DE102013107948B4 - Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Vermessen von Werkstücken - Google Patents

Koordinatenmessgerät sowie Verfahren zum Vermessen von Werkstücken Download PDF

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Abstract

Koordinatenmessgerät zur Vermessung von Werkstücken, mit einem Messtisch (16) zur Aufnahme eines Werkstücks, mit einem Sensorträger (20), der entlang zumindest einer Bewegungsachse (X, Y, Z) relativ zum Messtisch (16) verfahrbar ist, wobei der Sensorträger (20) mit einem optischen Sensor (22) zur Vermessung von Werkstücken koppelbar ist, wobei der Messtisch (16) eine zumindest abschnittsweise optisch durchlässige Werkstückauflage (24) aufweist, und mit einer Beleuchtungseinheit (36) zur Beleuchtung des Werkstücks, die zumindest eine verfahrbare Durchlichtquelle (38) aufweist, wobei die zumindest eine Durchlichtquelle (38) zur Bewegungsmitnahme mit dem verfahrbaren Sensorträger (20) koppelbar ist, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinheit (50), die dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Durchlichtquelle (38) selektiv vom verfahrbaren Sensorträger (20) zu entkoppeln, wobei der zumindest einen Durchlichtquelle (38) und dem verfahrbaren Sensorträger (20) ein selektiv einkoppelbares Zugmittel (48) zwischengeordnet ist, wobei das Zugmittel (48) einen Mitnehmer (74) aufweist, der am Zugmittel (48) festgelegt ist, und wobei die Kupplungseinheit (50) einen Greifer (72) mit zumindest einem mit dem Mitnehmer (74) koppelbaren Greifelement (88; 96) aufweist, das zwischen einer Mitnahmekonfiguration und einer Lösekonfiguration verlagerbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät zur Vermessung von Werkstücken, mit einem Messtisch zur Aufnahme eines Werkstücks, mit einem Sensorträger, der entlang zumindest einer Bewegungsachse relativ zum Messtisch verfahrbar ist, wobei der Sensorträger mit einem optischen Sensor zur Vermessung von Werkstücken koppelbar ist, wobei der Messtisch eine zumindest abschnittsweise optisch durchlässige Werkstückauflage aufweist, und mit einer Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des Werkstücks, die zumindest eine verfahrbare Durchlichtquelle aufweist, wobei die zumindest eine Durchlichtquelle zur Bewegungsmitnahme mit dem verfahrbaren Sensorträger koppelbar ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein korrespondierendes Verfahren zur Vermessung von Werkstücken.
  • Ein Koordinatenmessgerät der vorstehend genannten Art ist etwa aus der DE 201 16 124 U1 sowie der US 6,518,996 B1 bekannt.
  • Aus der DE 20 2004 003 893 U1 ist ein Koordinatenmessgerät bekannt, das ein Portal mit Seitenstützen und einem zwischen diesen verlaufenden Querträger sowie einen entlang des Querträgers verschiebbaren Schlitten umfasst, wobei vom Schlitten ein optisch oder optisch taktil arbeitender Sensor ausgeht, wobei das Koordinatenmessgerät ferner einen optisch durchlässigen Messtisch für ein zu messendes Objekt sowie eine Grundplatte aufweist, die zum Messtisch beabstandet ist, wobei zwischen dem Messtisch und der Grundplatte eine Durchlichtquelle angeordnet ist, die unabhängig von der Position des Sensors von dessen optischer Achse durchsetzt ist, und wobei die Durchlichtquelle ein Lichtband ist, das von den Seitenstützen ausgeht.
  • Aus der DD 68 979 A5 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung des Summenteilungsfehlers bei der Teilungsprüfung von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern und genuteten Teilen bekannt, wobei ein die Einzelteilungsfehler darstellender elektrischer Messwert gegebenenfalls nach Verstärkung auf ein Anzeigegerät gegeben wird, wobei die Vorrichtung ferner einen Messwagen umfasst, der durch einen Seilzug bewegt wird, wobei der Seilzug ein Seil umfasst, das über eine Seilrolle geführt ist, wobei Drehungen der Seilrolle über eine elektromagnetische Kupplung auf eine Achse übertragbar sind.
  • Koordinatenmessgeräte sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Sie dienen beispielsweise dazu, im Rahmen einer Qualitätssicherung Werkstücke zu überprüfen oder die Geometrie bzw. weitere Parameter eines Werkstücks im Rahmen eines so genannten ”Reverse Engineering” zu ermitteln. Darüber hinaus sind vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten denkbar.
  • Bei der Forschung, Entwicklung, aber auch Einzelfertigung oder Serienfertigung von Produkten kommt der Messtechnik insbesondere unter dem Aspekt der Qualitätssicherung eine große Bedeutung zu. So kann es bereits in frühen Phasen einer Produktentwicklung erforderlich sein, die Gestalt von Musterteilen zu erfassen, um beispielsweise sicherzustellen, dass Funktionsmaße, Formtoleranzen, Lagetoleranzen, Oberflächeneigenschaften oder dergleichen innerhalb von ihm Rahmen der Auslegung ermittelten Toleranzbereichen liegen. Die Ermittlung oder Erfassung solcher Maße oder gegebenenfalls deren Streuung erlaubt eine Rückkopplung mit dem Produktentwicklungsprozess. So können von den Eigenschaften oder dem Verhalten der Musterteile gegebenenfalls Änderungen oder Anpassungen abgeleitet werden, die erforderlich sein können, um den Reifegrad eines Produkts zu verbessern.
  • Neben entwicklungsbegleitenden Messaufgaben ist die Messtechnik auch ein häufig unverzichtbares Hilfsmittel und Qualitätskontrollelement bei der Planung, Einrichtung und Durchführung einer Serienfertigung.
  • Zur Vermessung der Geometrie eines Messobjekts, allgemein von Werkstücken, aber auch zur Erfassung weiterer Merkmale wie Oberflächeneigenschaften, Lagetoleranzen, Formtoleranzen und dergleichen eignet sich in besonderem Maße die Koordinatenmesstechnik. Dabei wird ein Messobjekt in einem Koordinatensystem angetastet, das durch die Gestaltung einer genutzten Messeinrichtung vorgegeben sein kann. Es kann dabei eine Erfassung von Raumpunkten, Raumkurven oder Raumbahnen sowie Flächenelementen erfolgen. Die erfassten Werte können dabei als Ist-Abbildung des Werkstücks oder Messobjekts im Koordinatenraum verstanden werden.
  • Ein Koordinatenmessgerät besitzt im Regelfall eine Struktur, die es einem Messaufnehmer erlaubt, innerhalb eines bestimmten Koordinatenraumes entlang einer Mehrzahl von Raumachsen zu fahren und gegebenenfalls zusätzlich um zumindest eine Raumachse verschwenkt zu werden. Der hierzu erforderliche Antrieb kann grundsätzlich manuell oder aber motorisch erfolgen. Eine Vielzahl von Koordinatenmessgeräten ähnelt in ihrem Grundaufbau beispielsweise CNC-Mehrachsfräsmaschinen.
  • In jüngerer Zeit ist es üblich geworden, Konstruktionsdaten oder Fertigungsdaten eines Produkts zweidimensional, dreidimensional, zumindest aber über reproduzierbare Produktionsparameter digital zu erfassen. Hiervon kann regelmäßig bei geringem Aufwand eine Soll-Abbildung des Messobjekts oder Werkstücks abgeleitet werden. Gegebenenfalls können dabei ferner bei der Vermessung die der Ist-Abbildung und der Soll-Abbildung zugrunde liegenden Koordinatenräume zueinander in Relation gebracht werden, etwa einander überlagert werden. Auf diese Weise können die Messergebnisse ebenso ”digital” ausgewertet werden. Dies erlaubt beispielsweise Rückschlüsse auf zu verändernde Fertigungsparameter oder Gestaltelemente des Werkstücks.
  • Die Koordinatenmesstechnik erlaubt im Regelfall eine störungsfreie Prüfung von Messobjekten oder Werkstücken. Somit ist grundsätzlich eine hohe Eignung zur fertigungsbegleitenden Prüfung gegeben, insbesondere zur Einhundert-Prozent-Kontrolle. Neben solchen Routineaufgaben eignet sich die Koordinatenmesstechnik jedoch auch in besonderem Maße zur Durchführung von Einzelmessungen. Im Regelfall kann innerhalb eines von einem Koordinatenmessgerät bereitgestellten Messvolumens (oder: Messraums) jeder oder nahezu jeder beliebige Punkt angetastet werden, so dass zur Vermessung eines Messobjekts oder Werkstücks, sofern es im Messvolumen platzierbar ist, keine besonderen Vorbereitungen erforderlich sind. Insbesondere kann regelmäßig eine bauliche Anpassung des Koordinatenmessgeräts an das Messobjekt oder umgekehrt eine bauliche Anpassung des Messobjekts an das Koordinatenmessgerät vermieden werden. Derartige Anpassungen sind häufig bei Lehren oder ähnlichen ”Einzweck-Prüfmitteln” erforderlich.
  • Es sind verschiedene Arten von Koordinatenmessgeräten bekannt, die sich beispielsweise durch die Art der Antastung des Messobjekts oder Werkstücks unterscheiden. Die Antastung des Werkstücks kann beispielsweise berührungslos erfolgen. Andererseits ist eine taktile Anpassung denkbar. Ein taktiles, berührendes Antasten kann mittels eines taktilen Tastkopfes erfolgen, der etwa als passiver oder aktiver taktiler Sensor ausgeführt ist. Ein berührungsloses, etwa optisches, Antasten kann eine optische Kantenerkennung, eine optische Abstandsbestimmung oder Ähnliches umfassen. Die Abstandsbestimmung kann dabei ähnlich einem taktilen Antasten erfolgen, wobei jedoch anstatt des Berührens des fraglichen Werkstücks etwa eine Fokussierung erfolgen kann. Ein auf diese Weise ermittelbarer Abstandswert erlaubt eine ”mittelbare” Positionsbestimmung. Ferner sind Triagulationsverfahren oder ähnliche Ansätze zur optischen Anpassung denkbar. Optisches Antasten mittels Kantenerkennung kann etwa unter Verwendung von in Linienform, Zeilenform oder Matrizenform angeordneten Sensorpaketen erfolgen, die etwa dazu ausgebildet sind, Schwellwerte zu erfassen, die beispielsweise einem Kantenübergang zurechenbar sind. Unter dem optischen Antasten kann grundsätzlich ein berührungsloses Antasten unter Verwendung optischer Sensoren verstanden werden.
  • Neben einzelnen Antastungen von Geometrieelementen (auch: Entitäten) des Werkstücks sind auch kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Messungen vorstellbar, bei denen ein Taster das Werkstück auch während einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Sensorträger optisch oder taktil antastet. Auf diese Weise können Kurven oder Flächen erfasst werden. So ist es vorstellbar, eine Hüllkontur des Werkstücks zu erfassen, die im Wesentlichen durch eine Punktwolke gebildet ist, deren Punktanzahl oder Punktdichte durch eine Abtastrate des Tasters oder Sensors bei der Relativbewegung zwischen dem Sensor und dem Werkstück bedingt ist.
  • Im Stand der Technik sind Einzweck-Koordinatenmessgeräte bekannt, die spezifisch für taktile Antastungen oder optische Antastungen ausgebildet sind. Es sind ferner auch Universal-Koordinatenmessgeräte bekannt, die insbesondere dazu ausgebildet sind, sowohl mit taktilen Sensoren (Tastköpfen) als auch mit optischen Sensoren (Tastköpfen) betrieben zu werden. Zu diesem Zweck kann der Sensorträger eines solchen Koordinatenmessgerätes zumindest eine Aufnahme aufweisen, die sowohl zur Aufnahme taktiler Tastköpfe als auch zur Aufnahme optischer Tastköpfe ausgebildet ist.
  • Ein optischer Tastkopf kann beispielhaft ein Objektiv mit einer Auswerteeinheit umfassen, das zur Erfassung visueller Daten ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich etwa um ein telezentrisches Zoomobjektiv handeln. Häufig erfordern optische Tastköpfe oder Sensoren eine definierte Beleuchtung des zu vermessenden Werkstücks. Je nach Messaufgabe ist es vorstellbar, das Werkstück mittels Auflichtquellen, Durchlichtquellen oder mit perspektivisch angeordneten Lichtquellen zu beleuchten. Perspektivisch angeordnete Lichtquellen können etwa in einem definierten Winkel zur optischen Achse des optischen Sensors ausgerichtet sein. Es kann sich dabei etwa um Streifenlichtquellen oder Ähnliches für Triangulationsmessungen handeln. Auflichtquellen können grundsätzlich parallel zur optischen Achse des optischen Sensors oder in einem spitzen Winkel zur optischen Achse des optischen Sensors angeordnet sein. Auflichtquellen können beispielhaft durch eine Mehrzahl ringförmig angeordneter Lichtquellen gebildet sein, die kreisförmig um die optische Achse des optischen Sensors angeordnet sind. Durchlichtquellen können an einer dem optischen Sensor abgewandten Seite des Messobjekts oder Werkstücks vorgesehen sein, um dieses ”von hinten” zu beleuchten.
  • Durchlichtquellen erlauben eine kontrastreiche Beleuchtung insbesondere von Werkstückkanten. Auf diese Weise können Umfangskonturen, Kanten oder Ähnliches hochgenau und effizient erfasst werden. Koordinatenmessgeräte, die zur optischen Vermessung von mittels Durchlicht beleuchteten Werkstücken ausgebildet sind, weisen üblicherweise einen zumindest teilweise optisch durchlässigen Messtisch auf, auf dem das Werkstück aufnehmbar ist. Auf einer Seite des Messtisches (üblicherweise: Oberseite) ist der Sensorträger mit dem optischen Taster oder Sensor angeordnet. Auf einer dem optischen Taster oder Sensor abgewandten Seite des Messtisches (üblicherweise: Unterseite) ist die Durchlichtquelle angeordnet.
  • Bei der (optischen) Antastung des Werkstücks sind regelmäßig Relativbewegungen zwischen dem Werkstück und dem (optischen) Sensor oder Tastkopf erforderlich. Demgemäß muss auch die Durchlichtquelle in geeigneter Weise bewegt oder verfahren werden, um für möglichst konstante Messbedingungen sorgen zu können. Im Stand der Technik bekannte Koordinatenmessgeräte, die sich für Durchlichtmessungen eignen, weisen etwa eine (mechanische) Kopplung zwischen der Durchlichtquelle und dem Sensorträger auf, die eine Mitnahme der Durchlichtquelle bei der Relativbewegung zwischen dem Sensorträger und dem Werkstück bewirkt.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Koordinatenmessgerät und ein korrespondierendes Verfahren zur Vermessung von Werkstücken anzugeben, die eine flexible und effiziente Vermessung von Werkstücken ermöglichen. Insbesondere sollen Messungenauigkeiten möglichst weitgehend reduziert werden. Daneben soll sich das Koordinatenmessgerät möglichst zur Verwendung verschiedener Taster oder Sensoren und zur Nutzung verschiedener Beleuchtungskonzepte eignen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art gelöst, wobei eine Kupplungseinheit vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Durchlichtquelle selektiv vom verfahrbaren Sensorträger zu entkoppeln, wobei der zumindest einen Durchlichtquelle und dem verfahrbaren Sensorträger ein selektiv einkoppelbares Zugmittel zwischengeordnet ist, wobei das Zugmittel einen Mitnehmer aufweist, der am Zugmittel festgelegt ist, und wobei die Kupplungseinheit einen Greifer mit zumindest einem mit dem Mitnehmer koppelbaren Greifelement aufweist, das zwischen einer Mitnahmekonfiguration und einer Lösekonfiguration verlagerbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollständig gelöst.
  • Erfindungsgemäß ermöglicht nämlich die Kupplungseinheit, die zumindest eine Durchlichtquelle genau dann in gewünschter Weise anzutreiben, wenn tatsächlich eine Durchlichtmessung erfolgt. In anderen Betriebszuständen, wenn etwa mittels Auflicht gemessen wird oder wenn etwa taktile Sensoren genutzt werden, kann die Verbindung der zumindest einen Durchlichtquelle mit dem verfahrbaren Sensorträger gelöst werden, so dass kein Antrieb und keine Mitnahme erfolgen muss. Auf diese Weise kann die Trägheit des Sensorträgers bei Messvorgängen, bei denen das Mitführen der Durchlichtquellen nicht erforderlich ist, deutlich reduziert werden. Die Messung kann grundsätzlich schneller und/oder mit höherer Genauigkeit erfolgen. Das selektive Abkoppeln der Durchlichtquelle kann ferner dazu beitragen, Verschleiß bei der Durchlichtquelle und bei Komponenten, die zu deren Mitnahme vorgesehen sind, deutlich zu reduzieren. Die Durchlichtquelle kann häufiger in einem Ruhezustand verbleiben.
  • Im Sinne dieser Offenbarung können die Begriffe ”Koppeln” (auch: ”Ankoppeln” oder ”Einkoppeln”) sowie ”Entkoppeln” (auch: ”Abkoppeln”) grundsätzlich mit den Begriffen ”Kuppeln” (auch ”Einkuppeln”) bzw. ”Auskuppeln” gleichgesetzt werden. Das Koppeln oder Kuppeln kann ein gezieltes ”Einrücken” der Kupplungseinheit umfassen, wodurch die Mitnahme der Durchlichtquelle mit dem verfahrbaren Sensorträger ermöglicht wird. In umgekehrter Weise kann das Entkoppeln bzw. Auskuppeln ein ”Ausrücken” der Kupplungseinheit umfassen, um die Mitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle zu unterbinden.
  • Das selektive Entkoppeln oder Auskuppeln der zumindest einen Durchlichtquelle vom verfahrbaren Sensorträger kann grundsätzlich ein vollständiges Entkoppeln umfassen. Ein vollständiges Entkoppeln kann im entkoppelten Zustand freie (richtungsunabhängige) Relativbewegungen zwischen dem verfahrbaren Sensorträger und der zumindest einen Durchlichtquelle erlauben. Das Entkoppeln kann jedoch auch derart erfolgen, dass im entkoppelten Zustand lediglich richtungsgebundene freie Relativbewegungen zwischen der zumindest einen Durchlichtquelle und dem verfahrbaren Sensorträger erlaubt sind. Dies kann etwa derart zu verstehen sein, dass in einer Bewegungsrichtung entlang einer Bewegungsachse keine Mitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle durch den verfahrbaren Sensorträger erlaubt ist. In der entgegengesetzten Richtung entlang dieser Bewegungsachse kann jedoch weiterhin eine Bewegungsmitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle durch den verfahrbaren Sensorträger gegeben sein. Demgemäß kann die Kupplungseinheit gemäß verschiedener Ausgestaltungen als richtungsgebundene Kupplung ausgebildet sein.
  • Im gekoppelten oder eingekoppelten Zustand kann die Bewegungsmitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle durch den verfahrbaren Sensorträger derart erfolgen, dass die Durchlichtquelle synchron mit dem Sensorträger verfahrbar ist. Mit anderen Worten kann die Durchlichtquelle dem Sensorträger bei seiner Bewegung folgen, um eine gewünschte Ausleuchtung oder Beleuchtung des Messobjekts oder Werkstücks zu gewährleisten. So kann es etwa gewünscht sein, dass ein Zentrum oder eine Zentralachse der zumindest einen Durchlichtquelle im Wesentlichen mit einer optischen Achse des optischen Sensors zusammenfällt. Es versteht sich, dass die Beleuchtungseinheit grundsätzlich auch eine Mehrzahl von Durchlichtquellen umfassen kann. Die Beleuchtungseinheit kann insbesondere eine flächige Ausleuchtung des Werkstücks erlauben.
  • Der Messtisch, an dem das Werkstück mittelbar oder unmittelbar aufnehmbar ist, ist zumindest abschnittsweise optisch durchlässig. Optische Durchlässigkeit kann eine zumindest teilweise Transparenz umfassen. Beispielhaft kann der Messtisch eine zumindest teiltransparente Platte umfassen, etwa eine Glasplatte oder Ähnliches. Auf diese Weise kann das aufgenommene Werkstück ”von hinten” durch die Platte hindurch beleuchtet werden. Es ist grundsätzlich auch vorstellbar, definierte Ausnehmungen in den Messtisch einzubringen, etwa eine Vielzahl von Perforationen oder Bohrungen, die lichtdurchlässig sind. Die Beleuchtung des Werkstücks kann insbesondere mittels sichtbarem Licht erfolgen. Unter sichtbarem Licht kann allgemein derjenige Teil der elektromagnetischen Strahlung verstanden werden, der (üblicherweise) für das menschliche Auge sichtbar ist. Es versteht sich, dass der optische Sensor ebenso zur Erfassung von ”sichtbarem” Licht ausgebildet sein kann. Es ist jedoch gleichfalls vorstellbar, dass der optische Sensor dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zu erfassen, deren Wellenlängen außerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Spektrums liegen. Demgemäß kann die zumindest abschnittsweise optische Durchlässigkeit des Messtisches allgemein Teile des elektromagnetischen Spektrums betreffen, die für den jeweils verbauten optischen Sensor ”sichtbar” sind.
  • Beispielhaft kann das Koordinatenmessgerät als 3-Achsen-Koordinatenmessgerät ausgebildet sein, das eine Relativbewegung zwischen dem am Sensorträger aufgenommenen Sensor und dem Werkstück entlang dreier Achsen (etwa: X, Y, Z) erlaubt, die vorzugsweise zueinander senkrecht angeordnet sind. Das Koordinatenmessgerät kann insbesondere in Portalbauweise oder in Ständerbauweise ausgestaltet sein und ein Maschinengestell und eine Mehrzahl von relativ zum Gestell bzw. relativ zueinander verfahrbaren Schlitten aufweisen.
  • Mit einem Zugmittel, das in geeigneter Weise umgelenkt wird, kann die gewünschte Bewegungsmitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle im eingekoppelten Zustand in einfacher Weise mit hoher Wiederholgenauigkeit bewirkt werden. Das selektive Entkoppeln kann insbesondere auch den Verschleiß beim Zugmittel sowie bei gegebenenfalls vorgesehenen Umlenkrollen verringern. Das Zugmittel kann grundsätzlich als strangförmiges Zugmittel ausgebildet sein. Das Zugmittel kann allgemein zur Übertragung von Zugbelastungen ausgebildet sein. Es versteht sich jedoch, dass das Zugmittel zumindest teilweise auch zur Übertragung von Schubbelastungen ausgelegt sein kann, etwa im Sinne eines kombinierten Zug- und Druckkabels. Vorzugsweise ist das Zugmittel als Seil ausgebildet, alternative Ausgestaltungen des Zugmittels als Kette, Riemen, Zahnriemen oder Ähnliches sind ohne weiteres denkbar. Die Umlenkrollen können in geeigneter Weise an das Zugmittel angepasst sein. Es versteht sich, dass grundsätzlich auch starre Umlenkungen vorgesehen sein können, etwa Zylinderabschnitte oder Ähnliches, entlang denen das Zugmittel beim Verfahren gleiten kann.
  • Der Mitnehmer kann etwa als Muffe, Nippel oder dergleichen gestaltet sein. Der Mitnehmer kann in geeigneter Weise kraftschlüssig oder formschlüssig mit dem Zugmittel verbunden sein. Demgemäß kann der Mitnehmer etwa als Klemmmuffe, Klemmring, Schraubmuffe oder in ähnlicher Weise ausgebildet sein. Die Kupplungseinheit weist vorzugsweise zwei Greifelemente auf, die etwa als Greifarme ausgebildet sein können. Die Greifelemente können sich in der Mitnahmekonfiguration in einem eingerückten Zustand befinden. Die Greifelemente können sich in der Lösekonfiguration in einem ausgerückten Zustand befinden. Im eingerückten Zustand ist das Ankoppeln des Mitnehmers ermöglicht. Im ausgerückten Zustand kann der Mitnehmer in zumindest einer Richtung freigegeben sein. Allgemein kann das zumindest eine mit dem Mitnehmer koppelbare Greifelement zwischen der Mitnahmekonfiguration und der Lösekonfiguration umschaltbar sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das selektiv einkoppelbare Zugmittel ein umlaufendes Zugmittel. Diese Ausgestaltung ist vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass das Zugmittel als Seil ausgebildet ist, insbesondere als geschlossen umlaufendes Endlosseil, wobei das Seil über eine Mehrzahl von Umlenkrollen umgelenkt wird, um im gekoppelten Zustand die zumindest eine Durchlichtquelle synchron mit dem verfahrbaren Sensorträger zu verfahren.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist der Mitnehmer eine Mitnahmekontur, insbesondere eine Führungsnut, auf, an die das zumindest eine Greifelement angreifen kann. Insbesondere dann, wenn das Zugmittel als Seil oder Kabel ausgestaltet ist, kann die Mitnahmekontur als rotationssymmetrische Mitnahmekontur bzw. rotationssymmetrische Führungsnut gestaltet sein. Vorzugsweise weist die Mitnahmekontur einen zumindest abschnittsweise keilförmigen Querschnitt auf, der mit Kontaktflächen des zumindest einen Greifelements korrespondiert. Auf diese Weise kann sich beim Eingreifen des zumindest einen Greifelements in die Mitnahmekontur eine Zentrierung zwischen dem Mitnehmer und der Kupplungseinheit ergeben. Auf diese Weise kann im eingekoppelten Zustand die Mitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle mit hoher Genauigkeit erfolgen. Vorzugsweise kann die Mitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle mit einer Reproduziergenauigkeit (auch: Wiederholgenauigkeit) von etwa maximal 0,3 mm, vorzugsweise maximal 0,1 mm, erfolgen.
  • In umgekehrter Weise ist es alternativ auch vorstellbar, dass die Mitnahmekontur am Mitnehmer eine erhabene Führungskontur aufweist, die etwa mit einer vertieften Gegenkontur am zumindest einen Greifelement zusammenwirken kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt weist das Koordinatenmessgerät eine Kupplungseinheit mit zumindest einem Elektromagneten auf, der zur Kopplung oder Entkopplung der zumindest einen Durchlichtquelle mit dem verfahrbaren Sensorträger selektiv aktivierbar ist. Beispielhaft kann der zumindest eine Elektromagnet durch eine Steuereinrichtung des Koordinatenmessgeräts selektiv bestromt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist der Elektromagnet als Aktor, insbesondere als Hubmagnet, zur Betätigung des zumindest einen Greifelements ausgebildet, wobei dem zumindest einen Greifelement und dem zumindest einen Elektromagneten ein Koppeltrieb, insbesondere ein Kniehebelmechanismus, zwischengeschaltet ist.
  • Ein Koppeltrieb kann eine gegebene Hubbewegung des Hubmagneten in gewünschter Weise übersetzen oder untersetzen. Mittels des Koppeltriebs ist es ermöglicht, lediglich einen Elektromagnet zur (gegenläufigen) Betätigung zweier Greifelemente zu nutzen. Mittels eines Kniehebelmechanismus kann auch bei einer geringen Hubkraft des Hubmagneten eine hohe Haltekraft für das zumindest eine Greifelement bewirkt werden.
  • Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltung ist der zumindest eine Elektromagnet zur kraftgebundenen Mitnahme des Mitnehmers ausgebildet, wobei der Mitnehmer zumindest abschnittsweise aus einem magnetisierbaren oder einem permanentmagnetischen Material gebildet ist. Auf diese Weise kann der Mitnehmer durch Erzeugung magnetischer Kräfte kraftschlüssig mitgenommen werden. Es versteht sich, dass zusätzlich eine zumindest teilweise formgebundene Mitnahme des Mitnehmers durch die Kupplungseinheit vorstellbar ist. So kann etwa eine magnetische Anziehungskraft dazu genutzt werden, eine gewünschte Relativausrichtung zwischen dem Mitnehmer, insbesondere der Mitnahmekontur, und der Kupplungseinheit, insbesondere dem zumindest einen Greifelement des Greifers, zu erzeugen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erlaubt die Kupplungseinheit in der Lösekonfiguration eine richtungsabhängige Mitnahme des Mitnehmers. Diese Gestaltung hat den besonderen Vorteil, dass der Mitnehmer durch ein definiertes Verfahren des verfahrbaren Sensorträgers in der Lösekonfiguration in eine Ruhelage überführt werden kann. Auf diese Weise kann der Mitnehmer dann, wenn er nicht gebraucht wird, in einer definierten Stellung verharren, in der er in einfacher Weise bei späterem Gebrauch wieder eingekoppelt werden kann. Üblicherweise ist ein möglicher Bewegungsbereich des Mitnehmers im gekoppelten Zustand von einem Bewegungsbereich des verfahrbaren Sensorträgers abhängig. Wenn nun eine lediglich richtungsabhängige Mitnahme in der Lösekonfiguration ermöglicht ist, kann durch gezieltes Verfahren des Sensorträgers in der Richtung, in der die Mitnahme des Mitnehmers möglich ist, der Mitnehmer in die Ruheposition überführt werden. Die Ruheposition des Mitnehmers korrespondiert vorzugsweise mit einer Maximalposition, etwa einer maximal verfahrenen Position, des Sensorträgers.
  • Wäre die Kupplungseinheit in der Lösekonfiguration derart ausgerückt, dass keinerlei Mitnahme des Mitnehmers mehr erfolgen kann, könnte das (erneute) Einkoppeln des Mitnehmers in verschiedenen Betriebszuständen mit Schwierigkeiten verbunden sein. Es wäre nämlich nicht in jedem Falle sichergestellt, dass die Kupplungseinheit (bzw. die Steuereinrichtung des Koordinatenmessgeräts) genau ”weiß”, wo genau sich der Mitnehmer befindet. Selbstverständlich wäre es vorstellbar, geeignete Sensoren zur Lageerfassung und/oder Positionserfassung des Mitnehmers vorzusehen, um das erneute Koppeln des Mitnehmers mit der Kupplungseinheit zu erleichtern. Dies würde jedoch zu einem erhöhten Aufwand führen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorgenannten Ausbildung der Kupplungseinheit zur richtungsabhängigen Mitnahme weist der Mitnehmer einen hervorstehenden Abschnitt und einen gegenüber dem hervorstehenden Abschnitt zurückversetzten Abschnitt auf, wobei das zumindest eine Greifelement in der Mitnahmekonfiguration an beiden Abschnitten zur Mitnahme des Mitnehmers angreifen kann, und wobei das zumindest eine Greifelement in der Lösekonfiguration an den hervorstehenden Abschnitt angreifen kann und vom zurückversetzten Abschnitt beabstandet ist.
  • Beispielhaft weist der Mitnehmer eine Mitnahmenut auf, die mit zwei Flanken versehen ist, von denen in der Lösekonfiguration das zumindest eine ausgerückte Greifelement eine mitnehmen kann. Im ausgerückten Zustand ist das zumindest eine Greifelement von der anderen der beiden Flanken derart beabstandet, dass keine (seitliche) Mitnahme (entlang der Längserstreckung des Zugmittels) ermöglicht ist. Somit kann die Kupplungseinheit in der Mitnahmekonfiguration als im Wesentlichen starre Kupplung und in der Lösekonfiguration als richtungsgebundene Kupplung ausgestaltet sein.
  • In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, wenn das Koordinatenmessgerät einen Endanschlag, insbesondere einen Endanschlag mit einem Anschlagpuffer, aufweist, der eine Bewegung des Mitnehmers begrenzt, wobei das zumindest eine Greifelement in der Lösekonfiguration den Mitnehmer in Richtung auf den Endanschlag verfahren kann. Auf diese Weise kann der Mitnehmer im entkoppelten Zustand definiert zur Anlage am Endanschlag kommen. Somit wäre es grundsätzlich vorstellbar, auf aufwändige Sensorik zur Erfassung der Lage des Mitnehmers zu verzichten. Gleichwohl ist trotzdem ein sicheres (Wieder-)Einkoppeln des Mitnehmers ermöglicht. Vorzugsweise weist der Endanschlag zumindest ein federndes Element auf, um ruckartige oder stoßartige Belastungen beim Kontakt mit dem Mitnehmer zu minimieren.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt weist das Koordinatenmessgerät eine Positionserfassungseinheit, insbesondere eine Lichtschranke, zur Erfassung einer Ist-Position des Mitnehmers auf, wobei der Greifer in der Lösekonfiguration relativ zum Mitnehmer in die Ist-Position verfahrbar ist. Bei einer Lichtschranke handelt es sich allgemein um ein einfach und mit geringem Aufwand realisierbares Lageerfassungselement. Die Lichtschranke kann beispielhaft dazu ausgebildet sein, zu erfassen, ob sich der Mitnehmer in der Ist-Position am Endanschlag befindet. Es ist nicht grundsätzlich erforderlich, zu erfassen, wo genau sich der Mitnehmer aktuell befindet, wenn er sich nicht an der Ist-Position befindet. Der Mitnehmer kann in einfacher Weise in Richtung auf die Ist-Position verfahren werden, wenn die Kupplungseinheit in der Lösekonfiguration eine richtungsabhängige Mitnahme des Mitnehmers durch den Sensorträger erlaubt. Somit kann die Positionserfassungseinheit eine Bestätigung dafür liefern, dass sich der Mitnehmer in der Ist-Position befindet. Wenn die Positionserfassungseinheit die Anwesenheit des Mitnehmers signalisiert, kann der Sensorträger in einfacher Weise in eine korrespondierende Lage verfahren werden, um den Mitnehmer erneut anzukuppeln.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Koordinatenmessgerät als 3-Achsen-Koordinatenmessgerät ausgebildet, das ein Maschinengestell mit einer ersten Führung aufweist, entlang der der Messtisch mit der Werkstückauflage verfahrbar ist, wobei ferner eine Aufnahmestruktur für den Sensorträger, insbesondere ein Portal, gestellfest am Maschinengestell festgelegt ist, wobei an der Aufnahmestruktur eine zweite Führung ausgebildet ist, entlang der ein Schlitten verfahrbar ist, wobei am Schlitten eine dritte Führung ausgebildet ist, entlang der der Sensorträger verfahrbar ist, und wobei am Maschinengestell ferner eine Hilfsführung für die Beleuchtungseinheit ausgebildet ist, die parallel zur zweiten Führung angeordnet ist und entlang der die zumindest eine Durchlichtquelle verfahrbar ist.
  • Vorzugsweise sind die Führungen im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet. Das Koordinatenmessgerät kann grundsätzlich weitere Achsen umfassen. So ist es vorstellbar, den Taster oder Sensor zum Antasten des Werkstücks verschwenkbar auszugestalten, um Vertiefungen, hinterschnittige Bereiche oder Ähnliches zu erfassen. Eine derartige Funktionalität bietet sich insbesondere dann an, wenn das Werkstück (auch) taktil angetastet wird. Die Aufnahmestruktur für den Sensorträger kann grundsätzlich eine Portalform aufweisen. Es ist jedoch auch vorstellbar, die Aufnahmestruktur für den Sensorträger als Ständer oder Säule auszubilden.
  • Es ist weiter bevorzugt, wenn das Zugmittel fest mit der zumindest einen Durchlichtquelle zur Bewegungsmitnahme verbunden ist, wobei die Kupplungseinheit, insbesondere der Greifer, an einem verfahrbaren Schlitten festgelegt ist, an dem der Sensorträger aufgenommen ist. Somit kann das Ankuppeln oder Auskuppeln im Bereich des Sensorträgers, nahe des Sensors, erfolgen. Sofern die Durchlichtquelle nicht benötigt wird, kann diese mitsamt dem Zugmittel und gegebenenfalls vorgesehenen Umlenkrollen in einem Ruhezustand verbleiben. Diese Gestaltung hat den weiteren Vorteil, dass sich die Trägheit des Sensorträgers im ausgekoppelten Zustand deutlich reduzieren kann. Der Verbund aus der Beleuchtungseinheit und dem Zugmittel, das etwa über Umlenkrollen geführt ist, kann als Feder-Masse-System aufgefasst werden, das selektiv abgekoppelt werden kann. Dieses Feder-Masse-System würde bei der Bewegungsmitnahme in bestimmter Weise angeregt werden und sich entsprechend auf die Messgenauigkeit des Koordinatenmessgeräts auswirken. Solcherlei Auswirkungen können beim Verfahren des Sensorträgers im entkoppelten Zustand unterbunden werden. Die Messgenauigkeit kann weiter erhöht werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zur Vermessung von Werkstücken mit einem Koordinatenmessgerät, insbesondere einem 3-Achs-Koordinatenmessgerät, gelöst, das in einem Durchlicht-Messbetriebsmodus und in einem Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus betreibbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    • – Aufnehmen zumindest eines Werkstücks auf einem Messtisch mit einer Werkstückauflage;
    • – Verfahren eines an einem Sensorträger aufgenommenen Tasters, insbesondere eines optischen Sensors, relativ zum Werkstück;
    • – optisches oder taktiles Antasten des Werkstücks zum Erfassen von Messwerten;
    • – im Durchlicht-Messbetriebsmodus, Koppeln zumindest einer Durchlichtquelle zur Bewegungsmitnahme mit dem verfahrbaren Sensorträger und Aktivieren der Durchlichtquelle zur Beleuchtung des Werkstücks; und
    • – im Nicht-Durchlichtquelle-Messbetriebsmodus, Entkoppeln der zumindest einen Durchlichtquelle vom verfahrbaren Sensorträger, um den Sensorträger unabhängig von der Durchlichtquelle zu verfahren,
    wobei der zumindest einen Durchlichtquelle und dem verfahrbaren Sensorträger ein selektiv einkoppelbares Zugmittel zwischengeordnet ist, wobei das Zugmittel einen Mitnehmer aufweist, der am Zugmittel festgelegt ist, und wobei die Kupplungseinheit einen Greifer mit zumindest einem mit dem Mitnehmer koppelbaren Greifelement aufweist, das zwischen einer Mitnahmekonfiguration und einer Lösekonfiguration verlagerbar ist.
  • Auch auf diese Weise wird die Aufgabe der Erfindung vollständig gelöst.
  • Demgemäß kann die zumindest eine Durchlichtquelle im Durchlicht-Messbetrieb synchron mit dem Sensorträger, an dem der Sensor aufgenommen ist, verfahren werden. Im Nicht-Durchlicht-Messbetrieb kann eine Entkopplung der zumindest einen Durchlichtquelle vom Sensorträger erfolgen. Der Nicht-Durchlicht-Messbetrieb kann etwa eine optische Vermessung mittels Auflichtbeleuchtung oder einer anderen Beleuchtungsart umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Nicht-Durchlicht-Messbetrieb eine Messung mittels taktilen Antastens umfassen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Verfahren ferner Folgendes auf:
    • – Im Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus, Verfahren der zumindest einen Durchlichtquelle in einer Richtung bis in eine Endlage, insbesondere eine durch einen Endanschlag definierte Endlage, umfassend:
    • – Überführen zumindest eines Greifelements einer Kupplungseinheit aus einer Mitnahmekonfiguration in eine Lösekonfiguration; und
    • – richtungsabhängige Bewegungsmitnahme eines Mitnehmers durch die sich in der Lösekonfiguration befindende Kupplungseinheit in eine Endlage, insbesondere durch das zumindest eine Greifelement, wobei der Mitnehmer an einem Zugmittel festgelegt ist, mit dem die zumindest eine Durchlichtquelle zur Bewegungsmitnahme mit dem Sensorträger koppelbar ist.
  • Das Verfahren der Durchlichtquelle und bzw. das Verfahren des Mitnehmers kann etwa definiert erfolgen, wenn ein Wechsel zwischen dem Durchlicht-Messbetriebsmodus und dem Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus erfolgt. Es wäre jedoch auch vorstellbar, die zumindest eine Durchlichtquelle im Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus stückweise in Richtung der Endlage zu verfahren. Dies kann etwa ”nebenbei” erfolgen, wenn das zumindest eine Greifelement beim Absolvieren der aktuellen Messaufgabe ohnehin in Richtung auf die Endlage verfahren wird.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Koordinatenmessgeräts, das eine Beleuchtungseinheit mit einer Durchlichtquelle aufweist;
  • 2 eine vergrößerte Teilansicht des Koordinatenmessgeräts gemäß 1, wobei aus Veranschaulichungsgründen auf die Darstellung verschiedener Komponenten verzichtet wurde;
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Kupplungseinheit, die mit einem Mitnehmer eines teilweise dargestellten Zugmittels gekoppelt ist;
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Kupplungseinheit, die mit einem Mitnehmer eines teilweise dargestellten Zugmittels gekoppelt ist;
  • 5a bis 5d stark vereinfachte schematische Darstellungen verschiedener Kopplungszustände und Positionen von Greifelementen eines Greifers und einem Mitnehmer eines Zugmittels in Bezug auf einen Endanschlag; und
  • 6 ein schematisches Ablaufdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Vermessung von Werkstücken mit einem Koordinatenmessgerät veranschaulicht.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Koordinatenmessgeräts, das insgesamt mit 10 bezeichnet ist. 2 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des Koordinatenmessgeräts 10, wobei aus Veranschaulichungsgründen in 2 auf die Darstellung verschiedener Komponenten verzichtet wurde.
  • Das Koordinatenmessgerät 10 ist beispielhaft in einer Portalbauweise realisiert. Das Koordinatenmessgerät (auch: KMG) 10 weist ein Maschinengestell 12 auf, das etwa auch als Maschinenbett oder Grundplatte bezeichnet werden kann. Am Maschinengestell 12 ist eine Trägerstruktur 14 gestellfest aufgenommen, die vorliegend als Portal ausgeführt ist. Die Trägerstruktur 14 und das Maschinengestell 12 sind hochsteif miteinander verbunden. Das Koordinatenmessgerät 10 könnte in alternativer Weise etwa auch in Ständerbauweise, Säulenbauweise oder in anderer Weise gestaltet sein.
  • Am Maschinengestell 12 ist ferner ein Messtisch 16 aufgenommen, der in 1 grundsätzlich in Form eines Schlittens ausgeführt ist. Der Messtisch 16 ist vorliegend etwa relativ zum Maschinengestell 12 (und zum Portal 14) verschieblich aufgenommen. An der als Portal ausgebildeten Aufnahmestruktur 14 ist ein Schlitten 18 aufgenommen und relativ zum Portal 14 und zum Maschinengestell 12 verfahrbar. Am Schlitten 18 ist ein Sensorträger 20 verschieblich aufgenommen. Der Sensorträger 20 kann auch als Sensorschlitten bezeichnet werden, der relativ zum Schlitten 18 verschiebbar ist. Der Sensorträger 20 weist eine Aufnahme auf, an der zumindest ein Taster oder Sensor aufgenommen werden kann. Beispielhaft ist am Sensorträger 20 ein optischer Sensor 22 aufgenommen. Vorzugsweise ist das Koordinatenmessgerät 10 dazu ausgebildet, sowohl mit taktilen (berührend messenden) als auch mit optischen (berührungslos messenden) Sensoren 22 zusammenzuwirken.
  • Der Messtisch 16, der Schlitten 18 und der Sensorträger 20 sind relativ zueinander und relativ zum Portal 14 bzw. zum Maschinengestell 12 verfahrbar und definieren einen Messraum, in dem ein Messobjekt oder Werkstück (in 1 nicht dargestellt) aufnehmbar ist und angetastet werden kann.
  • Am Messtisch 16 kann eine beispielhaft als Platte ausgebildete Werkstückauflage 24 aufgenommen sein (in 1 aus Veranschaulichungsgründen vollständig durchsichtig dargestellt). Bei der Werkstückauflage 24 kann es sich insbesondere um eine zumindest teilweise transparente Platte handeln. Die Werkstückauflage 24 kann in einer geeigneten Aufnahmestruktur oder Rahmenstruktur am Messtisch 16 aufgenommen und fixiert sein. Das zu vermessende Werkstück kann auf der Werkstückauflage 24 abgelegt werden. Es ist vorstellbar, dass das Werkstück allein durch sein Eigengewicht sicher auf der Werkstückauflage 24 fixiert wird. Es ist jedoch auch vorstellbar, das Werkstück durch geeignete Spannmittel (in 1 nicht dargestellt) definiert an der Werkstückauflage 24 festzulegen.
  • Der Messtisch 16, der Schlitten 18 und der Sensorträger 20 können beispielhaft definiert motorisch verfahren werden. Zu diesem Zweck können der Messtisch 16, der Schlitten 18 und der Sensorträger 20 mit eigenen Antrieben versehen sein oder mit einem gemeinsamen Antrieb koppelbar sein. Es ist grundsätzlich auch vorstellbar, zumindest einen des Messtischs 16, des Schlittens 18 und des Sensorträgers 20 manuell verfahrbar zu gestalten. Gleichwohl sind motorische Antriebe bevorzugt.
  • Lediglich beispielhaft ist in 1 ein mit 26 bezeichneter Antrieb für den Schlitten 18 dargestellt, der etwa über eine Spindel 28 mit diesem zusammenwirkt, um den Schlitten 18 entlang des Portals 14 definiert zu verfahren. Auch der Sensorträger 20 und der Messtisch 16 können in ähnlicher Weise mit Antrieben versehen sein, um definiert verfahren zu werden.
  • In den 1 und 2 ist jeweils beispielhaft mit X, Y, Z ein Koordinatensystem angedeutet, dessen Achsen mit 30, 32 und 34 bezeichnet sind. Die Achse 30 kann grundsätzlich eine Längsrichtung (X-Achse) bezeichnen. Die Achse 32 kann grundsätzlich eine Querrichtung oder Tiefenrichtung (Y-Richtung) bezeichnen. Die Achse 34 kann grundsätzlich eine Vertikale oder Vertikalrichtung (Z-Richtung) bezeichnen. Die Achsen 30, 32 und 34 können jeweils senkrecht (auch: orthogonal) zueinander ausgerichtet sein. Es versteht sich, dass die gezeigte Zuordnung des Koordinatensystems X, Y, Z zum Koordinatenmessgerät 10 bzw. zu dessen Komponenten beispielhaft lediglich aus Veranschaulichungsgründen erfolgt und grundsätzlich auch in anderer Weise erfolgen kann. Insbesondere können Achsenbezeichnungen anderen Orientierungen zugeordnet sein. Es versteht sich, dass die vorangehenden und nachfolgenden Aussagen ohne weiteres auf (transformierte) abgewandelte Koordinatensysteme übertragbar sind. In gleicher Weise können etwa auch allgemeine Richtungsangaben, Drehrichtungsangaben, Angaben zu relativen Zuordnungen und Angaben zu absoluten Zuordnungen, die sich auf bestimmte Figuren beziehen, grundsätzlich auch auf andere Figuren mit abgewandelten Blickrichtungen bzw. Ansichtsorientierungen übertragen werden.
  • Das Koordinatenmessgerät 10 ist vorliegend beispielhaft als 3-Achs-Koordinatenmessgerät 10 ausgebildet und erlaubt durch das Zusammenspiel seiner Komponenten, insbesondere des Messtischs 16, des Schlittens 18 und des Sensorträgers 20, ein definiertes Verfahren des optischen Sensors 22 entlang jeder der Achsen 30, 32, 34 im bereitgestellten Messraum. Es ist grundsätzlich vorstellbar, das Koordinatenmessgerät 10 in anderer Weise auszuführen, sofern die resultierenden Relativbewegungen bewirkt werden können. Ferner ist es vorstellbar, das Koordinatenmessgerät 10 alternativ nur als 2-Achs-Koordinatenmessgerät auszuführen. Es ist jedoch auch vorstellbar, das Koordinatenmessgerät 10 etwas als 4-Achs- oder als 5-Achs-Koordinatenmessgerät 10 zu gestalten. Beispielhaft können bei einem als 5-Achs-Gerät ausgeführten Koordinatenmessgerät 10 zusätzlich zu den drei (translatorischen) Längsachsen (30, 32, 34) zumindest zwei zusätzliche Schwenkachsen vorgesehen sein. So wäre es vorstellbar, geeignete Schwenkaktoren für den Sensor 22 am Sensorträger 20 aufzunehmen.
  • Am Maschinengestell 12 ist ferner eine Beleuchtungseinheit 36 aufgenommen, die zumindest eine Durchlichtquelle 38 umfasst. Die Beleuchtungseinheit 36 ist dazu ausgebildet, ein zu vermessendes Werkstück durch die als zumindest teilweise transparente Platte ausgeführte Werkstückauflage 24 hindurch zu beleuchten. Der optische Sensor 22 und die zumindest eine Durchlichtquelle 38 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der zumindest teilweise transparenten Platte angeordnet. Mittels einer Durchlichtbeleuchtung können insbesondere äußere Konturen, Umrisse, Silhouetten und dergleichen von Werkstücken mit hohem Kontrast beleuchtet werden. Auf diese Weise kann die (optische) Erfassung und Vermessung dieser Gestaltelemente hochgenau erfolgen.
  • In 1 ist ferner eine mit 40 bezeichnete, schematisch stark vereinfachte Steuereinrichtung für das Koordinatenmessgerät 10 dargestellt. Die Steuereinrichtung 40 kann das Koordinatenmessgerät 10 in geeigneter Weise mit Energie und/oder mit Betriebsmedien versorgen. Die Steuereinrichtung 40 kann ferner dazu ausgebildet sein, den oder die Antriebe für den Messtisch 16, den Schlitten 18 und/oder den Sensorträger 20 definiert anzusteuern, um den Sensor 22 in gewünschter Weise zu verfahren. Ferner kann die Steuereinrichtung 40 zum Erfassen und Verarbeiten von detektierten (taktilen und/oder optischen) Antastungen ausgebildet sein.
  • Dem Koordinatenmessgerät 10 kann ferner eine mit 42 bezeichnete, schematisch stark vereinfacht dargestellte Ein- und Ausgabeeinheit zugeordnet sein. Die Ein- und Ausgabeeinheit 42 kann etwa zur Eingabe von Steuerbefehlen ausgebildet sein. Ferner kann die Ein- und Ausgabeeinheit 42 zur Ausgabe von Informationen, etwa die Geometrie des Werkstücks und/oder den Betriebszustand des Koordinatenmessgeräts 10 betreffend, ausgebildet sein. Ferner kann die Ein- und Ausgabeeinheit 42 mit zumindest einer Schnittstelle versehen sein, über die das Koordinatenmessgerät 10 Daten austauschen kann. Ein Datenaustausch kann etwa mit externen Steuereinrichtungen erfolgen, etwa mit einem Mess-Computer. Ein Datenaustausch kann ferner etwa auch mit einer Datenbank erfolgen, in der beispielsweise eine Soll-Geometrie des aktuell zu vermessenden Werkstücks gespeichert ist. Ein Datenaustausch kann jedoch auch Betriebsparameter des Koordinatenmessgeräts 10 betreffen, etwa für Wartungszwecke und/oder Diagnosezwecke.
  • In einem Durchlicht-Betriebsmodus (oder: Durchlicht-Messbetriebsmodus) wird angestrebt, die zumindest eine Durchlichtquelle 38 synchron mit dem optischen Sensor 22, bzw. mit dem Sensorträger 20, an dem der optische Sensor 22 aufgenommen ist, zu verfahren. Es ist vorstellbar, die zumindest eine Durchlichtquelle 38 derart zu verfahren, dass eine optische Achse der Durchlichtquelle 38 mit einer optischen Achse des optischen Sensors 22 zusammenfällt, oder zumindest nur geringe Abstände von dieser aufweist.
  • Es ist bekannt, die Beleuchtungseinheit 36 mit der zumindest einen Durchlichtquelle 38 über einen Zugmitteltrieb 46 miteinander zu koppeln. Der Zugmitteltrieb 46 kann zumindest ein Zugmittel 48 aufweisen, vorzugsweise ein geschlossen umlaufendes Zugmittel. Bei dem Zugmittel 48 kann es sich um ein Seil handeln. Ein solches Zugmittel oder Seil 48 könnte grundsätzlich auch zumindest ein zwischengeschaltetes Federelement umfassen, das einen Längenausgleich bzw. Toleranzausgleich bewirken kann. Es ist auch vorstellbar, das Zugmittel 48 etwa als Riemen, Zahnriemen, Kette oder Ähnliches auszuführen.
  • Gemäß der beispielhaft in 1 gezeigten Konfiguration des Koordinatenmessgeräts 10 stimmen die Lage des optischen Sensors 22 und der zumindest einen Durchlichtquelle 38 entlang der Achse 32 (Y-Achse) miteinander überein. Zur Synchronisierung der Bewegung des Sensorträgers 20 mit dem darin aufgenommenen optischen Sensor 22 und der zumindest einen Durchlichtquelle 38 ist es demnach erforderlich, deren Positionen entlang der Achse 30 (X-Achse) möglichst in Übereinstimmung zu bringen und zu halten. Hierzu kann auf den Zugmitteltrieb 46 zurückgegriffen werden. Der Zugmitteltrieb 46 kann in geeigneter Weise ausgelegt sein, um den Sensorträger 20 und die zumindest eine Durchlichtquelle 38 derart miteinander zu koppeln, dass ein Verfahren des Sensorträgers 20 entlang der Achse 30 eine richtungsmäßig und betragsmäßig gleiche Bewegung der Durchlichtquelle 38 bewirkt.
  • Es versteht sich, dass bei einer Bewegung des Sensorträgers 20 entlang der Achse 34 (Z-Achse) keine entsprechende Bewegungsmitnahme der Durchlichtquelle 38 erwünscht ist. Demgemäß könnte etwa bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung des Koordinatenmessgeräts 10 das Zugmittel 48 fest mit dem Schlitten 18 verbunden sein, der entlang des Portals 14 entlang der X-Achse verfahrbar ist. Somit hat das Verfahren des Sensorträgers 20 entlang der Z-Achse keinen Einfluss bzw. keine Auswirkungen auf die Position des Zugmittels 48. Demgemäß versteht es sich, dass die Kopplung der zumindest einen Durchlichtquelle 38 mit dem Sensorträger 20 etwa als mittelbare Kopplung zur Bewegungsmitnahme entlang einer Raumachse ausgeführt sein kann. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel handelt es sich dabei um die X-Achse. Die Relativlage des Sensorträgers 20 und der zumindest einen Durchlichtquelle 38 entlang der Y-Achse ist gestellseitig vordefiniert. Entlang der Z-Achse kann sich der Sensorträger 20 auch im gekoppelten Zustand des Zugmittels 48 unabhängig von der Durchlichtquelle 38 bewegen. Die Lage der Durchlichtquelle 38 entlang der Z-Achse ist im Wesentlichen unveränderlich und vordefiniert.
  • Die Bewegungsmitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle 38 bei Längsbewegungen des Sensorträgers 20 entlang der X-Achse ist insbesondere im Durchlicht-Messbetriebsmodus erwünscht. Es gibt jedoch andere Betriebsmodi, die nicht auf Durchlicht angewiesen sind. Bei solchen Nicht-Durchlicht-Betriebsmodi ist eine solche Mitnahme nicht erforderlich oder gar unerwünscht. Die stetige Mitnahme und Kopplung der zumindest einen Durchlichtquelle 38 mit dem Sensorträger 20 kann etwa beim Zugmitteltrieb 46 und bei weiteren Komponenten des Koordinatenmessgeräts 10 zu Verschleiß führen, obwohl die Mitnahme gar nicht erforderlich ist. Das anhand der 1 und 2 veranschaulichte Koordinatenmessgerät 10 weist mit der Kupplungseinheit 50 eine Einrichtung auf, die es erlaubt, die Beleuchtungseinheit 36 mit der Durchlichtquelle 38 selektiv mit dem Sensorträger 20 (bzw. dem Schlitten 18) zu koppeln oder von diesem zu entkoppeln. Auf diese Weise kann die Durchlichtquelle 38 ”stillgelegt” werden, wenn das Koordinatenmessgerät 10 in einem Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus betrieben wird.
  • Die in 2 gezeigte Teilansicht des Koordinatenmessgeräts 10 erfolgt aus Veranschaulichungsgründen unter Auslassung des Sensorträgers 20 mit dem Sensor 22 und des Messtischs 16 mit der Werkstückauflage 24 (vgl. 1). Anhand der 1 werden verschiedene Führungseinrichtungen und Führungselemente erläutert, die die Relativbewegung des Messtischs 16, des Schlittens 18 und des Sensorträgers 20 zueinander erlauben. Die genutzten Führungseinrichtungen oder Führungen können insbesondere als Linearführungen ausgestaltet sein. Es kann sich dabei beispielhaft um Gleitführungen handeln. Bei den Gleitführungen kann es sich insbesondere um hydrodynamische Gleitführungen handeln. Ferner ist es vorstellbar, die Gleitführungen als statische Gleitführungen auszuführen, etwa als hydrostatische Gleitführung oder als aerostatische Gleitführung. Die Führung kann grundsätzlich auch als Wälzkörperführung gestaltet sein. So ist es vorstellbar, die Führungen als Rollenführungen oder Kugelführungen, insbesondere als Kugelumlaufführungen, auszuführen. Andere Gestaltprinzipien für die Führungen sind denkbar.
  • Die bereits im Zusammenhang mit 1 veranschaulichten Verfahrbewegungen des Messtisches 16, des Schlittens 18 sowie des Sensorträgers 20 werden durch Führungsanordnungen ermöglicht, die anhand der 2 näher erläutert werden. Am Maschinengestell 12 ist eine Y-Führung 52a, 52b vorgesehen, entlang der der (in 2 nicht dargestellte) Messtisch 16 mit der Werkstückauflage 24 entlang der Y-Achse (Achse 32) verfahrbar ist. Die Y-Führung 52 ist als Parallelführung bestehend aus den Elementen 52a und 52b ausgebildet. Beim Portal 14 ist eine X-Führung 54a, 54b ausgebildet, entlang der der Schlitten 18 in der X-Richtung (Achse 30) verfahrbar ist. Die X-Führung weist zwei parallele Führungselemente 54a und 54b auf. Die Bewegung des Schlittens 18 entlang der X-Führung 54 kann durch den Antrieb 26 mit der Spindel 28 bewirkt werden. Am Schlitten 18 ist eine Z-Führung 56a, 56b ausgebildet, entlang der (der in 2 nicht dargestellte) Sensorträger 20 in Richtung der Z-Achse (Achse 34) verfahrbar aufgenommen ist. Auch die Z-Führung kann als Parallelführung ausgestaltet sein und zwei parallel zueinander angeordnete Führungselemente 56a, 56b aufweisen.
  • Am Maschinengestell 12 ist eine weitere Führung aufgenommen, die etwa als Hilfsführung 58 bezeichnet werden kann. Die Hilfsführung 58 ist im Wesentlichen parallel zur X-Führung 54 orientiert. Entlang der Hilfsführung 58 kann die Beleuchtungseinheit 36 mitsamt der zumindest einen Durchlichtquelle 38 entlang der X-Richtung (Achse 30) verfahren werden. Hierzu ist die Beleuchtungseinheit 36 nicht unbedingt mit einem separaten eigenen Antrieb versehen. Vielmehr kann die Durchlichtquelle 38 durch den Zugmitteltrieb 46 mit dem Schlitten 18 und somit mittelbar mit dem Sensorträger 20 gekoppelt werden, um Bewegungen des Schlittens 18 entlang der X-Achse folgen zu können. Somit kann gemäß der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform des Koordinatenmessgeräts 10 die zumindest eine Durchlichtquelle 38 ebenso (mittelbar) durch den Antrieb 26 des Schlittens 18 verfahren werden.
  • Die Hilfsführung 58 für die Durchlichtquelle 38 ist beispielhaft in einer Unterbrechung 60 der Führungselemente 52a, 52b der Y-Führung am Maschinengestell 12 ausgebildet. Bei den Führungselementen 52a, 52b sind ferner Ausnehmungen oder Unterbrechungen 62 ausgebildet, durch die das Zugmittel 48 geführt ist. Das Zugmittel 48 ist als geschlossenes, umlaufendes Zugmittel ausgeführt und kann durch eine Mehrzahl von Führungen, Umlenkungen und/oder Umlenkrollen am Koordinatenmessgerät 10 aufgenommen und geführt sein. In 2 sind beispielhaft mit 64a, 64b, 64c bezeichnete Umlenkrollen dargestellt, wobei aus Veranschaulichungsgründen auf eine explizite Benennung weiterer Umlenkrollen verzichtet wurde. Die Umlenkrollen 64a, 64b sind am Portal 14 aufgenommen. Die Umlenkrolle 64c ist am Maschinengestell 12 aufgenommen. Den Umlenkrollen 64a, 64b, 64c können bezüglich einer durch die Y-Achse und die Z-Achse gebildeten Ebene weitere entsprechende, symmetrisch angeordnete Umlenkrollen gegenübergestellt sein. Gemeinsam können die Umlenkrollen eine Bahn für das Zugmittel 48 definieren, die etwa die Form einer ”8” (Acht) aufweist. Die Bahn kann grundsätzlich eben verlaufen. Die in 2 veranschaulichte achtförmige Bahn für das Zugmittel 48 verläuft jedoch im Wesentlichen sowohl in einer durch die X-Achse und die Z-Achse gebildeten Ebene als auch in einer durch die X-Achse und die Y-Achse gebildeten Ebene. Die achtförmige Bahn erlaubt im gekoppelten Zustand eine richtungsgleiche und insbesondere betragsgleiche Bewegungsmitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle 38 bei einer Bewegung des Sensorträgers 20 bzw. des Schlittens 18 entlang der X-Achse. Es versteht sich, dass weitere und/oder andersartige angeordnete Umlenkrollen und ähnliche Führungselemente vorhanden sein können.
  • Wie vorstehend bereits angedeutet, weist das Koordinatenmessgerät 10 die Besonderheit auf, dass mit der Kupplungseinheit 50 der Zugmitteltrieb 46, insbesondere dessen Zugmittel 48, selektiv angekoppelt oder abgekoppelt werden kann. Im Stand der Technik bekannte Koordinatenmessgeräte weisen allenfalls starre Verbindungen von Zugmitteln und entsprechenden Schlitten auf. Derartige starre Verbindungen sind nicht selektiv schaltbar.
  • Bei der in 2 gezeigten Konfiguration des Koordinatenmessgeräts 10 ist die Kupplungseinheit 50 am Schlitten 18 aufgenommen. Beispielhaft kann die Kupplungseinheit 50 an einem Führungskörper 68 des Schlittens 18 aufgenommen sein, an der auch die Führungselemente 56a, 56b der Y-Führung ausgebildet sind. Das Zugmittel 48 des Zugmitteltriebs 46 kann grundsätzlich in einem in 2 verdeckten Bereich (vgl. die gestrichelte Linie 66 in 2) am Führungskörper 68 vorbeigeführt werden, ohne von dieser mitgenommen zu werden. Die Mitnahme des Zugmittels 48 durch den mit dem Führungskörper 68 versehenen Schlitten 18 kann durch eine Betätigung der Kupplungseinheit 50 bewirkt werden. Die Kupplungseinheit 50 weist einen Greifer 72 auf, der selektiv in einen Eingriff mit dem Zugmittel 48 gebracht werden kann oder aus einem Eingriff mit dem Zugmittel 48 gelöst werden kann.
  • Gemäß der in 2 veranschaulichten Konfiguration ist das Zugmittel 48 des Zugmitteltriebs 46 fest mit der zumindest einen Durchlichtquelle 38 verbunden. Die Ankopplung oder Abkopplung kann durch die am Schlitten 18 aufgenommene Kupplungseinheit 50 bewirkt werden. Es wäre grundsätzlich auch vorstellbar, die Komponenten derart miteinander zu tauschen, dass die Kupplungseinheit 50 fest mit der Beleuchtungseinheit 36 bzw. deren zumindest einer Durchlichtquelle verbunden ist, und dass das Zugmittel fest mit dem Schlitten 18 verbunden ist. Die in 2 tatsächlich verwirklichte Gestaltung weist gegenüber dieser Abwandlung jedoch verschiedene Vorteile auf. Zunächst einmal erlaubt das Abkoppeln des Zugmittels 48 direkt am ”Antrieb”, nämlich dem Schlitten 18, eine Stilllegung des Zugmittels 48 sowie der Umlenkrollen 64a, 64b, 64c, wenn das Mitführen oder die Mitnahme der Durchlichtquelle 38 nicht erforderlich ist. Ferner würde das Anbringen einer Kupplungseinheit 50 an der Beleuchtungseinheit 36 mit einem gewissen Bauraumaufwand einhergehen, der gegebenenfalls eine Schwächung des Maschinengestells 12 erforderlich machen würde, um genügend Platz zu schaffen. Eine derartige Schwächung des Maschinengestells 12 würde jedoch mit einer verringerten Gesamtsteifigkeit des Koordinatenmessgeräts 10 einhergehen. Hingegen kann der erforderliche Bauraum für die Kupplungseinheit 50 am Schlitten 18 bereitgestellt werden, ohne dass es zu wesentlichen Verringerungen der Steifigkeit des Koordinatenmessgeräts 10 käme.
  • Anhand der 3 und 4 werden vorteilhafte Ausgestaltungen der Kupplungseinheit 50 veranschaulicht. In 3 ist eine mit 50a bezeichnete Kupplungseinheit perspektivisch dargestellt. Die Kupplungseinheit 50a kann etwa am Schlitten 18 (vgl. 2) aufgenommen sein, um selektiv mit dem Zugmittel 48 zur Mitnahme der zumindest einen Durchlichtquelle 38 gekoppelt zu werden. Die Kupplungseinheit 50a weist einen mit 72a bezeichneten Greifer auf. Der Greifer 72a ist dazu ausgebildet, mit einem Mitnehmer 74a zusammenzuwirken, der fest am Zugmittel 48 aufgenommen ist. Insbesondere kann der Mitnehmer 74a kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Zugmittel 48 verbunden sein. Über den Mitnehmer 74a kann die Kupplungseinheit 50a auf das Zugmittel 48 einwirken. Im gekoppelten Zustand kann eine Bewegung der Kupplungseinheit 50a in einer Mitnahmerichtung (Bezugszeichen 76 in 3) eine entsprechende Verlagerung oder Bewegung des Zugmittels 48 bewirken.
  • Zum Aktivieren oder Deaktivieren des Greifers 72 weist die Kupplungseinheit 50a einen Elektromagneten oder Hubmagneten 78 auf. Der Hubmagnet 78 kann allgemein als Aktor bezeichnet werden. Es ist vorstellbar, anstelle des Hubmagneten 78 alternative Aktoren vorzusehen, etwa alternative elektrische Linearantriebe, pneumatische Antriebe, fluidische Antriebe oder Ähnliches. Der Hubmagnet 78 kann über einen Koppeltrieb 80 den Greifer 72a selektiv mit dem Mitnehmer 74a koppeln. Zu diesem Zweck ist der Hubmagnet 78 dazu ausgebildet, einen Stößel 82 in einer Hubrichtung 83 definiert zwischen zwei Endlagen hin und her zu bewegen. Beispielhaft kann der Stößel 82 mit einem ersten Koppelglied 84a und einem zweiten Koppelglied 84b verbunden sein und über diese eine Hubbewegung in eine Schwenkbewegung eines ersten Arms 86a und eines zweiten Arms 86b übertragen. Beim ersten Arm 86a kann ein erstes Greifelement 88a ausgebildet sein. Beim zweiten Arm 86b kann ein zweites Greifelement 88b ausgebildet sein. Der erste Arm 86a kann an einer ersten Schwenkachse 90a aufgenommen sein. Der zweite Arm 86b kann an einer zweiten Schwenkachse 90b aufgenommen sein. Insgesamt kann es sich bei dem Koppelmechanismus oder Koppeltrieb 80 um einen Kniehebelmechanismus handeln. Durch ein definiertes Verfahren des Stößels 82 mit dem Hubmagneten 78 können das erste Greifelement 88a und das zweite Greifelement 88b selektiv aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden, um mit dem Mitnehmer 74a gekoppelt zu werden. Insbesondere können das erste Greifelement 88a und das zweite Greifelement 88b in eine Mitnahmekontur 92a, die am Mitnehmer 74a ausgebildet ist, eingreifen. Bei der Mitnahmekontur 92a kann es sich etwa um eine umlaufende Ringnut handeln, die beispielhaft einen keilförmigen oder keilabschnittsförmigen Querschnitt aufweist, vgl. auch 5a bis 5d.
  • Es ist grundsätzlich vorstellbar, dass die Kupplungseinheit 50 einen Greifer 72 mit zumindest einem Greifelement 88 aufweist. So wäre es etwa alternativ zur in 3 gezeigten Ausgestaltung der Kupplungseinheit 50a vorstellbar, einen Linearantrieb, etwa den Hubmagneten 78, mit genügend großem Hub vorzusehen, der etwa einen gabelförmigen Greifer 88 direkt, also ohne zwischengeschalteten Koppeltrieb 80, radial in Richtung auf den Mitnehmer 74 verfahren kann, vgl. den Doppelpfeil 83 in 3. Andere Gestaltungen von Greifelementen 88 des Greifers 72 sind ohne weiteres denkbar.
  • 4 veranschaulicht eine alternative Ausgestaltung eines Greifers 72 einer Kupplungseinheit 50. Eine mit 50b bezeichnete Kupplungseinheit weist einen mit 72b bezeichneten Greifer auf, der mit einem Aktor 94 versehen ist, bei dem es sich grundsätzlich um einen elektromotorischen Antrieb handeln kann. Alternativ kann der Aktor 94 auch einen Elektromagneten oder einen vergleichbaren Antrieb aufweisen, etwa einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder. Der Aktor 94 ist mit einem ersten Greifelement 96a und mit einem zweiten Greifelement 96b gekoppelt. Der Aktor 94 ist dazu ausgebildet, die Greifelemente 96a, 96b radial aufeinander zu zu bewegen oder voneinander weg zu bewegen. Jedes der Greifelemente 96a, 96b weist eine nutförmige oder gabelförmige Führungskontur auf, die dazu ausgebildet ist, mit einer Mitnahmekontur 92b eines in 4 mit 74b bezeichneten Mitnehmers des Zugmittels 48 zumindest teilweise formschlüssig gekoppelt zu werden. Beispielhaft ist die Mitnahmekontur 92b des Mitnehmers 74b als Kugelelement ausgeführt. Im gekoppelten Zustand kann eine Bewegung der Kupplungseinheit 50b, die etwa durch den in 2 mit 18 bezeichneten Schlitten verursacht wird, eine entsprechende Mitnahme des Mitnehmers 74b entlang der Mitnahmerichtung 76 veranlassen. Der gekoppelte oder eingerückte Zustand der Kupplungseinheit 50, in dem der Greifer 72, insbesondere das zumindest eine Greifelement 88, 96, an die Mitnahmekontur 92 des Mitnehmers 74 eingreift, kann auch als Mitnahmekonfiguration beschrieben werden.
  • Jedes Mitnahmeelement 74 kann ferner in besonderer Weise ausgestaltet sein, um auch im eigentlich entkoppelten oder ausgekoppelten Zustand der Kupplungseinheiten 50a, 50b eine selektive Mitnahme, insbesondere eine richtungsgebundene Mitnahme, des Mitnehmers 74 zu erlauben. Zu diesem Zweck ist beispielsweise beim Mitnehmer 74b eine weitere, mit 92c bezeichnete Mitnahmekontur ausgebildet, die etwa ringförmig oder zylinderförmig gestaltet ist. In einem entkoppelten Zustand, der auch als Lösekonfiguration bezeichnet werden kann, können die Greifelemente 88a, 88b bzw. 96a, 96b derart voneinander beabstandet sein, dass kein Eingriff in die (primäre) Mitnahmekontur 92a bzw. 92b mehr gegeben ist. Jedoch sind die Greifelemente 88a, 88b bzw. 96a, 96b in der Lösekonfiguration nur so weit voneinander beabstandet, dass noch eine (richtungsabhängige) Mitnahme der (sekundären) Mitnahmekontur 92c ermöglicht ist. Dies kann verschiedene Vorteile mit sich bringen, die nachstehend im Zusammenhang mit den 5a, 5b, 5c und 5d dargelegt werden.
  • Die 5a bis 5d zeigen in schematisch stark vereinfachter Weise einen Abschnitt des Zugmittels 48. Ferner ist jeweils mit dem Bezugszeichen 72 ein Greifer mit einem ersten Greifelement 88a und einem zweiten Greifelement 88b angedeutet. In vorteilhafter Weise weist die Mitnahmekontur 92a des Mitnehmers 74 einen vorstehenden Abschnitt 98 und einen gegenüber dem vorstehenden Abschnitt 98 rückversetzten Abschnitt 100 auf. Die Abschnitte 98, 100 können etwa auch als lange Flanke 98 und kurze Flanke 100 der nutförmigen Mitnahmekontur 92a bezeichnet werden.
  • Bei der in 5a gezeigten Lösekonfiguration des Greifers 72 sind das erste Greifelement 88a und das zweite Greifelement 88b um ein Maß e voneinander beabstandet.
  • Das Abstandsmaß e ist größer als ein Größtmaß d der kurzen Flanke 100. Demgemäß kann etwa der Schlitten 18 mitsamt der Kupplungseinheit 50 (vgl. 2) unabhängig vom Zugmittel 48 verfahren werden. Das Abstandsmaß e ist jedoch nicht größer als ein Größtmaß D der langen Flanke 98 der Mitnahmekontur 92a des Mitnehmers 74. Demgemäß kann der Mitnehmer 74 und damit auch das Zugmittel 48 bei einer Bewegung des Greifers 72 in einer Mitnahmerichtung 102 mitgenommen werden, sofern das erste Greifelement 88a und/oder das zweite Greifelement 88b in Kontakt mit der langen Flanke 98 der Mitnahmekontur 92a treten können. Zur Begrenzung dieser Bewegung kann das Koordinatenmessgerät 10 in vorteilhafter Weise mit einem Anschlag oder Endanschlag 104 versehen sein. Der Anschlag 104 kann eine Mitnahme des Mitnehmers 74 entlang der Mitnahmerichtung 102 begrenzen. Der Anschlag 104 kann insbesondere mit einem Puffer oder Anschlagpuffer 106 versehen sein. Der Anschlagpuffer 106 kann als elastischer Puffer ausgebildet sein. Beispielhaft kann hierfür beim Anschlag 104 ein Federelement 108 vorgesehen sein. Das Federelement 108 erlaubt grundsätzlich eine gewisse Nachgiebigkeit zumindest des Anschlagpuffers 106, vgl. einen mit 112 bezeichneten Pfeil in 5a. Es versteht sich, dass auch der Anschlagpuffer 106 selbst federnd gestaltet sein kann. Beispielhaft könnte es sich um einen Gummipuffer handeln. Der Anschlagpuffer 106 erlaubt eine sanfte Anlage des Mitnehmers 74 am Endanschlag 104. Der Endanschlag 104 kann beispielhaft am Portal 14 ausgebildet sein.
  • In 5b befindet sich der Greifer 72 in der Mitnahmekonfiguration, wobei das erste Greifelement 88a und das zweite Greifelement 88b derart aufeinander zu bewegt sind (vgl. Pfeile 116a, 116b in 5b), dass keilförmige Endstücke der Greifelemente 88a, 88b in die Mitnahmekontur 92a zwischen den Abschnitten 98, 100 eingreifen können. Auf diese Weise ist eine Mitnahme des Mitnehmers 74 und folglich des Zugmittels 48 in beiden Richtungen ermöglicht, vgl. einen mit 114 bezeichneten Doppelpfeil in 5b. Lediglich beispielhaft ist in 5b ferner eine mit 120 bezeichnete Positionserfassungseinheit schematisch dargestellt. Bei der Positionserfassungseinheit 120 kann es sich etwa um eine Lichtschranke, insbesondere um eine Laserlichtschranke, handeln. Die Lichtschranke kann grundsätzlich als Gabellichtschranke gestaltet sein. Die Positionserfassungseinheit 120 kann vorrangig dazu ausgebildet sein, zu erfassen, ob sich der Mitnehmer 74 in seiner Endlage am Endanschlag 104 befindet. Eine Erfassung dieses Zustands kann von Vorteil sein, wenn die Kupplungseinheit 50 aktiviert werden soll, um eine gewünschte Kopplung zwischen der zumindest einen Durchlichtquelle 38 und dem Sensorträger 20 zu erzeugen, vgl. 1 und 2.
  • Anhand der 5c wird veranschaulicht, dass der Mitnehmer 74 auch in der Lösekonfiguration des Greifers 72 in seine Endlage am Endanschlag 104 bewegt werden kann. Ausgehend von der in 5b gezeigten Mitnahmekonfiguration sind das erste Greifelement 88a und das zweite Greifelement 88b ausgerückt und voneinander beabstandet, vgl. Pfeile 118a, 118b in 5c. Demgemäß ist lediglich eine Mitnahme des Mitnehmers 74 durch den Greifer 72 in einer Mitnahmerichtung (Pfeil 102) ermöglicht. Der Mitnehmer 74 kann definiert oder ”zufällig” in Richtung auf den Endanschlag 104 verfahren werden. Es versteht sich, dass auch die Bewegung des Greifers 72, der der Kupplungseinheit 50 zugeordnet ist, die etwa am Schlitten 18 aufgenommen sein kann, begrenzt sein kann. Demgemäß kann eine Soll-Endlage für den Mitnehmer 74 mit einer Soll-Endlage für den Greifer 72 übereinstimmen, die durch eine Soll-Endlage für den Schlitten 18 bedingt ist.
  • Diese Gestaltung hat den besonderen Vorteil, dass keine aufwändige Positionserfassung oder Lageerfassung für den Mitnehmer 74 erforderlich ist, um diesen wiederum selektiv einkoppeln zu können. Die anhand der 5b veranschaulichte Positionserfassungseinheit 120 kann besonders einfach, etwa als Lichtschranke, ausgebildet sein. Es ist jedoch auch vorstellbar, gänzlich auf die Positionserfassungseinheit 120 zu verzichten. Hierzu wäre es erforderlich, den Mitnehmer 74 durch den Greifer 72 in der Lösekonfiguration (einseitig) in der Mitnahmerichtung 102 zu verfahren, bis der Mitnehmer 74 am Endanschlag 104 zur Anlage gelangt. Für ein erneutes Einkoppeln kann der Schlitten 18 mit der daran aufgenommenen Kupplungseinheit 50, der der Greifer 72 zugehörig ist, wiederum auf diese Position verfahren werden.
  • Dieser Zustand bzw. diese Lagezuordnung ist in 5d veranschaulicht. Wenn sich der Mitnehmer 74 und der Greifer 72 in übereinstimmenden Endlagen befinden, können das erste Greifelement 88a und das zweite Greifelement 88b aufeinander zu bewegt werden, um die gewünschte Kopplung mit dem Mitnehmer 74, insbesondere mit dessen Mitnahmekontur 92a, herzustellen.
  • Anhand der 6 werden verschiedene Aspekte einer Ausführungsform eines beispielhaften Verfahrens zur Vermessung von Werkstücken veranschaulicht, das insbesondere mit einem Koordinatenmessgerät 10 nach einem der vorgenannten Aspekte durchgeführt werden kann.
  • In einem Schritt S10 wird das Verfahren, beispielsweise eine Messaufgabe, initialisiert. Es kann sich ein Schritt S12 anschließen, in dem ein Messobjekt oder ein Werkstück auf einer Aufnahme aufgenommen wird. Es kann sich ein Schritt S14 anschließen, in dem entschieden wird, ob eine Durchlichtquelle zur Bewegungsmitnahme einzukoppeln ist, oder ob eine Messung mit einer entkoppelten Durchlichtquelle durchgeführt werden soll. Eine Messung mit eingekoppelter Durchlichtquelle kann insbesondere in einem Durchlicht-Messbetriebsmodus erfolgen, in dem sich eine Kupplungseinheit in einer Mitnahmekonfiguration befindet. Eine Messung mit einer entkoppelten oder ausgekoppelten Durchlichtquelle kann etwa in einem Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus erfolgen, in dem sich die Kupplungseinheit in einer Lösekonfiguration befindet.
  • Abhängig von der bei dem Schritt S14 getroffenen Entscheidung kann sich ein Schritt S16 anschließen, der das Einkoppeln der zumindest einen Durchlichtquelle zur Bewegungsmitnahme beinhaltet. Es versteht sich, dass der Schritt S16 auch eine vorgeschaltete Prüfung umfassen kann, ob die Durchlichtquelle nicht bereits eingekoppelt ist.
  • Es kann sich ein Schritt S18 anschließen, in dem ein Sensorträger mit einem Sensor relativ zum zu vermessenden Werkstück verfahren wird. Die eingekoppelte zumindest eine Durchlichtquelle kann sich synchron entlang zumindest einer Achse gemeinsam mit dem Sensorträger bewegen. Es kann sich ein Schritt S20 anschließen, in dem die Durchlichtquelle zur Durchlichtbeleuchtung aktiviert wird. In einem weiteren Schritt S22 kann das zu vermessende Messobjekt oder Werkstück optisch angetastet werden.
  • Wenn beim Schritt S14 die Entscheidung getroffen wird, eine Messung mit entkoppelter Durchlichtquelle durchzuführen, kann sich der Schritt S30 anschließen. Beim Schritt S30 kann die Kupplungseinheit aus der Mitnahmekonfiguration in die Lösekonfiguration überführt werden. Der Schritt S30 kann jedoch auch eine vorgelagerte Prüfung umfassen, ob sich die Kupplungseinheit nicht bereits in der Lösekonfiguration befindet.
  • Es kann sich ein weiterer Entscheidungsschritt S32 anschließen, bei dem entschieden wird, ob beispielsweise ein optisches Antasten (ohne Durchlicht) oder ein taktiles Antasten erfolgen soll. Sofern beim Schritt S32 entschieden wird, eine optische Antastung durchzuführen, kann sich ein Schritt S34 anschließen, der ein Verfahren des Sensorträgers relativ zum Werkstück umfasst. In einem nachgelagerten Schritt S36 kann eine Beleuchtungseinheit für einen optischen Sensor (nicht jedoch die Durchlicht-Beleuchtungseinheit) aktiviert werden. Es kann sich der Schritt S38 anschließen, in dem das Werkstück optisch angetastet wird.
  • Wird beim Schritt S32 die alternative Entscheidung getroffen, das Messobjekt oder Werkstück taktil anzutasten, kann der Schritt S40 folgen, in dem der Sensorträger (mit dem taktilen Taster oder Sensor) relativ zum Werkstück verfahren wird. In einem nachgelagerten Schritt S42 kann das Werkstück mit dem taktilen Sensor taktil angetastet werden.
  • Die Schritte S22, S38 und S42 können in einem Schritt S50 zusammengeführt werden. Der Schritt S50 kann das Erfassen von Werten, insbesondere von Geometriedaten, umfassen. Es kann sich ein Schritt S52 anschließen, der das Verfahren terminiert.
  • Es versteht sich, dass insbesondere die Schritte S14 bis S50 bei der Vermessung eines Messobjekts oder Werkstücks mehrfach durchlaufen werden können. Es ist vorstellbar, bei verschiedenen Durchläufen verschiedene Entscheidungen zu treffen. Demgemäß kann ein Werkstück in verschiedenen Messmodi vermessen werden. Die Messmodi können taktile Antastungen und optische Antastungen umfassen. Optische Messmodi können einerseits mit Durchlichtbeleuchtung, andererseits auch mit Auflicht oder alternativen Beleuchtungsmethoden durchgeführt werden.
  • Das Messverfahren bzw. das zur Durchführung dieses Messverfahrens geeignete Koordinatenmessgerät sind hochflexibel für verschiedene Messaufgaben einsetzbar und können sich die Vorteile verschiedener Messprinzipien zu eigen machen, um die jeweils gestellte Messaufgabe effizient und hochgenau zu erfüllen.

Claims (14)

  1. Koordinatenmessgerät zur Vermessung von Werkstücken, mit einem Messtisch (16) zur Aufnahme eines Werkstücks, mit einem Sensorträger (20), der entlang zumindest einer Bewegungsachse (X, Y, Z) relativ zum Messtisch (16) verfahrbar ist, wobei der Sensorträger (20) mit einem optischen Sensor (22) zur Vermessung von Werkstücken koppelbar ist, wobei der Messtisch (16) eine zumindest abschnittsweise optisch durchlässige Werkstückauflage (24) aufweist, und mit einer Beleuchtungseinheit (36) zur Beleuchtung des Werkstücks, die zumindest eine verfahrbare Durchlichtquelle (38) aufweist, wobei die zumindest eine Durchlichtquelle (38) zur Bewegungsmitnahme mit dem verfahrbaren Sensorträger (20) koppelbar ist, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinheit (50), die dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Durchlichtquelle (38) selektiv vom verfahrbaren Sensorträger (20) zu entkoppeln, wobei der zumindest einen Durchlichtquelle (38) und dem verfahrbaren Sensorträger (20) ein selektiv einkoppelbares Zugmittel (48) zwischengeordnet ist, wobei das Zugmittel (48) einen Mitnehmer (74) aufweist, der am Zugmittel (48) festgelegt ist, und wobei die Kupplungseinheit (50) einen Greifer (72) mit zumindest einem mit dem Mitnehmer (74) koppelbaren Greifelement (88; 96) aufweist, das zwischen einer Mitnahmekonfiguration und einer Lösekonfiguration verlagerbar ist.
  2. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das selektiv einkoppelbare Zugmittel (48) ein umlaufendes Zugmittel (48) ist.
  3. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (74) eine Mitnahmekontur (92), insbesondere eine Führungsnut, auf-weist, an die das zumindest eine Greifelement (88; 96) eingreifen kann.
  4. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinheit (50) mit zumindest einem Elektromagneten (78), der zur Kopplung oder Entkopplung der zumindest einen Durchlichtquelle (38) mit dem verfahrbaren Sensorträger (20) selektiv aktivierbar ist.
  5. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Elektromagnet (78) als Aktor, insbesondere als Hubmagnet, zur Betätigung des zumindest eine Greifelements (88; 96) ausgebildet ist, und dass dem zumindest einen Greifelement (88; 96) und dem zumindest einen Elektromagneten (78) ein Koppeltrieb (80), insbesondere ein Kniehebelmechanismus, zwischengeschaltet ist.
  6. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Elektromagnet (78) zur kraftgebundenen Mitnahme des Mitnehmers (74) ausgebildet ist, und dass der Mitnehmer (74) zumindest abschnittsweise aus einem magnetisierbaren oder einem permanentmagnetischen Material gebildet ist.
  7. Koordinatenmessgerät nach einem der verhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (50) in der Lösekonfiguration eine richtungsabhängige Mitnahme des Mitnehmers (74) erlaubt.
  8. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (74) einen hervorstehenden Abschnitt (98) und einen gegenüber dem hervorstehenden Abschnitt (98) zurückversetzen Abschnitt (100) aufweist, wobei das zumindest eine Greifelement (88; 96) in der Mitnahmekonfiguration an beiden Abschnitten (98, 100) zur Mitnahme des Mitnehmers (74) angreifen kann, und wobei das zumindest eine Greifelement (88; 96) in der Lösekonfiguration an den hervorstehenden Abschnitt angreifen kann (98) und vom zurückversetzen Abschnitt (100) beabstandet ist.
  9. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch zumindest einen Endanschlag (104), insbesondere mit einem Anschlagpuffer (106), der eine Bewegung des Mitnehmers (74) begrenzt, wobei das zumindest eine Greifelement (88; 96) in der Lösekonfiguration den Mitnehmer (74) in Richtung auf den Endanschlag (104) verfahren kann.
  10. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positionserfassungseinheit (120), insbesondere eine Lichtschranke, zur Erfassung einer Ist-Position des Mitnehmers (74), wobei der Greifer (72) in der Lösekonfiguration relativ zum Mitnehmer (74) in die Ist-Position verfahrbar ist.
  11. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatenmessgerät als 3-Achsen-Koordinatenmessgerät ausgebildet ist, das ein Maschinengestell (12) mit einer ersten Führung (Y) aufweist, entlang der der Messtisch (16) mit der Werkstückauflage (24) verfahrbar ist, wobei ferner eine Aufnahmestruktur (14) für den Sensorträger (20), insbesondere ein Portal, gestellfest am Maschinengestell (12) festgelegt ist, wobei an der Aufnahmestruktur (14) eine zweite Führung (X) ausgebildet ist, entlang der ein Schlitten (18) verfahrbar ist, wobei am Schlitten (18) eine dritte Führung (Z) ausgebildet ist, entlang der der Sensorträger (20) verfahrbar ist, und wobei am Maschinengestell (12) ferner eine Hilfsführung (58) für die Beleuchtungseinheit (36) ausgebildet ist, die parallel zur zweiten Führung (X) angeordnet ist und entlang der die zumindest eine Durchlichtquelle (38) verfahrbar ist.
  12. Koordinatenmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (48) fest mit der zumindest einen Durchlichtquelle (38) zur Bewegungsmitnahme verbunden ist und dass die Kupplungseinheit (50), insbesondere der Greifer (72), an einem verfahrbaren Schlitten (18) festgelegt ist, an dem der Sensorträger (20) aufgenommen ist.
  13. Verfahren zur Vermessung von Werkstücken mit einem Koordinatenmessgerät, insbesondere einem 3-Achs-Koordinatenmessgerät, das in einem Durchlicht-Messbetriebsmodus und in einem Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus betreibbar ist, umfassend die folgenden Schritte: – Aufnehmen zumindest eines Werkstücks auf einem Messtisch (16) mit einer Werkstückauflage (24); – Verfahren eines an einem Sensorträger (20) aufgenommenen Tasters, insbesondere eines optischen Sensors (22), relativ zum Werkstück; – optisches oder taktiles Antasten des Werkstücks zum Erfassen von Messwerten; – im Durchlicht-Messbetriebsmodus, Koppeln zumindest einer Durchlichtquelle (38) zur Bewegungsmitnahme mit dem verfahrbaren Sensorträger (20) und Aktivieren der Durchlichtquelle (38) zur Beleuchtung des Werkstücks; und – im Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus, Entkoppeln der zumindest einen Durchlichtquelle (38) vom verfahrbaren Sensorträger (20), um dem Sensorträger (20) unabhängig von der Durchlichtquelle (38) zu verfahren; wobei der zumindest einen Durchlichtquelle (38) und dem verfahrbaren Sensorträger (20) ein selektiv einkoppelbares Zugmittel (48) zwischengeordnet ist, wobei das Zugmittel (48) einen Mitnehmer (74) aufweist, der am Zugmittel (48) festgelegt ist, und wobei die Kupplungseinheit (50) einen Greifer (72) mit zumindest einem mit dem Mitnehmer (74) koppelbaren Greifelement (88; 96) aufweist, das zwischen einer Mitnahmekonfiguration und einer Lösekonfiguration verlagerbar ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner aufweisend, im Nicht-Durchlicht-Messbetriebsmodus, Verfahren der zumindest einen Durchlichtquelle (38) in einer Richtung bis in eine Endlage, insbesondere eine durch einen Endanschlag definierte Endlage, umfassend: – Überführen zumindest eines Greifelements (88; 96) einer Kupplungseinheit (50) aus einer Mitnahmekonfiguration in eine Lösekonfiguration; und – richtungsabhängige Bewegungsmitnahme eines Mitnehmers (74) durch die sich in der Lösekonfiguration befindende Kupplungseinheit (50) in die Endlage, insbesondere durch das zumindest eine Greifelement (88; 96), wobei der Mitnehmer (74) an einem Zugmittel (48) festgelegt ist, mit dem die zumindest eine Durchlichtquelle (38) zur Bewegungsmitnahme mit dem Sensorträger (20) koppelbar ist.
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