächen als Zentrumantastf3ächen (36 - 40) anschließen.
8. 8. Hilfsbezugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschrägungswinkel ( oC ) der schrägen Randantastflächen (25 - 353 jeweils 45° beträgt. 5
9. 9« Hilf sbezugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, d a durch gekennzeichnet, daß die Längsmittellinien (41-4B) von jeweils drei in Richtung der -"Achsen des 3-achsigen Koordinatensystems verlaufenden schrägen Randantastflächeni25 - 35)sich in einem eckseitigen Schnittpunkt (47-49) schneiden, der einen Bezugspunkt für die Antastung mittels eines berührungslos, insbesondere mittels eines Lichtstrahles, antastenden Antastwerkzeuges bildet.
   15
10. 10. Hilfsbezugsvorrichtung nach eiftsjm der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei in Richtung der Achsen des 3-achsigen Koordinatensystems verlaufende Zentrumantastflächen (36 - 40), über 20

    ihre Flächenerstreckung hinaus verlängert, sich in einem virtuellen Bezugspunkt schneiden, der der Würfelecke eines nicht abgeschrägten Würfels entspricht und einen Bezugspunkt für die Antastung mittels eines berührend oder berührungslos arbeitenden Antastwerkzeuges bildet.
11. 11. Hilfsbezugsvorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, d adurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt (47 - 49) der Längsmittellinien (41 - 46) der schrägen Randantastflächen (25 - 35) vom jeweils zügeordneten Schnittpunkt der Würfelflächen (20 - 24) einen in allen drei Achsrichtungen des 3-achsigen Koordinatensystems gleich großen Abstand (a_) aufweist, der fest vorgegeben und als rechnerische Größe bekannt ist.

    It Il » · 4 ti ^ ·· · * )
12. 12. Hilfsbezugsvorrichtung nach Anspruch 11>da d u rc h gekennzeichnet, daß der Abstand überall die Hälfte der Projektion der schrägen Randantastflächen (25 - 35) in die Ebenen der angrenzenden Zentrumantastflachen C36 - 40) beträgt.
13. 13· Hilfsbezugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der schragen Randantastflächen (25 - 35) in die Ebene der angrenzenden Zentrumantastflächen (36 40) jeweils ein Fünftel des Kantonmaßes des Würfels (11) beträgt.
14. 14.. Hilfsbezugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - 13,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der schrägen Randantastflächen (25 - 35) in die Ebene der angrenzenden Zentrumantastflächen (36 40) jeweils 10 mm bei einem Kantenmaß des Würfels(11)

    von 50 mm beträgt.
    20
15. 15. Hilfsbezugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Würfelecke in allen drei Achsrichtungen des räumlichen Koordinatensystems den gleichen, der halben Kantenlänge

    "^⁰ entsprechenden Abstand von der Mitte des Würfels (11) aufweist, daß der Schnittpunkt (47 - 49) der Längsmittellinien (41 - 46) der schrägen Randantastflächen (25 - 35) in allen drei Achsrichtungen den gleichen, der halben Kantenlänge abzüglich des Abstandes (a) entsprechenden Abstand von der Mitte des Würfels (11) aufweist und daß die Würfelmitte den Bezugspunkt für das Antastwerkzeug bildet.
16. 16, Hilfsbezugsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Randantastflächen (25 - 35) und die Zentrumantastflächen (36 - 40) eine matte Oberfläche aufweisen.

    1
17. 17. HilfsbBZUgsvörrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 1B, dadurch gekenn zeich¹net, daß der Hilfskörper aus KBramikwerkstoff gebildet ist.

    10 15 20 25 30 35