WO2002054009A1 - Koordinatenme?gerät mit einem spritzschutz für den tastkopf des koordinatenme?gerätes - Google Patents

Koordinatenme?gerät mit einem spritzschutz für den tastkopf des koordinatenme?gerätes Download PDF

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WO2002054009A1
WO2002054009A1 PCT/EP2001/014676 EP0114676W WO02054009A1 WO 2002054009 A1 WO2002054009 A1 WO 2002054009A1 EP 0114676 W EP0114676 W EP 0114676W WO 02054009 A1 WO02054009 A1 WO 02054009A1
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WO
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housing
probe
coordinate measuring
stylus
measuring device
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Application number
PCT/EP2001/014676
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Inventor
Franz Szenger
Original Assignee
Carl Zeiss
Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Carl Zeiss
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/08—Protective coverings for parts of machine tools; Splash guards

Definitions

  • the invention relates to a coordinate measuring machine with a splash guard for the probe of the coordinate measuring machine.
  • the object is achieved by a coordinate measuring machine with a probe, the stylus of which is attached through a housing opening in the probe housing to the probe mechanism located inside the probe housing, the probe (4) being exchangeably attached to the probe mechanism via a stylus changing device, and wherein a splash guard housing It is provided that covers the housing opening and the freely accessible parts of the stylus changing device during the measurement process and provides a mechanism • is, which removes the splash guard housing from the area of the housing opening during a change process, that is to say when picking up and putting down the stylus.
  • the splash guard housing and the mechanism for removing the splash guard housing from the area of the housing opening during a change process can vary in many ways.
  • the splash protection housing could be a hood that covers the housing opening and has a circular opening in the area of the stylus, the diameter of the opening being made by displaceable lamellae, which can be constructed, for example, like an adjustable diaphragm in a lens, can be enlarged and reduced.
  • displaceable lamellae which can be constructed, for example, like an adjustable diaphragm in a lens, can be enlarged and reduced.
  • such a construction is relatively complex.
  • the splash protection housing is made up of several individual housing parts. This has the particular advantage that the splash guard housing can only be divided up appropriately for removal.
  • the splash protection housing could have two housing halves, which are guided perpendicular to the longitudinal axis of the probe head and are moved apart when the stylus is changed.
  • the mechanism for removing the splash guard housing comprises at least one swivel, by means of which the housing parts of the splash guard housing are rotatably mounted and are therefore simply pivoted when the stylus is changed.
  • the axis of rotation of the swivel joint could be aligned parallel to the longitudinal axis of the probe. In the case of a coordinate measuring machine with a vertically aligned measuring arm, this would mean that the housing parts are opened like pivoting doors in order to thereby achieve the
  • the axis of rotation of the swivel joints is particularly advantageously aligned perpendicular to the longitudinal axis of the probe.
  • the mechanics can comprise a motor with which the splash protection housing is then removed from the area of the housing opening.
  • the mechanism is particularly advantageously designed in such a way that a separate motor is dispensed with and instead the motor is used to drive the measuring arm of the coordinate measuring machine to which the probe is attached.
  • the mechanism for removing the splash guard housing (5) comprises at least one pin in the stylus magazine (19) and comprises at least one groove (10a, b) interacting with the pin in one of the housing parts (8a, b), so that during an exchange process the pin engages in the groove (10a, 10b) and a movement of the measuring arm (3) of the coordinate measuring machine in the longitudinal direction of the probe (7) is converted into a pivoting movement of the housing parts (8a, 8b).
  • the pin should be resiliently mounted so that the probe (7) is moved into the magazine position against the spring force of the spring-loaded pin (25) after the splash guard housing (5) has been removed.
  • rotatable housing parts can also be moved in an analogous manner, the axis of rotation of which is aligned parallel to the longitudinal axis of the probe.
  • the splash guard housing and / or the probe head should particularly advantageously have a drip-off phase in the region of the housing opening, which prevents water running down from penetrating into the probe head, since the water sticks to it and drips on it.
  • the drip nose is particularly good • trained if it is made of a water-repellent material such as Teflon.
  • the coordinate measuring machine can be of the most varied types. It can be, for example, a bridge measuring device, a portal measuring device, a column measuring device or a robot arm with swivel joints.
  • the type of probe and the probe mechanism located therein can also vary. It can be a measuring probe in which the deflection of the stylus from the rest position is measured in the three coordinate directions, or it can be a switching probe in which a signal is emitted when the stylus touches the workpiece.
  • the stylus changing device can vary in many ways. It can be an electromagnetic stylus changing device, for example, in which the stylus is magnetically clamped against a three-point bearing on the probe. Solutions are also known in which the stylus is pulled against a three-point bearing via a vacuum suction cup, or via a gripper or a spindle.
  • Figure 1 A coordinate measuring machine according to the invention
  • FIG. 2 A probe (7) with an open for the probe change
  • FIG. 4 A sectional view through the splash guard housing (5)
  • FIGS. 5a-5d illustration of the individual steps for removing the splash protection housing (5) when a stylus (4) is put down
  • Figure 1 shows a coordinate measuring machine with a splash guard housing (5) according to the invention, in which the housing opening and the freely accessible parts of the stylus changing device are covered during the measurement process and a mechanism is provided which removes the splash guard housing (5) from the area of the housing opening during a change process of the stylus (4). How this happens in detail will be explained in more detail below with reference to the other figures.
  • the coordinate measuring machine comprises a measuring table (1) on which a portal (2) is movably guided in the direction designated (Y). On the traverse of the portal (2) spanning the measuring table (1), a slide (20) is movably guided in the direction designated by (X). On the carriage (20), in turn, the sleeve (3) is guided in the direction designated (Z). At the lower end of the sleeve (3) the probe (7) (hidden in FIG. 1 by the splash protection housing 5) is attached, which in turn carries a stylus (4). The stylus (4) is attached to the probe (7) via a stylus changing device and can be exchanged for another stylus located in the magazine (19).
  • the freely accessible areas of the stylus changing device, as well as the housing opening of the probe are surrounded by the splash protection housing (5), which in particular prevents the penetration of splash water into the stylus changing device and prevented inside the probe (7).
  • the exact function of the splash guard housing (5) will be explained further below.
  • the function of the coordinate measuring machine is first explained.
  • the coordinate measuring machine has scales for the three coordinate directions (X, Y, Z), which can be scanned by corresponding reading heads, so that the position of the scanning head (7) in the machine coordinate system is always known.
  • the probe (7) is designed as a so-called measuring probe (7), in which the deflection of the stylus (4) in the three coordinate directions (X, Y, Z) during measurement of the workpiece (6) is continuously detected by sensors located in the probe and is overlaid correctly with the measured scale values for the generation of measuring points.
  • FIG. 2 shows a section of the coordinate measuring machine according to FIG. 1.
  • the splash protection housing (5) is shown open so that the stylus (4) can be placed in a magazine location in the magazine (19).
  • the splash protection housing (5) has two housing parts • (8a, 8b), which are each rotatably mounted on a swivel joint (9a, 9b) relative to the sleeve (3).
  • the axes of rotation of the rotary joints (9a, 9b) are aligned perpendicular to the longitudinal axis of the probe (7), as will be taken up again below in connection with FIG. 4.
  • the two circular parts (21a and 21b) are rotated together with the housing parts (8a and 8b) attached to them around the corresponding swivel joints (9a and 9b), so that the housing parts (8a and 8b) from the position shown in dashed lines to solid line excellent position are rotated and now the stylus (4) is completely free.
  • the splash protection housing (5) is shown in the closed state during a measurement process.
  • the two housing parts (8a, 8b) are held together by two permanent magnets (11a, 11b).
  • FIG. 4 shows the housing parts (8a and 8b) of the splash protection housing (5) in section and shows the lower region of the probe head (7) in elevation.
  • the housing parts (8a and 8b) are fastened to the circular parts (21a and 21b), which in turn are rotatably mounted relative to the probe (7) via the swivel joints (9a, 9b).
  • the swivel joints (9a, 9b) comprise cylindrical pins (34a, 34b) which are each rotatably mounted in two eyelets (35a, 35b) attached to the probe head (7) one behind the other.
  • the axes of rotation (a g ) of the rotary joints (9a, 9b), which are aligned perpendicular to the plane of the drawing, are aligned perpendicular to the longitudinal axis (a t ) of the probe head (7).
  • the housing parts (8a and 8b) have sealing lips (16a and 16b) or (12a and 12b).
  • the sealing lips (16a and 16b) seal the upper area of the probe while the sealing lips (12a and 12b) engage in the groove (13) of the stylus plate (14).
  • a drip-off phase (18) is also provided, on which the water gets caught and can drip off.
  • this drip nose (18) can be a web on which the drops get caught and can drip off.
  • a groove could just as well be worked into the housing parts (8a, 8b), which is then filled with water-repellent material, such as Teflon.
  • a drip nose (15) is also provided on the probe housing of the probe (7) in the area of the housing opening (30) of the probe housing, from which water can drip, which runs down the side walls of the probe (7) to prevent water from penetrating into the interior of the probe and to prevent in the storage of the stylus.
  • the stylus change unit (33) can be seen in FIG. 4, which connects the stylus (4) through the housing opening (30) with the probe mechanism located inside the probe, of which only part (34) can be seen here for the sake of illustration.
  • the stylus changing unit (33) essentially has a permanent magnet and an electromagnet, the field of which can be superimposed on that of the permanent magnet during the changing process.
  • the permanent magnet magnetically pulls the stylus (4) reproducibly into a three-point bearing.
  • the three-point bearing comprises three pairs of balls (32) which are attached to the stylus changing unit (33) at an angle of 120 ° and three corresponding cylinders (31) attached to the stylus (4) which rest on the three pairs of balls (32). rest and serve as a counter bearing.
  • a magnetic field is generated by the electromagnet in such a way that the magnetic field of the permanent magnet is compensated and the stylus (4) falls out into the magazine space of the magazine (19) under its own weight.
  • FIGS. 5a to 5d represent the individual steps when depositing the stylus (4) in an empty magazine location of the stylus magazine (19). Obtaining a new stylus from another magazine location is, of course, completely analog.
  • the sleeve (3) is positioned in front of an empty magazine location of the magazine (19), as shown in FIG. 5a. Now the sleeve (3) is shifted horizontally in the direction of arrow (26) until the two pins (25), of which only one can be seen here due to the view, into the grooves (10a, 10b) of the circular parts (21a , 21b) of the splash protection housing (5), as shown in FIG. 5b. In a next step, the sleeve (3) is now moved vertically in the direction shown by the arrow (27) via the corresponding motor.
  • the splash guard housing (5) opens, as has already been explained above in connection with FIG. 2 and can be seen in FIG. 5c.
  • the sleeve (3) is again moved horizontally in the direction of the arrow (28) until the stylus (4) is exactly above the fork (22) of the magazine (19), as shown in FIG. 5d.
  • the pins (25) are resiliently mounted relative to the part (24) by means of a compression spring. Now the stylus (4) can be placed in the fork (22) and the quill can be extended in reverse order.
  • the measuring arm can now be moved to a new magazine location and, following the same procedure, first open the housing parts (8a and 8b) so that the probe can then be positioned over the new magazine location using the same procedure to accommodate a new stylus (4).
  • the stylus (4) can also be changed by hand.
  • the housing parts (8a and 8b) are first opened by hand and the stylus (4) is changed by hand.
  • the housing parts (8a and 8b) are closed again, the permanent magnets (11a and 1 lb) snapping the housing parts (8a and 8b) together.
  • FIGS. 1 to 5 it should be stated explicitly that these are not to scale drawings but rather representations with which the principle of a coordinate measuring machine according to the invention is represented.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

Koordinatenme?gerät mit einem Tastkopf (7), dessen Taststift (4) durch eine Gehäuseseöffnung (30) im Tastkopfgehäuse hindurch an der im inneren des Tastkopfgehäuses befindlichen Tastkopfmechanik (34) befestigt ist, wobei der Taststift (4) über eine Taststiftwechseleinrichtung (33) auswechselbar an der Tastkopfmechanik (34) befestigt ist. Um die Tastkopfmechanik und die Taststiftwechseleinrichtung (33) vor Spritzwasser zu schützen ist ein Spritzschutzgehäuse (5) vorgesehen, das die Gehäuseöffnung (30) und die frei zugänglichen Teile der Taststiftwechseleinrichtung (33) während des Me?ablaufes überdeckt, wobei zusätzliche eine Mechanik vorgesehen ist, die das Spritzschutzgehäuse (5) während eines Wechselvorganges aus dem Bereich der Gehäuseöffnung (30) entfernt.

Description

Koordinatenmeßgerät mit einem Spritzschutz für den Tastkopf des Koordinatenmeßgerätes
Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmeßgerät mit einem Spritzschutz für den Tastkopf des Koordinatenmeßgerätes.
Koordinatenmeßgeräte mit Spritzschutzvorrichtungen sind bereits seit längerem bekannt. Beispielsweise wird in der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 21 454 AI genau wie bei einer Vielzahl anderer Druckschriften als Spritzschutz ein Federbalg verwendet, der den Taststift mit dem Gehäuse des Tastkopfes verbindet. Hierdurch ist die Mechanik im Inneren des Tastkopfes vor Spritzwasser und anderen Stoffen geschützt. Derartige Tastköpfe werden üblicherweise auf Werkzeugmaschinen eingesetzt und sind dabei mit einem festen Taststift ausgestattet.
Bei heute üblichen Koordinatenmeßgeräten stehen normalerweise unterschiedliche Taststifte zur Verfügung, die in einem Magazin gelagert sind und über eine Taststiftwechseleinrichtung ausgetauscht werden können. Auch bei derartigen Koordinatenmeßgeräten könnte man das Innere des Tastkopfes mit einem Faltenbalg gegen Spritzwasser schützen. Allerdings würde hierdurch die Taststiftwechseleinrichtung außerhalb des Faltenbalges liegen, da sonst ein Wechseln des Taststiftes nicht mehr möglich ist.
Hiervon ausgehend liegt unserer Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Spritzschutz vorzuschlagen, mit dem auch die Taststiftwechseleinrichtung geschützt wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Koordinatenmeßgerät mit einem Tastkopf, dessen Taststift durch eine Gehäuseöffnung im Tastkopfgehäuse hindurch an der im Inneren des Tastkopfgehäuses befindlichen Tastkopfmechanik befestigt ist, wobei der Taststift (4) über eine Taststiftwechseleinrichtung auswechselbar an der Tastkopfmechanik befestigt ist, und wobei ein Spritzschutzgehäuse vorgesehen ist, das die Gehäuseöffnung und die frei zugänglichen Teile der Taststiftwechseleinrichtung während des Meßablaufes überdeckt und eine Mechanik vorgesehen •ist, die das Spritzschutzgehäuse während eines Wechselvorganges, also beim Aufnehmen und beim Ablegen des Taststiftes aus dem Bereich der Gehäuseöffnung entfernt.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung ist hierbei darin zu sehen, daß im Bereich der Gehäuseöffnung ein Spritzschutzgehäuse vorgesehen ist, das die Gehäuseöffnung und die frei zugänglichen Bereiche der Taststiftwechseleinrichtung umgibt und eine Mechanik vorgesehen ist, die das Spritzschutzgehäuse während eines Wechselvorganges aus dem Bereich der Gehäuseöffhung entfernt. Hierdurch ist es im Gegensatz zu den bislang bekannten Lösungen nunmehr auch möglich den Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes mit einem Spritzschutz zu versehen, dessen Taststift über eine Taststiftwechseleinrichtung auswechselbar befestigt ist.
Das Spritzschutzgehäuse und die Mechanik zum Entfernen des Spritzschutzgehäuses aus dem Bereich der Gehäuseöffnung während eines Wechselvorganges kann vielfältig variieren. Im einfachsten Fall könnte es sich beim Spritzschutzgehäuse hierbei um eine Haube handeln, die die Gehäuseöffnung überdeckt und im Bereich des Taststiftes eine kreisförmige Öffnung aufweist, wobei der Durchmesser der Öffnung durch verschiebbare Lamellen, die beispielsweise ähnlich einer verstellbaren Blende bei einem Objektiv aufgebaut sein können, vergrößert und verkleinert werden kann. Eine derartige Konstruktion ist aber relativ aufwendig.
Erheblich einfacher ist es, wenn das Spritzschutzgehäuse aus mehreren einzelnen Gehäuseteilen aufgebaut ist. Dies hat den besonderen Vorteil, daß das Spritzschutzgehäuse zum Entfernen nur entsprechend zerteilt werden kann. Beispielsweise könnte das Spritzschutzgehäuse zwei Gehäusehälften aufweisen, die über Führungen lotrecht zur Tastkopflängsachse geführt sind und bei einem Taststiftwechsel auseinanderbewegt werden.
Besonders vorteilhaft umfaßt die Mechanik zum Entfernen des Spritzschutzgehäuses jedoch wenigstens ein Drehgelenk, über das die Gehäuseteile des Spritzschutzgehäuses drehbar gelagert sind und mithin bei einem Taststiftwechsel einfach verschwenkt werden.
Die Drehachse des Drehgelenkes könnte hierbei parallel zur Tastkopflängsachse ausgerichtet sein. Bei einem Koordinatenmeßgerät mit einem vertikal ausgerichteten Meßarm hieße dies, daß die Gehäuseteile wie Schwenktüren aufgeklappt werden, um hierdurch die
Taststiftwechseleinrichtung freilegen zu können. Um das Spritzschutzgehäuse möglichst eng am Tastkopfgehäuse anliegen zu lassen, dessen Querschnitt üblicherweise viereckig ausgebildet ist, bietet es sich an, die Drehachse an einer der Seitenkanten des Tastkopfgehäuses anzuordnen.
Besonders vorteilhaft ist die Drehachse der Drehgelenke jedoch lotrecht zur Längsachse des Tastkopfes ausgerichtet. Bei einem Koordinatenmeßgerät mit einem vertikal ausgerichteten Meßarm heißt das, daß die Gehäuseteile wie Klappflügel aufgeklappt werden, um hierdurch die Taststiftwechseleinrichtung freilegen zu können.
Zum Entfernen des Spritzschutzgehäuses aus dem Bereich der Gehäuseöffirung kann die Mechanik einen Motor umfassen, mit dem das Spritzschutzgehäuse dann aus dem Bereich der Gehäuseöff ung entfernt wird. Besonders vorteilhaft ist die Mechanik jedoch so ausgestaltet, daß auf einen separaten Motor verzichtet wird und statt dessen der Motor zum Antrieb des Meßarmes des Koordinatenmeßgerätes verwendet wird, an dem der Tastkopf befestigt ist.
Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn die Mechanik zum Entfernen des Spritzschutzgehäuses (5) wenigstens einen Stift im Taststiftmagazin (19) umfaßt, und wenigstens eine mit dem Stift zusammenwirkende Nut (10a,b) in einem der Gehäuseteile (8a,b) umfaßt, so daß während eines Wechselvorganges der Stift in die Nut (10a, 10b) eingreift und eine Bewegung des Meßarms (3) des Koordinatenmeßgerätes in Längsrichtung des Tastkopfes (7) in eine Schwenkbewegung der Gehäuseteile (8a, 8b) umgesetzt wird. Der Stift sollte federnd gelagert sein, so daß der Tastkopf (7) nach dem Entfernen des Spritzschutzgehäuses (5) gegen die Federkraft des federnd gelagerten Stiftes (25) in die Position zum Ablegen oder Aufnehmen des Taststiftes in den Magazinplatz eingefahren wird.
Natürlich können aber bei entsprechenden Umlenkungen auch in analoger Weise drehbare Gehäuseteile bewegt werden, deren Drehachse parallel zur Längsachse des Tastkopfes ausgerichtet ist.
Da das Spritzschutzgehäuse nicht vollkommen abdichtet, sollte besonders vorteilhaft das Spritzschutzgehäuse und/oder der Tastkopf im Bereich der Gehäuseöffnung eine Abtropfhase aufweisen, die verhindert, daß herunterlaufendes Wasser in das Tastkopfinnere eindringen kann, da das Wasser hieran hängenbleibt und hieran abtropft. Die Abtropfnase ist besonders gut •ausgebildet, wenn sie aus einem wasserabweisenden Material, wie beispielsweise Teflon gefertigt ist.
Selbstverständlich kann es sich bei dem Koordinatenmeßgerät um unterschiedlichste Typen handeln. Es kann sich beispielsweise um ein Brückenmeßgerät, ein Portalmeßgerät, ein Ständermeßgerät oder einen Roboterarm mit Drehgelenken handeln.
Auch die Art des Tastkopfes und die hierin befindliche Tastkopfmechanik kann variieren. Es kann sich um einen messenden Tastkopf handeln, bei dem die Auslenkung des Taststiftes aus der Ruhelage in den drei Koordinatenrichtungen gemessen wird oder aber um einen schaltenden Tastkopf handeln, bei dem bei Berührung des Taststiftes mit dem Werkstück ein Signal abgegeben wird.
Auch die Taststiftwechseleinrichtung kann vielfältig variieren. Es kann sich beispielsweise um eine elektromagnetische Taststiftwechseleinrichtung handeln, bei der der Taststift magnetisch gegen ein Dreipunktlager am Tastkopf gespannt wird. Es sind auch Lösungen bekannt, bei der der Taststift über einen Vakuumsaugnapf, oder über einen Greifer oder eine Spindel gegen ein Dreipunktlager gezogen wird.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Figuren. Hierin zeigen:
Figur 1 : Ein erfindungsgemäßes Koordinatenmeßgerät;
Figur 2: Einen Tastkopf (7) mit einem für den Tastkopfwechsel geöffneten
Spritzschutzgehäuse (5) Figur 3: Einen Tastkopf (7) mit einem geschlossenem Spritzschutzgehäuse (5)
Figur 4: Eine Schnittdarstellung durch das Spritzschutzgehäuse (5)
Figuren 5a-5d: Darstellung der einzelnen Schritte zum Entfernen des Spritzschutzgehäuses (5) beim Ablegen eines Taststiftes (4)
Figur 1 zeig ein Koordinatenmeßgerät mit einem erfindungsgemäßen Spritzschutzgehäuse (5), bei dem die Gehäuseöffnung und die frei zugänglichen Teile der Taststiftwechseleinrichtung während des Meßablaufes überdeckt sind und eine Mechanik vorgesehen ist, die das Spritzschutzgehäuse (5) während eines Wechselvorganges des Taststiftes (4) aus dem Bereich der Gehäuseöffhung entfernt. Wie dies im einzelnen geschieht wird noch weiter unten anhand der anderen Figuren näher erläutert werden.
Das Koordinatenmeßgerät umfaßt einen Meßtisch (1) auf dem ein Portal (2) in der mit (Y) bezeichneten Richtung beweglich geführt ist. Auf der dem Meßtisch (1) überspannenden Traverse des Portals (2) ist ein Schlitten (20) beweglich in der mit (X) bezeichneten Richtung geführt. Am Schlitten (20) wiederum ist die Pinole (3) in der mit (Z) bezeichneten Richtung geführt. Am unteren Ende der Pinole (3) ist der Tastkopf (7) (in Figur 1 vom Spritzschutzgehäuse 5 verdeckt) befestigt, der wiederum einen Taststift (4) trägt. Der Taststift (4) ist über eine Taststiftwechseleinrichtung am Tastkopf (7) befestigt und kann gegen einen anderen Taststift, der sich im Magazin (19) befindet, ausgetauscht werden. Damit die Mechanik im Tastkopf (7) wie auch die Taststiftwechseleinrichtung nicht durch Spritzwasser zerstört werden kann, sind die frei zugänglichen Bereiche der Taststiftwechseleinrichtung, wie auch die Gehäuseöffhung des Tastkopfes vom Spritzschutzgehäuse (5) umgeben, das insbesondere das Eindringen von Spritzwasser in die Taststiftwechseleinrichtung und in das Innere des Tastkopfes (7) verhindert.
Die genaue Funktion des Spritzschutzgehäuses (5) soll noch weiter unten erklärt werden. Zunächst wird die Funktion des Koordinatenmeßgerätes erläutert. Das Koordinatenmeßgerät weist für die drei Koordinatenrichtungen (X,Y,Z) jeweils Maßstäbe auf, die von entsprechenden Ableseköpfen abgetastet werden können, so daß immer die Position des Tastkopfes (7) im Maschinenkoordinatensystem bekannt ist. Der Tastkopf (7) ist hierbei als sogenannter messender Tastkopf (7) ausgestaltet, bei dem über im Tastkopf befindliche Sensoren laufend die Auslenkung des Taststiftes (4) in den drei Koordinatenrichtungen (X,Y,Z) beim Messen des Werkstückes (6) erfaßt wird und zur Erzeugung von Meßpunkten mit den gemessenen Maßstabswerten komponentenrichtig überlagert wird.
Im folgenden soll anhand der Figuren 2 - 5 die Funktion des Spritzschutzgehäuses (5) erläutert werden. Figur 2 zeigt einen Ausschnitt des Koordinatenmeßgerätes gemäß Figur 1. Hierin ist das Spritzschutzgehäuse (5) geöffnet gezeichnet, so daß der Taststift (4) in einem Magazinplatz im Magazin (19) abgelegt werden kann. Dazu weist das Spritzschutzgehäuse (5) zwei Gehäuseteile •(8a, 8b) auf, die jeweils an einem Drehgelenk (9a, 9b) gegenüber der Pinole (3) drehbar gelagert sind. Die Drehachsen der Drehgelenke (9a,9b) sind hierbei lotrecht zur Längsachse des Tastkopfes (7) ausgerichtet, wie dies weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 4 nochmals aufgegriffen wird. Um die beiden Gehäuseteile (8a, 8b) in die gezeigte Position zu bringen, weisen die kreisförmigen Teile (21a und 21b), die starr mit den Gehäuseteilen (8a, 8b) verbunden sind, jeweils eine Nut (10a, 10b) auf, die mit Stiften (25) im Magazin (19) derart zusammenwirken, daß zunächst die Stifte (25) in die Nut (10a, 10b) eingreifen und danach die Pinole (3) in der mit dem Pfeil (Z) bezeichneten Koordinatenrichtung nach oben bewegt wird. Die beiden kreisförmigen Teile (21a und 21b) werden hierbei gemeinsam mit den hieran befestigten Gehäuseteilen (8a und 8b) um die entsprechenden Drehgelenke (9a und 9b) verdreht, so daß die Gehäuseteile (8a und 8b) aus der strichliniert gezeichneten Position in die mit fester Linie ausgezeichnete Position verdreht werden und nunmehr der Taststift (4) vollkommen frei liegt.
Wie dies im einzelnen geschieht, soll noch weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 5a- 5d detailliert erläutert werden.
In Figur 3 hingegen ist das Spritzschutzgehäuse (5) im geschlossenem Zustand während eines Meßablaufes dargestellt. Wie aus Figur 3 hierbei zu sehen ist, werden die beiden Gehäuseteile (8a, 8b) hierbei durch zwei Permanentmagneten (11a, 11b) zusammengehalten.
Um weitere Details des besonders bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels zu erläutern wird nunmehr auf Figur 4 Bezug genommen, die die Gehäuseteile (8a und 8b) des Spritzschutzgehäuses (5) im Schnitt zeigt und den unteren Bereich des Tastkopfes (7) im Aufriß zeigt. Wie hierin zu sehen, sind die Gehäuseteile (8a und 8b) an den kreisförmigen Teilen (21a und 21b) befestigt, die wiederum gegenüber dem Tastkopf (7) über die Drehgelenke (9a, 9b) drehbeweglich gelagert sind. Die Drehgelenke (9a,9b) umfassen zylindrische Stifte (34a, 34b) die jeweils in zwei hintereinanderliegenden am Tastkopf (7) befestigten Ösen (35a, 35b) drehbeweglich gelagert sind. Wie oben bereits ausgeführt, sind die Drehachsen (ag) der Drehgelenke (9a,9b), die senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet stehen, lotrecht zur Längsachse (at) des Tastkopfes (7) ausgerichtet. Zur Abdichtung weisen die Gehäuseteile (8a und 8b) Dichtlippen (16a und 16b) bzw. (12a und 12b) auf. Die Dichtlippen (16a und 16b) dichten hierbei den oberen Bereich des Tastkopfes ab während die Dichtlippen (12a und 12b) in die Nut (13) des Taststifttellers (14) eingreifen. Damit sich der Taststift (4) während einer Messung ausreichend gegenüber dem Tastkopf bewegen kann, muß zwischen der Nut (13) des Taststiftteller (14) und den Dichtlippen (12a und 12b) natürlich in allen Bewegungsrichtungen (X, Y, Z) des Taststiftes (4) ein ausreichender Abstand vorhanden sein, der mindestens der Maximalauslenkung des Taststiftes (4) aus seiner Ruhelage in der betreffenden Richtung (X, Y, Z) entspricht. Um zu verhindern, daß Spritzwasser, welches an den Gehäusehälften (8a und 8b) seitlich herunter läuft, in den Tastkopf (7) eindringen kann, ist außerdem eine Abtropfhase (18) vorgesehen, an der das Wasser hängen bleibt und abtropfen kann. Diese Abtropfnase (18) kann im einfachsten Fall ein Steg sein an dem die Tropfen hängen bleiben und abtropfen können. Alternativ könnte genauso gut eine Nut in die Gehäuseteile (8a, 8b) eingearbeitet werden, die dann mit wasserabweisendem Material, wie beispielsweise Teflon ausgefüllt ist. Auch am Tastkopfgehäuse des Tastkopfes (7) ist im Bereich der Gehäuseöffhung (30) des Tastkopfgehäuses eine Abtropfnase (15) vorgesehen, an der Wasser abtropfen kann, das an den Seitenwänden des Tastkopfes (7) herunterläuft, um das Eindringen des Wassers in das Tastkopfinnere und in die Lagerung des Taststiftes zu verhindern. Außerdem ist in Figur 4 die Taststiftwechseleinheit (33) zu sehen, die den Taststift (4) durch die Gehäuseöffnung (30) hindurch mit der im Tastkopfinneren befindlichen Tastkopfmechanik verbindet, von der hier der Darstellung wegen nur das Teil (34) zu sehen ist, das über Federparallelogramme in den drei Koordinatenrichtungen (X,Y,Z) verschiebbar gelagert ist. Die Taststiftwechseleinheit (33) weist im wesentlichen einen Permanentmagneten und einen Elektromagneten auf, dessen Feld dem des Permanentmagneten beim Wechselvorgang überlagert werden kann. Der Permanentmagnet zieht hierbei magnetisch den Taststift (4) reproduzierbar in ein Dreipunktlager. Das Dreipunktlager umfaßt drei Paare von Kugeln (32), die in einem Winkel von 120° an der Taststiftwechseleinheit (33) befestigt sind und drei entsprechende am Taststift (4) befestigte Zylinder (31), die auf den drei Paaren von Kugeln (32) aufliegen und als Gegenlager dienen. Zum Ablegen des Taststiftes (4) wird durch den Elektromagneten derart ein magnetisches Feld erzeugt, daß das Magnetfeld des Permanentmagneten kompensiert wird und der Taststift (4) unter seinem Eigengewicht in den Magazinplatz des Magazins (19) herausfällt.
Die Mechanik, mit der das Spritzschutzgehäuse (5) bei einem Wechselvorgang aus dem Bereich der Gehäuseöffhung (30) des Tastkopfes (7) entfernt wird, soll nunmehr anhand der Figuren 5a -bis 5d erläutert werden, die die einzelnen Schritte beim Ablegen des Taststiftes (4) an einem leeren Magazinplatz des Taststiftmagazins (19) darstellen. Das Aufnehmen eines neuen Taststiftes aus einem anderen Magazinplatz erfolgt selbstverständlich vollkommen analog.
Zunächsteinmal wird die Pinole (3) vor einem leeren Magazinplatz des Magazins (19) positioniert, wie Figur 5a dies zeigt. Nunmehr wird die Pinole (3) in Richtung des Pfeils (26) horizontal verschoben, bis die beiden Stifte (25), von denen hier wegen der Ansicht nur einer zu sehen ist, in die Nuten (10a, 10b) der kreisförmigen Teile (21a,21b) des Spritzschutzgehäuses (5) eingreifen, wie Figur 5b dies zeigt. In einem nächsten Schritt wird die Pinole (3) nunmehr über den entsprechenden Motor vertikal in der mit dem Pfeil (27) gezeigten Richtung bewegt. Hierbei öffnet sich das Spritzschutzgehäuse (5), wie dies bereits oben in Zusammenhang mit Figur 2 erläutert wurde und in Figur 5c zu sehen ist. In einem nächsten Schritt wird die Pinole (3) erneut horizontal in Richtung des Pfeiles (28) verfahren, bis sich der Taststift (4) genau über der Gabel (22) des Magzins (19) befindet, wie Figur 5d dies zeigt. Dies ist möglich, weil die Stifte (25) gegenüber dem Teil (24) mittels einer Druckfeder federnd gelagert sind. Nunmehr kann der Taststift (4) in der Gabel (22) abgelegt werden und die Pinole in umgekehrter Reihenfolge wieder ausgefahren werden.
Der Meßarm kann nunmehr zu einem neuem Magazinplatz verfahren werden und hier nach dem selben Vorgehen zunächst die Gehäuseteile (8a und 8b) öffnen um hier nach demselben Vorgehen den Tastkopf dann über dem neuen Magazinplatz zu positionieren, um hier einen neuen Taststift (4) aufzunehmen.
Natürlich kann alternativ der Taststift (4) auch von Hand gewechselt werden. Dazu werden die Gehäuseteile (8a und 8b) zunächst von Hand geöffnet und der Taststift (4) von Hand gewechselt. Nach dem Wechseln des Taststiftes (4) werden die Gehäuseteile (8a und 8b) wieder zugeklappt, wobei die Permanentmagneten (11a und 1 lb) die Gehäuseteile (8a und 8b) zusammenschnappen.
Hinsichtlich der Figuren 1 bis 5 ist explizit auszuführen, daß es sich hierbei nicht um maßstäbliche Zeichnungen handelt sondern vielmehr um Darstellungen, mit denen das Prinzip eines erfindungsgemäßen Koordinatenmeßgerätes dargestellt wird.

Claims

Patentansprüche:
1. Koordinatenmeßgerät mit einem Tastkopf (7), dessen Taststift (4) durch eine Gehäuseöffnung (30) im Tastkopfgehäuse hindurch an der im inneren des Tastkopfgehäuses befindlichen Tastkopfmechanik (34) befestigt ist, wobei der Taststift (4) über eine Taststiftwechseleinrichtung (33) auswechselbar an der Tastkopfmechanik (34) befestigt ist, und wobei ein Spritzschutzgehäuse (5) vorgesehen ist, das die Gehäuseöffhung (30) und die frei zugänglichen Teile der Taststiftwechseleinrichtung (33) während des Meßablaufes überdeckt und eine Mechanik (9a,b; 10a,b; 21a,b) vorgesehen ist, die das Spritzschutzgehäuse (5) beim Aufnehmen und Ablegen des Taststiftes (4) aus dem Bereich der Gehäuseöffnung (30) entfernt.
2. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzschutzgehäuse (5) wenigstens zwei separate Gehäuseteile (8a,8b) umfaßt.
3. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mechanik zum entfernen des Spritzschutzgehäuses (5) wenigstens ein Drehgelenk (9a,9b) aufweist, über das die Gehäuseteile (8a,8b) des Spritzschutzgehäuses (5) drehbar gelagert sind.
4. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (ag) wenigstens eines Drehgelenkes (9a,9b) lotrecht zur Längsachse (at) des Tastkopfes (7) ausgerichtet ist.
5. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mechanik zum Entfernen des Spritzschutzgehäuses (5) einen Motor umfaßt.
6. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Motor der Motor zum Antrieb des Meßarmes (3) des Koordinatenmeßgerätes ist, an dem der Tastkopf (7)befestigt ist.
7. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mechanik zum Entfernen des Spritzschutzgehäuses (5) wenigstens einen Stift (25) im Taststiftmagazin (19) umfaßt, und wenigstens eine mit dem Stift zusammenwirkende Nut (10a,b) in einem der Gehäuseteile (8a,b) umfaßt, so daß während eines Wechselvorganges der Stift in die Nut (10a, 10b) eingreift und eine Bewegung des Meßarms (3) des Koordinatenmeßgerätes in Längsrichtung des Tastkopfes (7) in eine Schwenkbewegung der Gehäuseteile (8a, 8b) umgesetzt wird.
8. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (25) federnd gelagert ist und der Tastkopf (7) nach dem Entfernen des Spritzschutzgehäuses (5) gegen die Federkraft des federnd gelagerten Stiftes (25) in den Magazinplatz eingefahren wird.
9. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzschutzgehäuse (8a,8b) und/oder der Tastkopf (7) im Bereich der Gehäuseöffhung eine Abtropfnase (15, 18) aufweist.
10. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtropfhase (15, 18) aus einem wasserabweisenden Material gefertigt ist.
11. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzschutzgehäuse im Bereich der Gehäuseöffnung Dichtlippen (12a,b; 16a,b) aufweist.
12. Koordinatenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (8a,8b) wenigstens eine magnetische Halterung (11a, 11b) aufweisen, die die Gehäuseteile (8a, 8b) während eines Meßvorganges zusammenhalten
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