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Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät mit einer Pinole und einem an der Pinole angeordneten Tastkopf.
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Zum Stand der Technik (
DE 100 30 570 A1 ) gehört ein Koordinatenmessgerät, mit dem ein Verfahren zum schnellen Lösen eines Taststiftes von einem Tastkopf möglich ist.
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Der Taststift ist gemäß dem Stand der Technik an dem Tastkopf des Koordinatenmessgerätes über eine Präzisionslagerung gelagert. Eine Haltevorrichtung, beispielsweise in Form eines Hakens zieht den Taststift in eine Dreipunktlagerung, um während des Messvorganges eine reproduzierbare Lagerung des Taststiftes zu ermöglichen. Im Falle einer Kollision erkennt eine Steuervorrichtung die Kollision und gibt ein Signal zur automatischen Freigabe des Taststiftes, wobei ein elektrisches Signal in einen mechanischen Auslöseimpuls umgesetzt wird und die Freigabe des Taststiftes erfolgt.
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Zum Stand der Technik (
DE 10 2005 043 454 B3 ) gehört ein Koordinatenmessgerät, bei dem zwei Wechseleinrichtungen vorgesehen sind. Eine erste Wechseleinrichtung ist zwischen der Pinole und einer Dreh-Schwenkeinrichtung vorgesehen und eine zweite Wechseleinrichtung ist zwischen der Dreh-Schwenkeinrichtung und einem Sensor mit daran angeordnetem Taststift vorgesehen. Die beiden Wechseleinrichtungen sind identisch ausgebildet, so dass im Falle einer Kollision sich die Wechseleinrichtungen lösen. Es ist hierbei jedoch von Nachteil, dass es von der Art der Kollision abhängig ist, ob sich lediglich der Taststift oder das gesamte Dreh-Schwenkgelenk löst.
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Weiterhin gehört zum Stand der Technik (
DE 37 28 578 A1 ) ein Koordinatenmessgerät, welches zwei Tastköpfe aufweist, um mit möglichst geringem Aufwand große Taststiftverlängerungen anzubauen und mit hoher Geschwindigkeit verfahren zu können. Dieses Koordinatenmessgerät ist durch das Vorsehen von zwei Tastköpfen sehr aufwendig.
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Darüber hinaus gehört zum Stand der Technik (
DE 38 34 117 A1 ) ein Koordinatenmessgerät mit einem optischen Tastkopf, bei dem der Tastkopf über eine nachgiebige Knickstelle im Messarm des Koordinatenmessgerätes gelagert ist. Ein zuverlässiger Kollisionsschutz, der einen Schaden am Tastkopf nach Möglichkeit vermeidet, ist gemäß diesem Stand der Technik nicht gegeben.
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Zum Stand der Technik (
DE 10 2011 100 467 B3 ) gehört darüber hinaus ein Messkopf für ein Koordinatenmessgerät, bei dem an einem Magneten eine Ankerplatte mit einer ersten Haltekraft befestigt ist und bei dem an der Ankerplatte ein Drehteller mit einer zweiten Haltekraft befestigt ist. Die erste Haltekraft zwischen Ankerplatte und Magnet ist geringer als die Haltekraft, mit der die Ankerplatte mit dem Drehteller verbunden ist. Im Falle einer Kollision wird aus diesem Grunde auf jeden Fall die Ankerplatte gleichzeitig mit dem Drehteller gelöst. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass durch die Wahl der Haltekräfte Ankerplatte und Drehteller zusammen im Kollisionsfalle gelöst werden.
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Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, die zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung zu verbessern.
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Dieses technische Problem wird durch ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Koordinatenmessgerät mit einer Pinole und einem an der Pinole angeordneten Tastkopf, wobei an dem Tastkopf ein Taststift auswechselbar befestigt ist, bei dem zwischen dem Tastkopf und der Pinole ein Zwischenstück angeordnet ist, bei dem das Zwischenstück von der Pinole im Kollisionsfall lösbar ausgebildet ist und bei dem der Tastkopf an dem Zwischenstück im Kollisionsfall lösbar angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine Auslenkkraft des Zwischenstückes einstellbar ist, dass eine Haltekraft des Taststiftes geringer ausgebildet ist als eine Haltekraft des Tastkopfes an dem Zwischenstück oder eine Haltekraft des Zwischenstückes an der Pinole.
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Diese erfindungsgemäße Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die mechanischen Schnittstellen, die vorteilhaft mit Sensoren überwacht werden, im Kollisionsfall auslenken. Das Koordinatenmessgerät wird hierbei vorteilhaft abgebremst. Nach einem Freifahren aus der Kollision kann die ausgelenkte Sensorschnittstelle wieder selbsttätig in die ursprüngliche Position zurückkehren. Gemäß der Erfindung sind zwei Schnittstellen in dem Koordinatenmessgerät vorgesehen, nämlich zum einen zwischen dem Zwischenstück, welches zwischen Pinole und Tastkopf angeordnet ist, derart, dass das Zwischenstück von der Pinole im Kollisionsfall lösbar ausgebildet ist, und zum anderen durch Lösen des Tastkopfes von dem Zwischenstück.
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Das bedeutet, dass zwei lösbare Schnittstellen vorhanden sind, so dass auf jeden Fall ein Schutz des Tastkopfes im Kollisionsfalle vorgesehen ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Vorrichtung vorhanden ist, mit der eine Rückkehr des Zwischenstückes in eine Messlage durchführbar ist.
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Das bedeutet, dass nach Auslenkung des Zwischenstückes aus der Messlage und nach dem Freifahren aus der Kollision das Zwischenstück selbsttätig in die ursprüngliche Position, das heißt in die Messlage zurückgeführt wird und das Koordinatenmessgerät mit der Messung fortfahren kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung als wenigstens eine Feder und/oder ein Haken ausgebildet ist. Diese mechanischen Vorrichtungen sind relativ einfach und kostengünstig aufgebaut und sind gleichzeitig in der Lage, das Zwischenstück in die Messlage nach dem Freifahren aus einer Kollision zurückzuführen.
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Gemäß der Erfindung ist eine Auslenkkraft des Zwischenstückes einstellbar. Hierdurch kann im Vorfeld eingestellt werden, bei welcher Auslenkkraft im Falle einer Kollision das Zwischenstück von der Pinole gelöst wird.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Sensor zur Erfassung der Lage des Zwischenstückes vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, ein Auslenksignal an die Steuerung des Koordinatenmessgerätes zu liefern, wodurch das Koordinatenmessgerät abbremsen kann. Nach dem Freifahren aus der Kollision kehrt die ausgelenkte Sensorschnittstelle wieder selbsttätig in die ursprüngliche Position zurück.
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Wie schon ausgeführt, ist es vorteilhaft, dass eine Steuervorrichtung bei Auslenkung des Zwischenstückes aus der Messlage ein Signal erhält, damit die Steuervorrichtung vorteilhaft einen Notstopp auslösen kann. Vorteilhaft erfolgt anschließend ein Freifahren aus der Kollision, beispielsweise auf dem zuletzt zurückgelegten Weg, und anschließend fährt die ausgelenkte Sensorschnittstelle, wie schon beschrieben wieder selbsttätig in die Messlage zurück.
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Vorteilhaft ist die Präzisionslagerung als Dreipunktlagerung ausgebildet. Es ist auch möglich, andere Lagerungen vorzusehen. Wichtig ist hierbei, dass eine reproduzierbare Lagerung in den lösbaren Schnittstellen vorgesehen ist.
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Der Tastkopf kann als schaltender und/oder messender Tastkopf ausgebildet sein. Es kann sich auch um eine Multisensor-Schnittstelle mit einem Rauheits- oder Magnetfeldsensor handeln. Die Erfindung ist bei allen Arten von Tastköpfen einsetzbar. Sie kann auch bei motorisch betriebenen Dreh-Schwenk- oder Verschiebeeinheiten eingesetzt werden.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Haltekraft des Taststiftes geringer ausgebildet ist als eine Haltekraft des Tastkopfes an dem Zwischenstück oder eine Haltekraft des Zwischenstückes an der Pinole. Das bedeutet, dass im Falle einer Kollision als erstes der Taststift aus der Messlage, das heißt aus der Präzisionslagerung ausgelenkt wird. Sollte dies nicht ausreichen bis zur erfolgreichen Durchführung beispielsweise eines Notstopps, kann anschließend der Tastkopf an dem Zwischenstück oder das Zwischenstück an der Pinole entsprechend aus der Messlage ausgelenkt werden, um insbesondere den Tastkopf bei einer Kollision zu schützen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele eines Koordinatenmessgerätes mit Sensorschnittstelle nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Koordinatenmessgerät in perspektivischer Ansicht;
- 2 einen Längsschnitt durch eine Pinole mit Zwischenstück und Tastkopf;
- 3 ein Ausführungsbeispiel, welches nicht zur Erfindung gehört;
- 4 eine Draufsicht auf eine Dreipunktlagerung;
- 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der 2 ohne das Zwischenstück.
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1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 1 mit einem in X-Richtung verschiebbaren Messtisch 2. Ein Portal 3, welches nicht verschiebbar ausgebildet ist, trägt an einer Traverse 4 einen in Y-Richtung verschiebbaren Schlitten 5, an dem wiederum eine in Z-Richtung verschiebbare Pinole 6 angeordnet ist. An der Pinole 6 ist ein Tastkopf 7 angeordnet. Der Tastkopf 7 trägt wiederum einen Taststift 8 mit einer Tastkugel 9.
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2 zeigt die Pinole 6, an der ein Zwischenstück 10 angeordnet ist, das wiederum den Tastkopf 7 trägt. Das zentrale Teil der Koordinatenmessmaschine 1 ist der Tastkopf 7, der die Messinformation liefert. Beim Messvorgang wird der aktuell eingewechselte Sensor auf die Oberfläche eines Werkstückes gesetzt und damit im Einzelpunkt- oder Scanmodus gemessen. Es ist auch möglich, wie in 2 dargestellt, dass der Tastkopf 7 als optischer Tastkopf ausgebildet ist, wobei diese Ausführungsform nicht zur Erfindung gehört. In diesem Fall wird nicht berührend gemessen.
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Der an der Pinole 6 über das Zwischenstück 10 angeordnete Tastkopf 7 kann dazu im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes 1 in allen drei Raumrichtungen X, Y, Z bewegt werden, um möglichst viele unterschiedliche Messaufgaben erfüllen zu können.
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Um mit möglichst vielen unterschiedlichen Sensortypen messen zu können, ist der Tastkopf 7 einwechselbar ausgebildet.
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Beim Messen werden die Bewegungsbahnen des Tastkopfes 7 am Werkstück (nicht dargestellt) durch ein vom Anwender erstelltes Programm vorgegeben. Bei der Programmerstellung und im Messbetrieb sowie beim manuellen Verfahren kann es zu Fehlern kommen, die dazu führen, dass der Tastkopf 7 mit dem Werkstück kollidiert.
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Um eine Beschädigung des Tastkopfes 7 zu vermeiden, ist eine mechanische Auslenkvorrichtung 11a, 11b zwischen der Pinole 6 und dem Zwischenstück 10 vorgesehen, welches als Sensorhalterung dient, mit einer entsprechenden Sensorik 12a, 12b zur Erkennung von Kollisionen, deren Signale zum Abbremsen oder Anhalten des Koordinatenmessgerätes 1 im Kollisionsfall verwendet werden.
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Der an der Pinole 6 befestigte Tastkopf 7, der wie schon ausgeführt, zum Beispiel ein taktiles System sein kann, sitzt an dem Zwischenstück 10. Die Kopplung erfolgt zum Beispiel durch eine präzise Dreipunktlagerung 13a, 13b, 13c.
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Gehalten wird der Sensor zum Beispiel durch eine pneumatisch oder durch eine elektrisch betätigte Verriegelung 14, die in 2 als Haken 15 ausgebildet ist. Der Haken 15 greift hinter ein Gegenstück 16 und zieht den Tastkopf 7 in die Lager 17a, 17b, 17c, mit Kugeln 18a, 18b, 18c. Die Verriegelung 14 kann als pneumatisch oder elektrisch betätigte Verriegelung ausgebildet sein. Ein Aktuatorsystem der Verriegelung 14 ist in dem Zwischenstück 10 angeordnet. Über diese mechanische Schnittstelle 13a, 13b, 13c werden Sensoren, wie der Tastkopf 7 reproduzierbar eingewechselt. Eine elektrische oder optische Kontaktierung erfolgt beim Einwechseln des Tastkopfes 7 automatisch über entsprechende Schnittstellen 19.
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Das Zwischenstück 10 ist wiederum über eine auslenkbare mechanische Schnittstelle 11a, 11b, 11c zum Beispiel eine Dreipunktlagerung mit der Pinole 6 verbunden. Durch die Kraft von Federn 20a, 20b, 20c werden Kugeln 21a, 21b, 21c in Lager 22a, 22b, 22c gedrückt. Im Falle einer Kollision des Tastkopfes 7, zum Beispiel mit einem Werkstück, hebt die Schnittstelle 11a, 11b, 11c aus und verhindert eine zu hohe Kraftwirkung auf den Tastkopf 7 und die Pinole 6.
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Die Haltekraft lässt sich durch die Auswahl entsprechender Federn 20a, 20b, 20c einstellen. Nach dem Freifahren aus der Kollision kehren die ausgelenkten Schnittstellen 11a, 11b, 11c in ihre ursprüngliche Position zurück. Entsprechende Sensoren 12a, 12b, 12c zum Beispiel Schalter detektieren die Lage der mechanischen Schnittstellen 11a, 11b, 11c und liefern im Fall einer Auslenkung ein Signal an eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt). Die Steuervorrichtung löst dann einen Notstopp des Koordinatenmessgerätes aus. Nach dem Freifahren aus der Kollision melden die Sensoren 12a, 12b, 12c, ob die Schnittstellen 11a, 11b, 11c wieder in ihren Sitz zurückgekehrt sind.
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Durch das Notstopp-Signal lässt sich darüber hinaus die mechanische Schnittstelle 14, mit der der Tastkopf 7 in seinem Sitz 13a, 13b, 13c gehalten wird, leicht entlasten. Dadurch reduziert sich die Kraft auf den Tastkopf 7. Er bleibt jedoch über den Haken 15 in der Schnittstelle 13a, 13b, 13c hängen.
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Der in 2 dargestellte Tastkopf 7 ist damit über zwei Schnittstellen 13a, 13b, 13c sowie 11a, 11b, 11c an der Pinole 6 auslenkbar befestigt, so dass im Falle einer Kollision ein zweifacher Schutz für den Tastkopf 7 besteht.
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Wie schon ausgeführt, handelt es sich bei den Lagerungen 11a, 11b, 11c, 13a, 13b, 13c um Dreipunktlagerungen, die rotationssymmetrisch in Lagerplatten angeordnet sind. Gleiches gilt für die Federn 20a, 20b, 20c, von denen vorteilhaft ebenfalls wenigstens drei Federn rotationssymmetrisch zur Pinole angeordnet vorgesehen sind.
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Ein Sensor 19 misst die korrekte Lage des Tastkopfes 7
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3 zeigt ein nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel, bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind.
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An der Pinole 6 ist wiederum ein Zwischenstück 10 angeordnet, welches über die mechanische Schnittstelle 11a, 11b (11c nicht dargestellt) im Kollisionsfall lösbar an der Pinole 6 angeordnet ist. An dem Zwischenstück 10 ist der Tastkopf 7 über eine lediglich schematisch dargestellte Schwalbenschwanzführung 23 auswechselbar befestigt. Das bedeutet, dass der Tastkopf 7 gegen einen anderen Sensor eingetauscht werden kann. Die Schnittstelle 23 in der Art einer Schwalbenschwanzführung ist jedoch im Kollisionsfalle nicht auslenkbar.
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An dem Tastkopf 7 ist ein Taststift 8 auswechselbar befestigt. Der Taststift 8 trägt die Tastkugel 9. Der Taststift 8 ist mit einer Grundplatte 24, an der Kugeln 25a, 25b, 25c angeordnet sind, in Lagern 26a, 26b, 26c angeordnet. Die Haltekraft wird mittels eines Hakens 27, auf den eine Kraft über die Feder 28 in Richtung des Pfeiles A ausgeübt wird, nach oben gezogen. Hierdurch wird ein Haken 29, der an der Grundplatte 24 fest angeordnet ist, in Richtung des Pfeiles A gezogen und die Grundplatte 24 mit dem Taststift 8 und den Lagerkugeln 25a, 25b, 25c wird reproduzierbar in die Lager 26a, 26b, 26c gezogen.
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Im Kollisionsfall, das heißt, wenn der Taststift 8 mit einem Werkstück kollidiert, kann der Taststift 8 mit der Grundplatte 24 aus den Lagern 26a, 26b, 26c ausgelenkt werden. Eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) erkennt über Sensoren (ebenfalls nicht dargestellt) dass eine Auslenkung aus den Lagern 26a, 26b, 26c stattgefunden hat und veranlasst einen Notstopp des Koordinatenmessgerätes 1. Sollte die Auslenkung zu groß sein oder der Tastkopf 7 selbst mit einem Hindernis kollidieren, kann der Tastkopf 7 mit dem Zwischenstück 10 aus der Lagerung 11a, 11b, 11c, wie in 2 beschrieben, ebenfalls ausgelenkt werden.
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Die Haltekräfte der Federn 20a, 20b, 20c und 28 sind vorteilhaft derart eingestellt, dass als erstes der Taststift 8 aus der Lagerung 25a, 25b, 25c, 26a, 26b, 26c ausgelenkt wird und anschließend der Tastkopf 7 mit dem Zwischenstück 10 aus der Lagerung 11a, 11b, 11c.
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Nach dem Freifahren aus der Kollision kehren die ausgelenkten Schnittstellen 11a, 11b, 11c, 25a, 25b, 25c, 26a, 26b, 26c selbsttätig in ihre ursprüngliche Position zurück. Entsprechende Sensoren beziehungsweise Schalter können die Lage der mechanischen Schnittstellen 11a, 11b, 25a, 25b, 26a, 26b detektieren.
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4 zeigt beispielhaft eine Dreipunktlagerung mit Lagern 17a, 17b, 17c. Die Lager 17a, 17b, 17c können aus jeweils zwei zylinderförmigen Stiften 30 bestehen. Es besteht auch die Möglichkeit, dass lediglich Anlageflächen vorgesehen sind. Legen sich die Kugeln 25a, 25b, 25c an die Zylinder 30 oder V-Lager an, sind in jedem Lager genau zwei Lagerpunkte vorhanden, so dass eine reproduzierbare Lagerung vorhanden ist.
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In 4 ist darüber hinaus der Haken 14 dargestellt.
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Die Lagerung 11a, 11b, 11c ist in gleicher Form rotationssymmetrisch zur Pinole 6 aufgebaut.
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5 zeigt ein Gehäuse 31, in dem die Lagerung 22a, 22b, 22c für das Zwischenstück 10 (nicht dargestellt) angeordnet ist. In dem Gehäuse 31 ist ein Lagerflansch 32 angeordnet, an dem wiederum die Lager 22a, 22b, 22c mit den Zylindern 30 angeordnet sind. Das Gehäuse 31 wie auch der Lagerflansch 32 weisen eine Ausnehmung 33 für die Aufnahme des Zwischenstückes 10 (nicht dargestellt auf).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koordinatenmessgerät
- 2
- Messtisch
- 3
- Portal
- 4
- Traverse
- 5
- Schlitten
- 6
- Pinole
- 7
- Tastkopf
- 8
- Taststift
- 9
- Tastkugel
- 10
- Zwischenstück
- 11a
- mechanische Auslenkvorrichtung
- 11b
- mechanische Auslenkvorrichtung
- 11c
- mechanische Auslenkvorrichtung
- 12a
- Sensor
- 12b
- Sensor
- 12c
- Sensor
- 13a
- Dreipunktlagerung
- 13b
- Dreipunktlagerung
- 13c
- Dreipunktlagerung
- 14
- Verriegelung
- 15
- Haken
- 16
- Gegenstück
- 17a
- Lager
- 17b
- Lager
- 17c
- Lager
- 18a
- Kugel
- 18b
- Kugel
- 18c
- Kugel
- 19
- Sensor
- 20a
- Feder
- 20b
- Feder
- 20c
- Feder
- 21a
- Kugel
- 21b
- Kugel
- 21c
- Kugel
- 22a
- Lager
- 22b
- Lager
- 22c
- Lager
- 23
- Schwalbenschwanzführung
- 24
- Grundplatte
- 25a
- Kugel
- 25b
- Kugel
- 26
- Lagerflansch
- 26a
- Lager
- 26b
- Lager
- 26c
- Lager
- 27
- Haken
- 28
- Feder
- 29
- Haken
- 30
- Zylinder/Anlageflächen
- 31
- Gehäuse
- 32
- Lagerflansch
- 33
- Ausnehmung für Zwischenstück 10
- A
- Pfeil
