DE102014201417B4

DE102014201417B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche eines Messobjekts

Info

Publication number: DE102014201417B4
Application number: DE102014201417.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Engel
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: DE102014201417A1

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche (2) eines Messobjekts, umfassend einen statischen Teil (3), einen beweglichen Teil, mindestens eine Führungseinrichtung (10) zur Führung einer Linearbewegung des beweglichen Teils und eine Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie zum Antrieb des beweglichen Teils, wobei zumindest ein Teil mindestens eines Tastersystems zur Erfassung der Rauheit und/oder des Profils an dem beweglichen Teil angeordnet ist, wobei über mindestens ein Energieübertragungsmittel die Antriebsenergie auf das bewegliche Teil übertragbar ist, wobei das mindestens eine Energieübertragungsmittel ein mechanisches Energieübertragungsmittel ist, wobei das mechanisches Energieübertragungsmittel derart ausgebildet ist, dass während einer Energieübertragung auf das bewegliche Teil zumindest in eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung keine Kraft auf das bewegliche Teil wirkt, wobei das mindestens eine Energieübertragungsmittel als mechanisches Kraftübertragungsmittel ausgebildet ist, wobei eine Kraft über einen einzigen Kontaktpunkt zwischen einem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement (8) und einem Kontaktelement (12) des beweglichen Teils übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement (8) eine abgerundete Kontaktfläche und/oder das Kontaktelement (12) des beweglichen Teils eine abgerundete Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktflächen sich in dem Kontaktpunkt zur Kraftübertragung berühren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche eines Messobjekts.
In einer Vielfalt von industriellen Anwendungen ist es wünschenswert, mikroskopische Oberflächenprofile zu erfassen, um z. B. Aussagen über eine Qualität einer Oberflächenfertigung zu treffen.
Die DE 20 2008 011 629 U1 beschreibt eine Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung mit einem Messtaster mit einem Tasthebel, der eine Tastnadel mit einer Tastspitze zur Erfassung mikroskopischer Oberflächenprofile von Werkstücken aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine Antriebsvorrichtung mittels derer die Tastnadel entlang dem Oberflächenprofil eines Werkstücks bewegbar ist. Weiter offenbart ist ein den Messtaster tragender Schlitten. Weiter beschrieben ist eine Gleitkufe des Messtasters, die eine Bezugsebene berührt. Die Druckschrift offenbart hierbei eine Antriebsvorrichtung, die einen Motor aufweist, welcher mittels einer Spindel den Schlitten antreibt. Alternativ ist offenbart, dass die Antriebsvorrichtung einen Seil- bzw. Bandantrieb mit einem Antriebsseil bzw. Antriebsband umfasst, an dem der Messtaster bzw. der den Messtaster tragende Schlitten befestigt ist. Somit offenbart die Druckschrift jedoch nur Kraftübertragungsmittel zur Übertragung der Antriebskraft, die eine mechanische Übertragung von Kräften sowohl in der Bewegungsrichtung, aber auch in alle von der Bewegungsrichtung verschiedenen Richtungen ermöglichen. Dies ist insbesondere der Fall, weil der Schlitten und ein sich bewegender Teil der Mittel zur Erzeugung der Antriebskraft mechanisch fest verbunden sind.
Weiter bekannt ist die DE 20 2013 102 043 U1 . Auch diese offenbart ein Rauheits- oder Oberflächenmikrostrukturprofil-Messgerät zur Messung der Rauheit oder eines Oberflächenmikrostrukturprofils einer Messobjekt-Oberfläche eines Messobjekts. Hierin wird die Tastnadel mittels eines Motors über die Werkstückoberfläche gezogen, wobei der Motor z. B. über eine Spindel, einen Seilzug, ein Band oder dergleichen einen beweglichen Teil schiebt.
Auch die DE 20 2013 102 045 U1 offenbart ein derart ausgebildetes Rauheits- oder Oberflächenmikrostrukturprofil-Messgerät.
Weiter bekannt ist die DE 10 2006 011 904 A1 , wobei diese Druckschrift ein Messsystem zum Messen einer Werkstückoberfläche an einem Werkstück mit mindestens einer an das Werkstück heranführbaren Messsonde offenbart, wobei die Messsonde einen Sondenkörper und mindestens einen an dem Sondenkörper angebrachten Messsensor aufweist. Weiter offenbart ist eine dem Messsensor zugeordnete Abstützeinrichtung mit mindestens einem, mit Hilfe eines Zustellantriebs in Richtung auf die Werkstückoberfläche zustellbaren, Abstützorgan zur Fixierung des Sondenkörpers an dem Werkstück in einer Messposition durch Abstützung des Sondenkörpers an der Werkstückoberfläche. Auch diese Druckschrift offenbart, dass eine Tastspitze mit Hilfe eines Sensorantriebs über eine gewünschte Messstrecke verfahren und dabei ein Rauheitsprofil aufgenommen wird.
Die DE 10 2006 050 838 A1 offenbart ein Messsystem zum Messen einer Werkstückoberfläche an einem Werkstück mit mindestens einer an das Werkstück heranführbaren Messsonde, die einen Sondenkörper und mindestens einen an dem Sondenkörper angebrachten Messsensor aufweist, worin mindestens ein Messsensor ein optischer Messsensor ist und eine Einrichtung zum Füllen eines Zwischenraums zwischen dem Messsensor und der zu messenden Werkstückoberfläche im Messbereich mit einer für Messstrahlung transparenten Flüssigkeit vorgesehen ist.
Die DE 10 2009 035 747 A1 offenbart eine Rauheits- und/oder Profilmessvorrichtung mit einem Messtaster mit einem Tasthebel, der eine Tastnadel mit einer Tastspitze zur Erfassung bzw. Messung mikroskopischer Oberflächenprofile von Werkstücken aufweist. Weiter offenbart ist eine, vorzugsweise als Vorschubeinrichtung gestaltete, Antriebsvorrichtung, mittels derer die Tastnadel entlang dem Oberflächenprofil eines Werkstücks bewegbar ist. Hierbei kann die Antriebsvorrichtung ein Antriebsseil oder ein Antriebsband umfassen, an dem der Messtaster bzw. der den Messtaster tragende Schlitten befestigt ist. Alternativ weist die Antriebsvorrichtung einen Motor auf, welcher mittels einer Spindel den Schlitten antreibt.
Die DE 199 29 648 A1 offenbart eine Antriebsanordnung für ein Messinstrument mit einem Körper und ein bewegbares Element, das relativ zu dem Körper bewegbar ist, wobei eine Messung eines zu messenden Objekts durch Bewegung des bewegbaren Elements ausgeführt wird, umfassend: eine Antriebs- und Führungseinrichtung, die an dem Körper des Messinstruments montiert ist, wobei die Antriebs- und Führungseinrichtung einen Antriebszylinder aufweist, der einen darin für eine axiale Bewegung aufgenommenen Kolben aufweist, wobei die Antriebs- und Führungseinrichtung so betreibbar ist, dass das bewegbare Element synchron mit der axialen Bewegung des Kolbens bewegbar ist; eine Steuereinrichtung für Hydraulikflüssigkeit, die an einer Stelle entfernt von dem Körper des Messinstruments angeordnet ist, um Hydraulikflüssigkeit zu dem Antriebszylinder der Antriebs- und Führungseinrichtung zu liefern, um die axiale Bewegung des Kolbens des Antriebszylinders zu verursachen.
Die JP 2006-313 102 A offenbart ein Formmesssystem umfassend eine Sonde in Kontakt mit einem zu vermessenden Gegenstand besitzend einen Messteil, ein Führungsteil zum beweglichen Tragen der Sonde in einer X-Achsen-Richtung, einen Antriebsteil zum relativen Bewegen der Sonde zu dem zu vermessenden Objekt durch Bewegen des Führungsteils in der X-Achsen-Richtung, ein Antriebskraftübertragungsteil zum Übertragen von Kraft von dem Antriebsteil auf den Führungsteil durch ein Paar von Stoßabsorptionselemente.
In allen vorhergehend erläuterten Druckschriften ergibt sich das Problem, dass aufgrund der Kopplung zwischen der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft und dem beweglichen Teil unerwünschte Kräfte, insbesondere nicht in oder entgegen der gewünschten Bewegungsrichtung wirkende Kräfte, auf das bewegliche Teil übertragen werden können. Diese Kräfte können eine Messgenauigkeit nachteilig beeinflussen.
Es stellt sich das technische Problem, eine Vorrichtung zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche eines Messobjekts sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, welche eine Genauigkeit der Erfassung erhöhen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche eines Messobjekts. Die Rauheit kann hierbei eine Unebenheit einer Oberflächenhöhe bezeichnen.
Die Vorrichtung umfasst einen statischen Teil. Der statische Teil bezeichnet hierbei einen Teil der Vorrichtung, der während der Erfassung, also während eines Erfassungsvorgangs ortsfest angeordnet ist, insbesondere auf einer Oberfläche des Messobjekts angeordnet ist.
Der statische Teil kann wiederum an einer Positioniervorrichtung befestigt sein, die eine Einstellung einer Position und/oder Orientierung der vorgeschlagenen Vorrichtung ermöglicht. Die Positioniervorrichtung kann beispielsweise ein Roboter, eine Werkzeugmaschine oder eine sonstige Positioniervorrichtung, die vorzugsweise in Produktionsverfahren verwendet wird, sein. Ebenfalls kann die Positioniervorrichtung ein Koordinatenmessgerät sein, wobei die vorgeschlagene Vorrichtung z. B. an einer Pinole oder einem Dreh-Schwenk-Gelenk des Koordinatenmessgeräts befestigt wird. Die Positioniervorrichtung kann auch als Trägersystem bezeichnet werden.
Weiter umfasst die vorgeschlagene Vorrichtung einen beweglichen Teil. Der bewegliche Teil bezeichnet hierbei einen Teil, der zur Erfassung der Rauheit und/oder des Profils entlang der Oberfläche bewegt wird, insbesondere mit einer Linearbewegung bewegt wird.
Nachfolgend wird für den statischen Teil auch der Begriff Stator und für den beweglichen Teil der Begriff Läufer verwendet.
Weiter umfasst die Vorrichtung mindestens eine Führungseinrichtung zur Führung einer Linearbewegung des beweglichen Teils und eine Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie zum Antrieb des beweglichen Teils in oder entgegen einer gewünschten Bewegungsrichtung. Die mindestens eine Führungseinrichtung kann hierbei statorseitige Führungsmittel oder -elemente und läuferseitige Führungsmittel oder -elemente umfassen. Insbesondere kann die mindestens eine Führungseinrichtung eine Linearführung ausbilden, wobei eine Linearführung eine möglichst reibungsfreie Translationsbewegung des Läufers unter Einhaltung einer geraden Bewegungsrichtung, also entlang einer linearen Bahn, gewährleistet. Vorzugsweise ist die mindestens eine Führungseinrichtung als Gleitführung ausgebildet. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Formen der Linearführung, z. B. Linearwälzführungen oder Laufrollenausführungen vorstellbar. Die Führungseinrichtung ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, das das Abbe-Prinzip eingehalten wird.
Die Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie bezeichnet hierbei jede Einrichtung, die über ein nachfolgend noch näher erläutertes Energieübertragungsmittel Antriebsenergie zum beweglichen Teil übertragen kann. Insbesondere kann die Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie als eine Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft ausgebildet sein. Die Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie kann hierbei zumindest teilweise am Stator angeordnet sein.
Zumindest ein Teil eines Tastersystems zur Erfassung der Rauheit und/oder des Profils ist an dem beweglichen Teil angeordnet. Das Tastersystem bezeichnet eine Gesamtheit von Elementen zur Erzeugung eines die Rauheit und/oder das Profil repräsentierenden Ausgangssignals, insbesondere elektrischen Ausgangssignals.
Das Tastersystem kann hierbei mindestens ein Tastelement zur Abtastung der Oberfläche umfassen. Das Tastersystem kann hierbei als berührendes Tastersystem ausgebildet sein. Das Tastersystem kann z. B. einen Taster und/oder ein Tastelement, beispielsweise eine Tastkugel, Tastspitze oder -nadel, umfassen. In diesem Fall berührt ein Teil des Tastersystems die Oberfläche während der Erfassung der Rauheit und/oder des Profils.
Alternativ kann das Tastersystem auch als berührungloses Tastersystem ausgebildet sein, welches eine berührungslose, insbesondere optische, Erfassung der Rauheit und/oder des Profils ermöglicht.
Vorzugsweise umfasst das Tastersystem das Tastelement und einen Tastarm, wobei das Tastelement an dem Tastarm befestigt oder gelagert ist, insbesondere an einem freien Ende des Tastarms. Der Tastarm kann auch als Tasthebel bezeichnet werden.
Im Falle eines berührenden Tastersystems kann der Tastarm beweglich am Läufer befestigt sein, insbesondere um eine Rotationsachse schwenkbar gelagert sein.
Das Tastelement kann beispielsweise über folgende mechanische Verbindungen mit dem Tastarm bzw. dem beweglichen Teil verbunden sein: Schraubverbindung, Klemmverbindung, federbelastete Verbindung oder eine federbelastete Verbindung mit einer Raststelle, magnetische Verbindung, Thermopassungsverbindung. Hierbei kann eine Thermopassungsverbindung beispielsweise mittels einer Formgedächtnislegierung hergestellt werden.
In einem ersten geschlossenen Zustand kann ein Befestigungsabschnitt mit einer Formgedächtnislegierung getempert werden, um den geschlossenen Zustand zu fixieren. Im geschlossenen Zustand weist der Befestigungsabschnitt z. B. ein Aufnahmevolumen auf, welches derart ausgebildet ist, dass ein korrespondierender Befestigungsabschnitt eines Tastelements kraft- und/oder formschlüssig im Aufnahmevolumen angeordnet wäre. Durch eine plastische Verformung, beispielsweise durch ein mechanisches Betätigen, kann der Befestigungsabschnitt mit der Formgedächtnislegierung in einen zweiten, geöffneten Zustand versetzt werden, wobei das Aufnahmevolumen im zweiten Zustand derart ausgebildet ist, dass ein korrespondierender Befestigungsabschnitt des Tastelements aus dem Aufnahmevolumen entnehmbar oder in dieses einbringbar ist. Im zweiten Zustand kann dann ein Tastelement, insbesondere der vorhergehend erläuterte Befestigungsabschnitt des Tastelements, im Aufnahmevolumen angeordnet werden. Durch eine erneute Erwärmung und ein nachfolgendes Abkühlen wird die Formgedächtnislegierung wieder in den ersten Zustand versetzt, wobei das Tastelement nunmehr an dem Befestigungsabschnitt befestigt ist.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine sehr kompakte mechanische Befestigung von Tastelementen am beweglichen Teil bzw. am Tastarm.
Weiter kann das Tastersystem einen Messwertgeber oder Messwerterzeuger umfassen, der ein Ausgangssignal erzeugt, in dessen Abhängigkeit die Rauheit und/oder das Profil bestimmt werden kann. Im Falle eines berührenden Tastelements kann der Messwertgeber beispielsweise ein Ausgangssignal in Abhängigkeit einer Auslenkung des Tastelements erzeugen. Hierzu kann der Messwertgeber beispielsweise als Bewegungs- oder Positionssensor ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Messwertgeber als optischer, kapazitiver, induktiver oder magnetischer Geber ausgebildet sein, wobei mittels des Gebers die Bewegung und/oder Position des Tastelements direkt oder indirekt erfassbar ist. Ein magnetischer Geber kann hierbei als Magnetresonanzgeber ausgebildet sein. Auch ist vorstellbar, dass der Messwertgeber eine Rotation des schwenkbar gelagerten Tastarmes erfasst, wobei in Abhängigkeit einer Länge des Tastarms und des erfassten Rotationswinkels die Auslenkung des Tastelements erfasst werden kann.
Vorzugsweise ist das gesamte Tastersystem, insbesondere aber das Tastelement, an dem beweglichen Teil, also dem Läufer, angeordnet.
Weiter ist über mindestens ein Energieübertragungsmittel die vorhergehend erläuterte Antriebsenergie auf das bewegliche Teil übertragbar. Das mindestens eine Energieübertragungsmittel bezeichnet hierbei das Mittel, durch welche die auf den beweglichen Teil wirkende Antriebskraft bereitgestellt wird.
Eine Energieübertragung von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie hin zum beweglichen Teil erfolgt somit zumindest teilweise über das Energieübertragungsmittel. Die Energieübertragung von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie hin zum beweglichen Teil kann rein mechanisch, zumindest teilweise mechanisch oder auch rein nicht-mechanisch erfolgen. Das Energieübertragungsmittel als Teil der Übertragungsstrecke kann jedoch ausschließlich eine mechanische Übertragung oder eine nicht-mechanische Übertragung ermöglichen. Das mindestens eine Energieübertragungsmittel bildet somit einen Teil einer Übertragungsstrecke für die Antriebsenergie von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie zum beweglichen Teil aus, insbesondere den in einer Richtung von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie hin zum beweglichen Teil letzten Teil der Übertragungsstrecke aus.
Das mindestens eine Energieübertragungsmittel umfasst hierbei alle Elemente, die zur Übertragung der von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie erzeugten Antriebsenergie auf den beweglichen Teil und/oder zur Bereitstellung einer auf den beweglichen Teil wirkenden Antriebskraft dienen. Somit kann ein Energieübertragungsmittel auch ein Energieumwandlungselement umfassen, das z. B. eine erzeugte und gegebenenfalls übertragene Antriebsenergie in eine Antriebskraft umwandelt. Hierbei kann das mindestens eine Energieübertragungsmittel zwischen einem beweglichen Element der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie, beispielsweise einer Abtriebswelle eines Aktors, und dem beweglichen Teil angeordnet sein.
Das mindestens eine Energieübertragungsmittel kann z. B. als Kraftübertragungsmittel ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß ist das Energieübertragungsmittel ein mechanisches Energieübertragungsmittel, wobei ein mechanisches Energieübertragungsmittel derart ausgebildet ist, dass während einer Energieübertragung auf das bewegliche Teil zumindest in eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung keine Kraft auf das bewegliche Teil wirkt oder wirken kann. Durch ein mechanisches Energieübertragungsmittel erfolgt eine mechanische Energieübertragung, durch ein nicht-mechanisches Energieübertragungsmittel erfolgt eine nicht-mechanische Energieübertragung.
Bei einer mechanischen Energieübertragung kann z. B. das Energieübertragungsmittel als Mittel zur mechanischen Kraftübertragung, z. B. als Welle oder als Getriebe, ausgebildet sein. Mittel zur mechanischen Kraftübertragung können insbesondere mechanische Bauteile sein. In diesem Fall kann das mindestens eine Energieübertragungsmittel derart ausgebildet sein, dass eine rein mechanische Übertragung von Kräften in mindestens eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung nicht möglich ist. Dies kann bedeuten, dass über das mindestens eine Energieübertragungsmittel eine Kraft, die in die mindestens eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung gerichtet ist, nicht mechanisch übertragbar ist und auch nicht im Rahmen der Übertragung erzeugbar ist, beispielsweise aus in anderen Richtungen orientierten Kräften. Wird also zumindest ein Teil der Antriebsenergie oder die gesamte Antriebsenergie mechanisch übertragen, so wirkt auf das bewegliche Teil zumindest in eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung keine Kraft.
Zusammenfassend ergibt sich also, dass bei einer, insbesondere einer rein, mechanischen Energieübertragung keine Kraft in mindestens einer von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedenen Richtung übertragen wird und/oder auf das bewegliche Teil wirkt.
Vorzugsweise ist bei einer zumindest teilweisen mechanischen Übertragung der Antriebsenergie das mindestens eine Energieübertragungsmittel derart ausgebildet, dass bei einer Übertragung von Antriebsenergie eine Kraft ausschließlich in oder entgegen einer Bewegungsrichtung übertragen wird und/oder auf das bewegliche Teil wirkt.
In anderen Worten bedeutet dies, dass bei einer Erzeugung der Antriebsenergie, insbesondere bei Erzeugung einer Antriebskraft, durch die Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie, eine, insbesondere rein, mechanische Übertragung der Energie, insbesondere der Kraft, nicht möglich ist oder nur derart möglich ist, dass in die mindestens eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedenen Richtung keine Kraft auf den Läufer wirkt. Bei einer, insbesondere rein, mechanischen Übertragung kann z. B. ein Kraftanteil, der in die von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedenen Richtung gerichtet ist, herausgefiltert werden.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise bei einer zumindest teilweisen, insbesondere aber rein, mechanischen Übertragung der Antriebsenergie eine Reduktion von Kräften, die nicht in Bewegungsrichtung orientiert sind. Beispielsweise können somit Querkräfte wirkungsvoll minimiert werden. Dies wiederum erhöht eine Genauigkeit der Erfassung, da durch die vorhergehend erläuterte Kraftminimierung keine Abweichung von der gewünschten Linearbewegung und somit von einer gewünschten Messstrecke auftritt.
Bei einer zumindest teilweisen nicht-mechanischen Energieübertragung kann das Energieübertragungsmittel als Mittel zur nicht-mechanischen Energie- bzw. Kraftübertragung ausgebildet sein. Das Energieübertragungsmittel kann in diesem Fall beispielsweise eine magnetische oder elektromagnetische Übertragung von Kräften ermöglichen. Hierbei kann das mindestens eine Energieübertragungsmittel derart ausgebildet sein, dass eine derart nicht-mechanisch übertragene Antriebsenergie in eine auf den beweglichen Teil wirkende Antriebskraft umgewandelt wird, die in oder entgegen der Bewegungsrichtung wirkt.
Auch das nicht-mechanische Energieübertragungsmittel kann derart ausgebildet sein, dass während einer Energieübertragung auf das bewegliche Teil zumindest in eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung keine Kraft wirkt. Allerdings ist dies nicht zwingend. So kann im Falle der nicht-mechanischen Energieübertragung nicht ausgeschlossen werden, dass während der Energieübertragung auch Kräfte, die in einer oder mehreren, insbesondere allen, von der Bewegungsrichtung verschiedenen Richtung(en) wirken, auf den beweglichen Teil wirken und/oder übertragen werden.
Somit sind auch Ausführungsformen vorstellbar, in denen eine Antriebsenergie teilweise mechanisch, z. B. über mechanische Energieübertragungselemente, als auch nicht-mechanisch, z. B. über nicht-mechanische Energieübertragungselement, übertragen wird.
Wird die Antriebsenergie nicht oder nicht vollständig mechanisch übertragen, so werden von der Bewegungsrichtung abweichend orientierte Kräfte mechanisch nicht übertragen, wobei dies ebenfalls eine Bewegung des beweglichen Teils entlang der gewünschten Messstrecke verbessert.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch ein Gehäuse umfassen, wobei zumindest ein Teil der Vorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Das Gehäuse kann beispielsweise Teil des Stators sein oder am Stator befestigt sein.
Weiter kann mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung das vorhergehend erläuterte Tastelement entlang einer Messstrecke bewegt werden, wobei die Messstrecke eine vorbestimmte Länge aufweisen kann. Die Länge kann hierbei einstellbar sein. Beispielsweise kann eine Steuereinrichtung die Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie, die beispielsweise als Motor ausgebildet sein kann, derart ansteuern, dass das Tastelement entlang einer Messstrecke mit einer bestimmten Länge bewegt wird. Die Ansteuerung kann hierbei z. B. in Abhängigkeit eines bereits zurückgelegten Wegs erfolgen. Der zurückgelegte Weg kann z. B. in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit und Zeitdauer der Bewegung des Tastelements oder sensorgestützt erfasst werden. Hierzu können beispielsweise bekannte Weg- oder Positionssensoren verwendet werden. Auch kann z. B. ein Winkelsensor zur Erfassung eines Winkels einer Abtriebswelle eines Motors verwendet werden, wobei ein erfasster Winkel in Abhängigkeit eines vorbekannten Übersetzungsverhältnis der Drehbewegung auf eine Linearbewegung in einen zurückgelegten Weg umgerechnet werden kann.
Weiter vorstellbar ist, dass das Tastelement mehrere Tastspitzen, insbesondere eine Doppelspitze, aufweist. Hierbei kann das Tastelement derart ausgebildet sein, dass die Spitzen in unterschiedliche, vorzugsweise in entgegengesetzte, Richtungen weisen. Unterschiedliche Tastelemente der Messeinrichtung können beispielsweise unterschiedliche Tastspitzenradien aufweisen. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, ohne einen Wechsel des Tastelements unterschiedliche Oberflächen abtasten zu können.
Die Führungseinrichtung bzw. die Führungsmittel kann/können hierbei polierte Führungsflächen oder Führungsbahnen aufweisen oder ausbilden. Diese können beispielsweise aus Glas, aus Keramik, z. B. aus Aluminiumoxid oder aus Si/SiN-Keramik oder aus LTE(low thermal expansion)-Keramik, oder aus Metall ausgebildet sein. Die Führungsflächen können hierbei beispielsweise statorseitig angeordnet sein. In diesem Fall kann der Läufer Führungsbacken aufweisen, die ebenfalls polierte Oberfläche aufweisen können. Die Führungsbacken können somit korrespondierende Führungsflächen ausbilden, die entlang der statorseitigen Führungsflächen gleiten. Beispielsweise kann eine korrespondierende Führungsfläche des Läufers aus Polytetrafluorethylen oder aus Messing ausgebildet sein. Als bevorzugte Materialpaarung ergeben sich Glas/Polytetrafluorethylen, Stahl/Polytetrafluorethylen, Keramik/Polytetrafluorethylen oder Stahl/Messing. Die Führungsflächen können hierbei durch geeignete Beschichtungsverfahren, beispielsweise Verfahren der Dünnschichttechnik, beispielsweise CVD-Verfahren, bereitgestellt werden.
Vorzugsweise wird der Läufer an mindestens drei verschiedenen Abschnitten geführt. Die zur Führung miteinander wechselwirkenden Abschnitte der statorseitigen Führungsmittel und der läuferseitigen Führungsmittel können hierbei punktförmig, linienförmig oder flächig ausgebildet sein.
Weiter beschrieben ist, dass das mindestens eine Energieübertragungsmittel als magnetisches Energieübertragungsmittel ausgebildet ist. Somit wird also erzeugte Antriebsenergie magnetisch zum beweglichen Teil übertragen und z. B. dort in eine Antriebskraft umgewandelt. Somit ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass die Übertragungsstrecke von der Einrichtung zur Erzeugung von Antriebsenergie hin zum beweglichen Teil auch noch weitere, insbesondere mechanische, Energieübertragungsmittel umfasst.
Dies umfasst eine Energieübertragung in Form eines Synchronmotors oder Asynchronmotors. Vorzugsweise kann die Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie als linearer Synchronmotor ausgebildet sein. Auch kann die Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie als elektrodynamischer Linearmotor oder als Asynchron-Linearmotor ausgebildet sein.
Auch ist vorstellbar, das die Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie mechanisch mindestens eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes, insbesondere einen Permanentmagneten, entlang einer vorbestimmten Trajektorie, insbesondere einer geradlinigen Trajektorie, bewegt. Der Läufer kann in diesem Fall eine korrespondierende Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes umfassen, die ebenfalls als Permanentmagnet ausgebildet sein kann. Selbstverständlich kann eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds auch als Elektromagnet ausgebildet sein. Die Einrichtungen zur Erzeugung der Magnetfelder können hierbei derart ausgebildet und/oder angeordnet und/oder angesteuert werden, dass miteinander wechselwirkende Magnetfelder erzeugt werden und eine magnetische Übertragung der Antriebsenergie erfolgt.
Das mindestens eine Energieübertragungsmittel ist als mechanisches Kraftübertragungsmittel ausgebildet. Hierbei erfolgt also eine mechanische Übertragung der Antriebsenergie, insbesondere der Antriebskraft. Somit ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass die Übertragungsstrecke von der Einrichtung zur Erzeugung von Antriebsenergie hin zum beweglichen Teil auch noch weitere, insbesondere nicht-mechanische, Energieübertragungsmittel umfasst. Vorzugsweise erfolgt eine rein mechanische Übertragung der Antriebsenergie von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie zum beweglichen Teil. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine möglichst einfache Übertragung der Antriebsenergie.
Weiter wird eine Kraft über einen einzigen Kontaktpunkt zwischen einem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement und einem Kontaktelement des beweglichen Teils übertragen. Das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement bezeichnet hierbei ein Kontaktelement, welches durch die Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie z. B. entlang einer vorbestimmten Trajektorie, insbesondere einer geradlinigen Trajektorie, bewegt wird. Dieses antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement kann ein korrespondierendes Kontaktelement des beweglichen Teils mechanisch kontaktieren, wobei die Kontaktelemente nur an einem Punkt miteinander wechselwirken, insbesondere sich berühren. Insbesondere können mindestens einer der Abschnitte des antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement und des Kontaktelements des beweglichen Teils, die miteinander mechanisch wechselwirken, punktförmig sein. Ein derartig ausgebildeter mechanischer Kontakt zur Kraftübertragung reduziert in vorteilhafter Weise die Richtungen, in die Kräfte übertragen werden können. Insbesondere ermöglicht ein solcher Kontaktpunkt, dass keine tangential gerichteten Kräfte übertragen werden können, wobei tangential gerichtete Kräfte diejenigen Kräfte bezeichnen, die entlang einer Tangente an den Kontaktpunkt des beweglichen Teils wirken. Selbstverständlich schließt dies nicht aus, dass aufgrund einer Reibung, insbesondere einer Gleitreibung, zwischen dem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement und dem korrespondierenden Kontaktelement des beweglichen Teils Kräfte übertragen werden können.
Selbstverständlich kann eine Kraft auch über eine Kontaktfläche und/oder eine Kontaktlinie zwischen einem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement und einem Kontaktelement des beweglichen Teils übertragen werden, wobei die Kontaktlinie oder die Kontaktfläche orthogonal zur gewünschten Bewegungsrichtung orientiert sein kann. Dies kann bedeuten, dass das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement ein korrespondierendes Kontaktelement des beweglichen Teils mechanisch kontaktieren kann, wobei die Kontaktelemente nur entlang der Kontaktlinie oder über die Kontaktfläche miteinander wechselwirken, insbesondere sich berühren.
Erfindungsgemäß weist das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement eine abgerundete Kontaktfläche und/oder das Kontaktelement des beweglichen Teils eine abgerundete Kontaktfläche auf, wobei die Kontaktflächen sich in dem Kontaktpunkt zur Kraftübertragung berühren.
Das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement kann beispielsweise teilkugel-, kugeloder zylinderförmig ausgebildet sein oder einen teilkugel-, kugel- oder zylinderförmigen Abschnitt aufweisen. Entsprechend kann das Kontaktelement des beweglichen Teils ausgebildet sein.
Es ist vorstellbar, dass das mindestens eine Energieübertragungsmittel derart ausgebildet ist, dass sowohl eine mechanische als auch eine nicht mechanische Energieübertragung möglich ist. Insbesondere können Kontaktelemente auch bei einer magnetischen Energieübertragung in mechanischem Kontakt stehen. Auch in diesem Fall kann eine Kraft mechanisch z. B. über einen einzigen Kontaktpunkt zwischen dem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement und dem Kontaktelement des beweglichen Teils übertragen werden.
So ist es beispielsweise vorstellbar, dass die vorhergehend erläuterten Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfelds, insbesondere die Permanentmagneten, teilkugel-, kugel- oder zylinderförmig ausgebildet sind oder einen teilkugel-, kugel- oder zylinderförmigen Abschnitt aufweisen.
Durch die Ausbildung mit einer abgerundeten Kontaktfläche ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass allein durch die körperliche Ausgestaltung sichergestellt werden kann, dass während einer Energieübertragung in mindestens eine von der Bewegungsrichtung verschiedene Richtung bei einer mechanischen Energieübertragung keine Kraft auf das bewegliche Teil wirkt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Energieübertragungsmittel zumindest ein Festkörpergelenk oder ist zumindest teilweise als Festkörpergelenk ausgebildet. Auch ist vorstellbar, dass das zumindest eine Festkörpergelenk Teil der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie ist. Über das Festkörpergelenk kann insbesondere das vorhergehend erläuterte antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement bewegt werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine Bewegung des Antriebselements in nur einer Ebene erfolgt und keine weiteren seitlichen Kräfte auf die Führungsbahn übertragen werden.
Auch kann das Energieübertragungsmittel ein oder mehrere Verbindungsabschnitt(e) umfassen, die jeweils ein oder mehrere, insbesondere zwei, Festkörpergelenk(e) aufweisen. Über den mindestens einen Verbindungsabschnitt kann z. B. ein durch die Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie bewegtes Element und das bewegliche Teil oder, bevorzugt, das vorhergehend erläuterte antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement mechanisch verbunden sein. Insbesondere können mehrere, insbesondere zwei, Verbindungsabschnitte auch parallelogrammartig angeordnet sein.
Auch können mehrere Verbindungsabschnitte, insbesondere mehrere parallelogrammartige Verbindungsabschnitte, derart ausgebildet und mechanisch miteinander verbunden sein, dass das bewegliche Teil oder, bevorzugt, das vorhergehend erläuterte antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement nur in oder entgegen einer vorbestimmten Richtung, insbesondere der gewünschten Bewegungsrichtung, bewegbar ist. Allerdings kann es hierfür notwendig sein, dass das Energieübertragungsmittel noch mindestens ein Führungselement, z. B. ein als Anschlagkante ausgebildetes Führungselement, umfasst, welches die Bewegung nur in oder entgegen einer vorbestimmten Richtung zulässt.
Somit kann z. B. auch noch die Bewegung in dieser einen Ebenen minimiert werden. So ist ein möglichst lineare eindimensionale Kraftübertragung zu erreichen. Weiter ergibt sich vorteilhaft, dass ein Festkörpergelenk in die Richtungen, in die es nicht einfedert, eine hohe Stabilität aufweist, wodurch sich eine hohe Seitenführungsstabilität ergibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Energieübertragungsmittel derart ausgebildet, dass eine maximal auf den beweglichen Teil wirkende, beispielsweise eine maximal übertragbare, Kraft kleiner als eine vorbestimmte Kraft ist. Somit kann in vorteilhafter Weise durch das Energieübertragungsmittel sichergestellt werden, dass die auf das bewegliche Teil wirkende Antriebskraft begrenzt ist. Dies wiederum verbessert in vorteilhafter Weise eine Betriebssicherheit der vorgeschlagenen Vorrichtung, da ein z. B. festhängendes Tastelement nicht aufgrund zu hoher Kräfte zerstört wird. Dies kann auch als Abreißschutz bezeichnet werden. Insbesondere kann die vorbestimmte Kraft kleiner als die maximal von einer Befestigung des Tastelements am beweglichen Teil aufnehmbare Kraft gewählt werden.
Insbesondere können bei einer magnetischen Energieübertragung die maximal erzeugbaren magnetischen Kräfte kleiner als die vorbestimmte Kraft gewählt werden. Wird diese Kraft überschritten, so ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass zwar eine magnetische Kopplung aufgehoben oder geschwächt wird, die Gefahr einer mechanischen Zerstörung von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie und/oder des beweglichen Teils jedoch minimiert wird.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Einstellung bzw. Veränderung einer Position eines Tastelements in einer vertikalen Richtung. Die vertikale Richtung bezeichnet hierbei eine Richtung, die senkrecht zur zu erfassenden Oberfläche orientiert ist. Die Einrichtung kann hierbei als geeignet ausgebildeter Aktor ausgebildet sein. Beispielsweise kann der vorhergehend erläuterte Tastarm mit dem daran befestigten Tastelement aktorgestützt um die ebenfalls vorhergehend erläuterte Rotationsachse rotiert werden. Auch ist vorstellbar, mittels eines Aktors sowohl Tastarm als auch Tastelement in vertikaler Richtung zu bewegen.
Dies dient in vorteilhafter Weise einem Entfernen oder Abheben des Tastelements von der zu erfassenden Oberfläche, beispielsweise vor oder nach einem Erfassungsvorgang. Insbesondere ein als berührendes Tastelement, beispielsweise als Tastnadel, ausgebildetes Tastelement kann somit von einem Berührungszustand in einen berührungslosen Zustand gebracht werden, wodurch in vorteilhafter Weise Wechselwirkungen mit der Oberfläche vor und nach dem Erfassungsvorgang minimiert werden können.
Alternativ oder kumulativ kann die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Einstellung einer Orientierung des Tastelements umfassen. Diese Einrichtung kann beispielsweise eine Lage und/oder Orientierung der Führungseinrichtung einstellen.
Die Einrichtung zur Einstellung einer Position des Tastelements und die Einrichtung zur Einstellung einer Orientierung des Tastelements können hierbei als baulich getrennte Einrichtungen oder als gemeinsame Einrichtung ausgebildet sein.
Die Einrichtung zur Einstellung einer Orientierung kann auch als Schwenkeinheit ausgebildet sein, wobei mittels der Schwenkeinheit zumindest eine Orientierung, gegebenenfalls auch eine Position, zumindest des beweglichen Teils veränderbar ist. Zusätzlich kann auch eine Orientierung und gegebenenfalls Position des statischen Teils der Schwenkeinheit veränderbar sein. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine Orientierung und Lage der Messstrecke relativ zur Oberfläche eingestellt werden. Insbesondere können somit auch verschieden orientierte Oberflächenabschnitte vermessen werden. Schwenkwinkel können im Bereich von 0° bis 180° liegen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Einstellung einer Tastkraft. In diesem Fall ist das Tastersystem als berührendes Tastersystem ausgebildet. Die Tastkraft bezeichnet hierbei eine Kraft, die vom Tastersystem auf die Werkstückoberfläche, z. B. während einer Erfassung, aufgebracht wird. In einem Ausgangszustand, beispielsweise in einem Zustand, in welchem keine Tastkraft erzeugt wird, kann sich das Tastersystem, insbesondere das Tastelement, in einem ausbalancierten Zustand befinden. Dies bedeutet, dass durch das Tastersystem (idealerweise) keine Kraft, also auch keine Gewichtskraft, auf die zu erfassende Oberfläche ausgeübt wird.
Weiter kann die Einrichtung zur Einstellung einer Tastkraft derart ausgebildet sein, dass die Krafterzeugung lageunabhängig ermöglicht ist. Somit können auch verschieden orientierte Oberflächenabschnitte mit der gleichen Tastkraft abgetastet werden. Die Einrichtung kann beispielsweise ein Federelement, ein magnetisches Element und/oder eine Magnet-Spule-Anordnung zur Erzeugung der Tastkraft umfassen.
Weiter kann die Einrichtung zur Einstellung einer Tastkraft derart angesteuert werden, dass eine Tastkraft abhängig von einem von mehreren Tastelementen des Tastersystems eingestellt wird. Umfasst die Messeinrichtung beispielsweise zwei, insbesondere in gegenüberliegende Richtungen orientierte, Tastspitzen, so kann eine erste Tastkraft eingestellt werden, falls eine Oberfläche mit einer ersten Tastspitze abgetastet wird, wobei eine von der ersten Tastkraft verschiedene Tastkraft eingestellt werden kann, falls eine Oberfläche mit der weiteren Tastspitze abgetastet wird.
Somit können beispielsweise verschiedene Tastkräfte für eine Innen- bzw. Außenabtastung eingestellt werden. Eine Innenabtastung bezeichnet hierbei eine Abtastung, bei der das Tastelement in ein von einer abzutastenden Oberfläche umfasstes Volumen eingebracht wird. Selbstverständlich kann die Tastkraft auch abhängig von einer Tastelementgeometrie eingestellt werden.
Auch kann die Antastkraft in Abhängigkeit von Eigenschaften einer zu erfassenden Oberfläche eingestellt werden.
Weiter vorzugsweise wird die Antastkraft mittels der Einrichtung zur Erzeugung der Antastkraft derart erzeugt, dass eine hysteresefreie Erzeugung der Antastkraft erfolgt.
Vorzugsweise ist die Antastkraft konstant über den gesamten Auslenkweg des Tastelements.
Vorzugsweise kann die Einrichtung zur Einstellung einer Tastkraft mindestens ein Federelement umfassen. Hierbei kann angenommen werden, dass eine Auslenkung des Tastelements während einer Erfassung derart gering ist, dass eine Änderung einer von dem Federelement erzeugten Federkraft aufgrund der Auslenkung vernachlässigbar ist, wodurch z. B. eine konstante Antastkraft bereitgestellt werden kann. Ist das Tastelement an einem Tastarm befestigt, so kann eine Verdrehung aufgrund der Auslenkung und des durch den Tastarm gebildeten Hebelarms ebenfalls derart gering sein, dass die vorhergehend erläuterte Federkraftänderung aufgrund der Auslenkung vernachlässigbar ist. Auch ist vorstellbar, dass die Einrichtung zur Erzeugung einer Tastkraft als pneumatischer Aktor, elektrischer Aktor, hydraulischer Aktor, Piezoaktor oder in sonstiger Weise ausgebildeter Aktor ausgebildet sein kann. Auch kann die Einrichtung zur Einstellung einer Tastkraft als Kombination mindestens einer der genannten Aktoren mit einer Feder ausgebildet sein.
Die Einrichtung zur Einstellung einer Tastkraft kann hierbei baulich separat von der Einrichtung zur Einstellung einer Position und/oder der Einrichtung zur Einstellung einer Orientierung des Tastelements ausgebildet sein. Selbstverständlich können jedoch alle oder einzelne der vorhergehend erläuterten Einrichtungen als gemeinsame Einrichtung ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Position des beweglichen Teils. Die Einrichtung zur Erfassung einer Position des beweglichen Teils kann insbesondere als von der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie unabhängige Einrichtung ausgebildet sein. Somit kann also durch die Einrichtung zur Erfassung einer Position eine Position des beweglichen Teils unabhängig von einer z. B. in Abhängigkeit von Steuersignalen der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie bestimmten Position bestimmt werden. Das positionsabhängige Ausgangssignal kann dann wiederum in vorteilhafter Weise zur Regelung der Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie verwendet werden, insbesondere derart, dass eine Bewegung des beweglichen Teils während der Erfassung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt (linearisierter Messablauf). Auch kann das Ausgangssignal der Einrichtung zur Erfassung der Position genutzt werden, um nach einer Erfassung Messwerte korrekten Positionen entlang der Messstrecke zuzuordnen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiter mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Relativposition zwischen dem beweglichen Teil und dem Tastelement der Messeinrichtung. Insbesondere kann eine Relativposition zwischen einem Referenzpunkt des beweglichen Teils, beispielsweise einem (geometrischen) Mittelpunkt und einem Referenzpunkt des Tastelements, insbesondere einem Kontaktpunkt, z. B. einer Tastspitze, erfasst werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine differenzielle Lagemessung, wobei sich eine resultierende Lage des Tastelements in Abhängigkeit einer Überlagerung der Position des beweglichen Teils relativ zum statischen Teil und der Relativposition zwischen dem beweglichen Teil und dem Tastelement ergibt.
Dies wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise eine weiter verbesserte Linearisierung eines Erfassungsvorgangs bzw. eine noch genauere Zuordnung von Messwerten zu Positionen entlang der Messstrecke.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein Abstützelement zur Lagerung des statischen Teils auf einem Werkstück. Insbesondere kann die Vorrichtung genau ein Abstützelement zur Lagerung des statischen Teils auf einem Werkstück umfassen.
Hierbei kann die vorgeschlagene Vorrichtung, wie vorhergehend bereits erläutert, an einer Positioniervorrichtung befestigt werden, wobei eine Lage und/oder Orientierung der vorgeschlagenen Vorrichtung und somit auch eine Lage und/oder Orientierung der Messstrecke durch die Positioniervorrichtung eingestellt und sichergestellt wird. In diesem Fall kann das Abstützelement zur Einstellung eines Referenzabstandes zwischen der Vorrichtung und der erfassten Oberfläche dienen.
Das mindestens eine Abstützelement kann hierbei mechanisch lösbar an dem statischen Teil befestigt sein. Hierdurch können in vorteilhafter Weise Abstützelemente mit verschiedenen Geometrien an dem statischen Teil angebracht werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine an verschiedene Oberflächentopologien angepasste Lagerung des statischen Teils auf dem Werkstück. Beispielsweise kann das Abstützelement eine ebene Abstützfläche aufweisen. Alternativ kann ein Abstützelement eine konvexe oder konkave Abstützfläche aufweisen. Weiter alternativ kann ein Abstützelement eine gestufte Abstützfläche aufweisen. Somit wird allgemein ein Abstützelement beschrieben, das eine Abstützfläche aufweist, die an eine Oberflächentopologie des Werkstückes mit der zu erfassenden Oberfläche angepasst ist.
So kann das Abstützelement mit einer konvexen Abstützfläche bevorzugt zur Abstützung auf einer äußeren Mantelfläche eines Zylinders dienen. Eine konkave Abstützfläche kann zur Abstützung auf inneren Mantelflächen eines Hohlzylinders genutzt werden. Somit kann das mindestens eine Abstützelement auch als Zentrier- oder Positionierhilfe in Bezug auf das zu erfassende Werkstück genutzt werden, insbesondere gemeinsam mit dem verwendeten Tastersystem.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Torsion eines Tastarms des Tastersystems. Eine Torsion bezeichnet hierbei eine Abweichung einer zentralen Mittellinie oder Längsachse des Tastarms von einer geraden zentralen Mittellinie und/oder eine Verdrehung um die zentrale Mittellinie oder Längsachse.
Wird ein berührendes Tastelement beispielsweise durch Erhebungen oder Vertiefungen der Oberfläche ausgelenkt, so ergibt sich idealerweise hierdurch keine Torsion und/oder Verbiegung des Tastarms, insbesondere wenn dieser schwenkbar gelagert ist. Allerdings kann sich, z. B. durch ein Verkanten, eine unerwünschte Abweichung des Tastarms von diesem Idealzustand ergeben. Durch die Einrichtung zur Erfassung der Torsion kann eine derartige Abweichung in vorteilhafter Weise erfasst werden. Somit kann in vorteilhafter Weise, z. B. nach erfolgter Erfassung, eine verbesserte Zuordnung eines Messwerts zu einer Position erfolgen oder torsionsbehaftete Messwerte im Rahmen einer späteren Auswertung der Messwerte nicht berücksichtigt werden.
Die Einrichtung zur Erfassung der Torsion kann beispielsweise einen optischen Sensor umfassen. Hierbei kann ein Reflektor, z. B. im Bereich des Tastelements, am Tastarm angeordnet werden. Weiter kann eine Strahlquelle oder Lichtquelle am beweglichen Teil angeordnet und auf dem Reflektor ausgerichtet werden. Weiter kann das vom Reflektor reflektierte Licht mittels einer geeigneten Erfassungseinrichtung, beispielsweise einem optischen Detektor, erfasst werden. Je nach Auslenkung oder Torsion des Tastarms können sich hierbei verschiedene Intensitätswerte, insbesondere verschiedene Intensitätswerte an verschiedenen Bildpunkten des Detektors, ergeben.
Dies ermöglicht eine zuverlässige und einfach zu implementierende Erfassung der Torsion des Tastarms. Auch können hierdurch in vorteilhafter Weise Informationen über eine Schräge des erfassten Profils bestimmt werden, beispielsweise bei vorhanden Dreh- und/oder Honriefen. Auch wird eine Messung einer 2,5 D Rauheit in einer Messung ermöglicht, da so neben der reinen Höheninformation auch Informationen zur Neigung der Oberfläche insbesondere quer zur Bewegungsrichtung des Tastelements erfasst werden können.
In einer weiteren Ausführungsform sind Elemente der Führungseinrichtung des statischen Teils und Elemente der Führungseinrichtung des beweglichen Teils relativ zueinander in mindestens einer Richtung bewegbar, die von der gewünschten Bewegungsrichtung verschieden ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass z. B. Unebenheiten von Führungsbahnen durch eine Relativbewegung ausgeglichen werden können, wodurch z. B. ein Hängenbleiben des beweglichen Teils bei der Bewegung reduziert wird. Weiter wird zudem erreicht, dass die benötigte Antriebskraft entlang der Führungsbahn möglichst konstant gehalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der bewegliche Teil zwei beweglich aneinander befestigte Teilabschnitte oder Teilkörper auf, die in mindestens einer von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedenen Richtung beweglich aneinander befestigt sind. Die von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung kann beispielsweise die vorhergehend erläuterte vertikale Richtung und/oder eine laterale Richtung sein. Insbesondere können die aneinander befestigten Teilabschnitte durch mindestens ein Federelement, vorzugsweise jedoch mindestens zwei Federelemente, aneinander befestigt sein. Die Federelemente können hierbei derart angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass die aneinander befestigten Teilabschnitte in vertikaler Richtung und/oder in lateraler aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Hierbei kann die laterale Richtung senkrecht zur vertikalen Richtung und senkrecht zu einer longitudinalen Richtung orientiert sein, wobei die longitudinale Richtung der Bewegungsrichtung entspricht.
Weisen z. B. Führungsbahnen Erhebungen oder Vertiefungen in vertikaler bzw. lateraler Richtung auf, so wird hierdurch in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass der bewegliche Teil beim Passieren derartiger Erhebungen oder Vertiefungen in vertikaler bzw. lateraler Richtung ein- oder ausfedert. Somit können derartige Erhebungen oder Vertiefungen kompensiert werden und die Gefahr eines Hängenbleibens, welches Messergebnisse verfälschen kann, minimiert werden.
Weiter kann die vorgeschlagene Vorrichtung eine Energieversorgungseinrichtung aufweisen, über die die Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie und/oder das Tastersystem und/oder weitere Sensorelemente und/oder die Einrichtungen zur Einstellung einer Position und/oder die Einrichtung zur Einstellung einer Orientierung und/oder die Einrichtung zur Erzeugung einer Tastkraft mit Energie versorgt werden können. Die Energieversorgungseinrichtung kann hierbei beispielsweise als Kondensator oder Batterie ausgebildet sein.
Weiter kann die Vorrichtung ein Kalibriermittel aufweisen oder ausbilden, wobei das Kalibriermittel im Messbereich des Tastersystems angeordnet sein kann. Das Kalibriermittel kann hierbei insbesondere eine Kalibrierfläche aufweisen oder ausbilden, die eine vorbekannte Rauheit und/oder ein vorbekanntes Profil aufweist. In einem Kalibriervorgang kann dann das Tastelement des Tastersystems entlang der Kalibrierfläche bewegt werden. In Abhängigkeit der erfassten Rauheit und/oder des erfassten Profils und der vorbekannten Rauheit und/oder des vorbekannten Profils kann dann eine Kalibrierung, z. B. eine Bestimmung von Kalibrationsparametern, erfolgen.
Ein derart ausgebildetes Kalibriermittel muss jedoch nicht zwingend Teil der vorgeschlagenen Vorrichtung sein. Insbesondere kann das vorgeschlagene Kalibriermittel Teil einer Anordnung sein, die die vorhergehend erläuterten Positioniervorrichtung der vorgeschlagenen Vorrichtung und die vorgeschlagene Vorrichtung umfasst. Ist die Positioniervorrichtung beispielsweise als Koordinatenmessgerät ausgebildet, so kann das Kalibriermittel an einem Messtisch des Koordinatenmessgeräts angeordnet sein. Vorzugsweise kann das Kalibriermittel zur Kalibrierung der vorgeschlagenen Vorrichtung an einem Kalibriermittel zur Kalibrierung eines Messkopfsystems des Koordinatenmessgeräts angeordnet sein, beispielsweise an einem Einmesskugelhalter.
Somit kann das vorgeschlagene Kalibriermittel in einem Messbereich des Koordinatenmessgeräts angeordnet sein, wodurch ebenfalls eine erneute und gegebenenfalls auch eine automatisierte Kalibrierung der vorgeschlagenen Vorrichtung möglich ist.
Weiter kann das beschriebene Kalibriermittel eine Abdeckung aufweisen, die zum Schutz vor Beschädigung und/oder Verschmutzung dient. Hierbei kann die Abdeckung z. B. als Deckel oder Haube ausgebildet sein. Die Abdeckung kann hierbei aktorgestützt schließbar oder zu öffnen sein. Hierbei ist prinzipiell jeder Aktor, beispielsweise ein elektrischer Aktor, insbesondere ein Elektromotor, ein Schritt- oder Linearmotor, ein pneumatischer Aktor oder ein hydraulischer Aktor vorstellbar. Auch kann die Abdeckung passiv betätigbar sein. Insbesondere kann die Abdeckung ein Mitnahmeelement aufweisen oder ausbilden, wobei durch eine entsprechende Betätigung des Mitnahmeelements die Abdeckung zu öffnen oder schließbar ist. Vorzugsweise kann die vorhergehend erläuterte Positioniervorrichtung derart angesteuert werden, dass eine Betätigung des Mitnahmeelements durch einen Abschnitt der vorgeschlagenen Vorrichtung, insbesondere einen Teil des statischen Teils, insbesondere ein Gehäuse, erfolgt. Selbstverständlich kann eine derartige Betätigung auch mittels weiterer Elemente der Positioniervorrichtung, beispielsweise durch ein Teil der Positioniervorrichtung, erfolgen.
Auch kann das Kalibriermittel in oder an einem Magazin für Messkopfsysteme bzw. an einer Haltevorrichtung für mehrere solche Magazinplätze des Koordinatenmessgeräts angeordnet sein. Hierbei kann ein derartiges Magazin, z. B. aktorgestützt, bewegbar sein, insbesondere mit einer Linearbewegung. In diesem Fall kann eine passive Betätigung des vorhergehend erläuterten Mitnahmeelements der Abdeckung mittels einer Relativbewegung zwischen Magazin und der vorgeschlagenen Vorrichtung bzw. einem weiteren Teil des Koordinatenmessgeräts derart erfolgen, dass die Abdeckung geöffnet oder geschlossen wird.
Weiter kann die Vorrichtung auch mehrere, insbesondere zwei, Tastersysteme zur Erfassung der Rauheit und/oder des Profils umfassen. Beispielsweise kann ein erstes Tastersystem ein berührendes Tastersystem sein, wobei ein weiteres Tastersystem ein optisches Tastersystem ist. Die Tastersysteme können hierbei als kombinierte Messeinrichtungen ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Teil eines optischen Sensors ebenfalls an einem Tastarm des ersten Tastersystems angeordnet sein. Mögliche optische Messverfahren zur Erfassung der Rauheit und/oder des Profils können beispielsweise ein Scatterometrie-Verfahren, ein konfokalmikroskopisches Verfahren oder ein interferometrisches Verfahren sein. Ein konfokalmikroskopisches Verfahren kann beispielsweise in Abhängigkeit einer Weißlichtbeleuchtung oder einer punktförmigen Laserbeleuchtung oder einer telezentrischen Laserbeleuchtung (flying spot) erfolgen. Auch kann ein sogenanntes Streifenprojektionsverfahren angewendet werden.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass durch die optische Erfassung eine schnelle und zerstörungsfreie Erfassung der Oberfläche ermöglicht wird. Messergebnisse der berührenden Erfassung können einer Rückführbarkeit auf eine Norm dienen. Auch kann das als optisches Tastersystem ausgebildete weitere Tastersystem zur Erfassung einer Auslenkung des berührenden Tastelements des ersten Tastersystems dienen.
Weiter kann die Vorrichtung mindestens ein Mittel zur Signal-/Datenübertragung umfassen. Hierbei können Daten z. B. mittels eines CRC-Datenprotokolls übertragen werden. Die Datenübertragung kann hierbei beispielsweise drahtlos erfolgen, insbesondere über eine Bluetooth-Verbindung oder eine WLAN-Verbindung. Auch kann eine optische Datenübertragung erfolgen. Selbstverständlich ist jedoch auch eine draht- oder kabelgebundene Datenübertragung möglich. Hierbei kann eine Leitung z. B. entlang eines Teils der vorgeschlagenen Vorrichtung und dann entlang einer Positioniervorrichtung, an welcher die vorgeschlagene Vorrichtung befestigt ist, geführt werden.
Weiter kann die vorgeschlagene Vorrichtung eine Anzeige- und/oder Bedieneinrichtung aufweisen, die zur Anzeige von Informationen, beispielsweise von Messdaten, und/oder Bedienung durch einen Nutzer dient.
Auch kann der bewegliche Teil und/oder das Tastelement in eine vorbestimmte Wechselposition bewegt werden, wobei die Wechselposition mechanisch gesichert sein kann. Dies vermeidet eine Beschädigung von Elementen der Tastersystems beim Wechsel des Tastelements. Beispielsweise kann der Tastarm mittels eines Befestigungselements, beispielsweise einer Klemmvorrichtung oder eines Schiebers, am statischen Teil befestigt werden. Auch kann die Führungseinrichtung oder die vorgeschlagene Vorrichtung einen Endanschlag aufweisen oder ausbilden, in welchen der bewegliche Teil und gegebenenfalls der Tastarm zum Wechsel des Tastelements bewegt werden können. Hierdurch können in vorteilhafter Weise Beschädigungen beim Wechseln des Tastelements und gegebenenfalls des Tastarms vermieden werden.
Ist die vorgeschlagene Vorrichtung an einer Positioniervorrichtung befestigt, so kann mittels der Positioniervorrichtung auch eine Rauheit und/oder ein Profil eines Flächenabschnitts der zu erfassenden Oberfläche erfasst werden. Hierzu kann beispielsweise die Positioniervorrichtung die vorgeschlagene Vorrichtung nach jedem Messvorgang derart versetzt positionieren, dass das Tastelement in verschiedenen Messvorgängen entlang verschiedener Messbahnen, insbesondere paralleler Messbahnen, bewegt wird.
Weiter vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche eines Messobjekts mittels einer der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen der vorgeschlagenen Vorrichtung. Hierbei wird mindestens ein an einem beweglichen Teil der Vorrichtung angeordnetes Tastelement mit einer Linearbewegung entlang der Oberfläche des Messobjekts bewegt. Die hierzu notwendige Antriebsenergie wird von der vorhergehend erläuterten Einrichtung zur Erzeugung der Antriebsenergie erzeugt und über das mindestens eine Energieübertragungsmittel auf das bewegliche Teil übertragen. Weiter wird mittels eines Tastersystems die Rauheit und/oder das Profil der Oberfläche erfasst, wobei das Tastersystem das mindestens eine Tastelement umfasst. Über mindestens ein Energieübertragungsmittel wird die Antriebsenergie auf das bewegliche Teil übertragen, wobei das mindestens eine Energieübertragungsmittel ein mechanisches ist, wobei während einer mechanischen Energieübertragung auf das bewegliche Teil zumindest in eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung keine Kraft auf das bewegliche Teil wirkt.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 ein antriebseinrichtungsseitiges Kontaktelement und ein Kontaktelement eines beweglichen Teils in einer ersten Ausführungsform,
3 ein antriebseinrichtungsseitiges Kontaktelement und ein Kontaktelement eines beweglichen Teils in einer weiteren Ausführungsform,
4a ein Abstützelement in einer ersten Ausführungsform,
4b ein Abstützelement in einer zweiten Ausführungsform,
4c ein Abstützelement in einer dritten Ausführungsform,
4d ein Abstützelement in einer vierten Ausführungsform,
4e ein Abstützelement in einer fünften Ausführungsform,
5a ein Befestigungselement zur Befestigung eines Tastelements in einem ersten Zustand,
5b das in 5a dargestellte Befestigungselement in einem zweiten Zustand,
5c das in 5a dargestellte Befestigungselement mit einem Teil eines Tastelements,
6 ein Tastelement mit einer Doppelspitze,
7 eine schematische Draufsicht auf ein bewegliches Teil mit einer Führungsvorrichtung,
8 eine schematische Seitenansicht eines gegengelagerten beweglichen Teils,
9 eine Draufsicht auf einen beweglichen Teil in einer ersten Ausführungsform,
10 eine Draufsicht auf einen beweglichen Teil in einer zweiten Ausführungsform,
11 eine Draufsicht auf einen beweglichen Teil in einer dritten Ausführungsform,
12 eine Draufsicht auf einen beweglichen Teil in einer vierten Ausführungsform,
13 eine Draufsicht auf einen beweglichen Teil in einer fünften Ausführungsform,
14 einen beweglichen Teil in einer Führungsvorrichtung,
15 einen beweglichen Teil in einer Führungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,
16 eine Führungsschiene und ein läuferseitiges Führungselement,
17a einen Querschnitt durch ein läuferseitiges Führungselement in einer ersten Ausführungsform,
17b einen Querschnitt durch ein läuferseitiges Führungselement in einer zweiten Ausführungsform,
17c einen Querschnitt durch ein läuferseitiges Führungselement in einer dritten Ausführungsform,
17d einen Querschnitt durch ein läuferseitiges Führungselement in einer vierten Ausführungsform,
17e einen Querschnitt durch ein läuferseitiges Führungselement in einer fünften Ausführungsform,
18a eine Führungsschiene in einer ersten Ausführungsform,
18b eine Führungsschiene in einer zweiten Ausführungsform,
18c eine Führungsschiene in einer dritten Ausführungsform,
18d eine Führungsschiene in einer vierten Ausführungsform,
19a einen Querschnitt durch ein läuferseitiges Führungselement in einer sechsten Ausführungsform,
19b einen Querschnitt durch ein läuferseitiges Führungselement in einer siebten Ausführungsform und
20 ein Tastarm und eine Einrichtung zur Erfassung einer Torsion des Tastarms.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
In 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 dargestellt. Dargestellt ist eine Oberfläche 2 eines zu erfassenden Messobjekts. Die Vorrichtung 1 umfasst einen statischen Teil 3, der ein Gehäuse 4 aufweist. Innerhalb des Gehäuses ist ein Aktor 5 angeordnet, der über eine Spindel 6 einen Spindelläufer 7 in oder entgegen einer longitudinalen Richtung x (Bewegungsrichtung) antreibt. Der Spindelläufer 7 weist zwei antriebseinrichtungsseitige Kontaktelemente 8 auf, die zylinderförmig ausgebildet sind.
Weiter weist die Vorrichtung 1 einen Läufer 9 auf, der beweglich in Führungseinrichtungen 10 gelagert ist. Die Führung des Läufers 9 mittels der Führungseinrichtungen 10 ist hierbei derart ausgebildet, dass der Läufer 9 mit einer Linearbewegung in oder entgegen der longitudinalen Richtung x geführt wird. Der Läufer 9 weist hierzu korrespondierende Führungselemente 11 auf, die entlang von Führungsflächen 32 der Führungseinrichtungen 10 gleiten (siehe auch 9).
Weiter weist der Läufer ein läuferseitiges Kontaktelement 12 auf, welches ebenfalls zylinderförmig ausgebildet ist und sich in einen Zwischenraum der antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelemente 8 erstreckt. Hierbei ist dargestellt, dass der Zwischenraum derart dimensioniert ist, dass das läuferseitige Kontaktelement 12 nur mit einem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelemente 8 in mechanischem Kontakt steht. Selbstverständlich kann der Zwischenraum auch derart dimensioniert sein, dass das läuferseitige Kontaktelement 12 gleichzeitig mit beiden antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelementen 8 in mechanischem Kontakt steht.
Weiter weist der Läufer 9 ein Lagerelement 13 auf, an welchem ein Tragarm 14 eines Tastersystems um eine Rotationsachse R, die sich in die Zeichenebene hineinerstreckt, rotierbar gelagert ist. An einem freien Ende des Tragarms 14 ist eine Tastnadel mit einer Tastspitze 15 angeordnet, wobei die Tastspitze bei der Erfassung der Rauheit und/oder des Profils der Oberfläche 2 in oder entgegen der longitudinalen Richtung x auf der Oberfläche 2 entlang einer Messstrecke gleitet.
Schematisch dargestellt ist eine Einrichtung 16 zur Erfassung einer Auslenkung der Tastspitze 15, insbesondere einer Auslenkung in vertikaler Richtung z, wobei die vertikale Richtung z senkrecht zur Oberfläche 2 orientiert ist. Mittels der Einrichtung 16 kann beispielsweise ein Rotationswinkel um die Rotationsachse R erfasst werden, wobei in Abhängigkeit des Rotationswinkels und einem Abstand zwischen der Rotationsachse R und der Tastspitze 15, die Auslenkung bestimmbar ist.
Weiter schematisch dargestellt ist eine Einrichtung 17 zur Erzeugung einer vorbestimmten Tastkraft. Die Einrichtung 17 kann hierbei z. B. ein Drehmoment um die Rotationsachse R auf den Tastarm 14 ausüben. Somit dient die Einrichtung 17 sowohl zur Einstellung einer Position der Tastspitze 15 in der vertikalen Richtung z als auch der Einstellung einer Orientierung der Tastspitze 15, wobei eine Orientierung beispielsweise durch eine Rotation um eine laterale Achse y (siehe 3) beschrieben werden kann, wobei die laterale Achse y senkrecht zur longitudinalen Richtung x und vertikalen Richtung z orientiert ist.
Weiter dargestellt ist eine Einrichtung 18 zur Einstellung einer Position der Führungseinrichtungen 10, des Läufers 9 und somit auch der Tastspitze 15 in vertikaler Richtung z. Somit kann die Tastspitze 15 von der Oberfläche 2 mittels der Einrichtung 18 abgehoben werden. Dies kann beispielsweise zur Sicherung der Tastspitze 15 bei einer Positionierung der Vorrichtung 1 erfolgen. Auch kann die Tastspitze 15 durch die Einrichtung 18 für einen Rücklauf, also z. B. einer Bewegung entgegen der longitudinalen Richtung x, von der Oberfläche 2 in vertikaler Richtung z abgehoben werden. Ebenfalls ist vorstellbar, dass die Tastspitze 15 durch die Einrichtung 18 erst dann auf die Oberfläche 2 aufgesetzt wird, falls eine gewünschte Messposition der Vorrichtung 1 erreicht ist.
In 1 ist weiter ein Abstützelement 19 dargestellt, wobei durch das Abstützelement 19 der statische Teil 3, insbesondere das Gehäuse 4, auf der Werkstückoberfläche 2 gelagert werden kann.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelements 8a und eines läuferseitigen Kontaktelements 8b. Hierbei sind die Kontaktelemente 8a, 8b jeweils als Permanentmagnete ausgebildet, deren Pole teilkugelförmig ausgebildet sind oder einen teilkugelförmigen Abschnitt aufweisen. Hierbei sind entgegengesetzt polarisierte Pole der Kontaktelemente 8a, 8b einander zugewandt. Bei einer solchen Ausführungsform der Kontaktelemente erfolgt eine magnetische Übertragung einer Kraft. Beispielsweise kann das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement 8a an dem in 1 dargestellten Spindelschlitten 7 befestigt sein. Das läuferseitige Kontaktelement 8b kann an dem Läufer 9 befestigt sein. Wird nun das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement 8a durch Bewegung des Spindelschlittens 7 entlang der longitudinalen Achse, die sich in longitudinaler Richtung x erstreckt, bewegt, so folgt aufgrund der magnetischen Anziehungskräfte auch der Läufer 9.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten Kopplung des Spindelschlittens 7 und des Läufers 9, wobei allerdings nur ein antriebseinrichtungsseitiges Kontaktelement 8 dargestellt ist. Hierbei ist dargestellt, dass das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement 8 zylinderförmig ausgebildet ist. Ebenso ist das läuferseitige Kontaktelement 12 zylinderförmig ausgebildet. Eine mechanische Übertragung einer Kraft vom Spindelschlitten 7 auf den Läufer 9 erfolgt über einen einzigen Kontaktpunkt zwischen dem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement 8 und dem läuferseitigen Kontaktelement 12. Dargestellt ist ebenfalls eine laterale Achse, die sich entlang einer lateralen Richtung y erstreckt. Durch die zylinderförmige Ausbildung der Kontaktelemente 8, 12 ist insbesondere keine Kraftübertragung von Spindelläufer 7 auf den Läufer 9 in Richtung oder entgegen der lateralen Richtung y möglich. Somit können in vorteilhafter Weise keine Querkräfte übertragen werden.
In 4a ist eine erste Ausführungsform eines Abstützelements 19 (siehe auch 1) dargestellt. Das Abstützelement 19 ist hierbei zylinderförmig ausgebildet, wobei eine Kontaktfläche 20 einer Stirnfläche des Zylinders entspricht und eine ungekrümmte, ebene Oberfläche ist.
In 4b ist eine zweite Ausführungsform des Abstützelements 19 dargestellt. Dieses ist ebenfalls zylinderförmig ausgebildet. Eine Kontaktfläche 20 ist jedoch nicht eben, sondern als Oberfläche einer Teilkugel ausgebildet. In Bezug auf das zylinderförmige Abstützelement 19 ist die Kontaktfläche 20 konkav ausgebildet.
In 4c ist eine dritte Ausführungsform des Abstützelements 19 dargestellt. Dieses umfasst einen quaderförmigen Teil 21 und einen dreieckzylinderförmigen Teil 22, wobei eine Kante 23 des dreieckzylinderförmigen Teils zur Kontaktierung der Oberfläche 2 dient.
In 4d ist eine vierte Ausführungsform des Abstützelements 19 dargestellt. Dies umfasst einen zylinderförmigen Teil 24 und einen kegelförmigen Teil 25, wobei eine Spitze des kegelförmigen Teils 25 zur Kontaktierung der Oberfläche 2 dient.
In 4e ist eine fünfte Ausführungsform des Abstützelements 19 dargestellt. Dies ist quaderförmig ausgebildet und weist eine dreieckzylinderförmige Ausnehmung 26 auf. Dieses Abstützelement 19 ist insbesondere zur Lagerung auf Wellen geeignet, deren Oberfläche gemessen werden soll.
In 5a ist ein Befestigungsabschnitt 27 eines Tragarms 14 dargestellt. Der Befestigungsabschnitt 27 ist zumindest teilweise als Formgedächtnislegierung ausgebildet. In einem ersten Zustand weist diese einen (ungeöffneten) Aufnahmeschlitz 28 auf. Dieser erste Zustand kann eine Tieftemperaturform bilden.
In 5b ist ein zweiter Zustand des Befestigungsabschnitts 27 dargestellt, wobei sich der zweite Zustand durch eine plastische Verformung, beispielsweise durch Aufbiegen mit einem Werkzeug, des Befestigungsabschnitts 27 einstellt. Dieser Zustand kann eine Hochtemperaturform bilden. Es ist dargestellt, dass der Aufnahmeschlitz 28 geöffnet ist. Somit kann ein korrespondierender Befestigungsabschnitt 29 eines Tastelements, beispielsweise einer Tastnadel mit einer Tastspitze 15, in den Aufnahmeschlitz 28 eingebracht werden.
In 5c ist der Befestigungsabschnitt 27 wieder im ersten Zustand dargestellt, der sich einstellt, wenn der Befestigungsabschnitt 27 im zweiten Zustand (siehe 5b), insbesondere über eine Umwandlungstemperatur erwärmt und hiernach wieder abgekühlt wird. Hierbei ist dargestellt, dass der korrespondierende Befestigungsabschnitt 29 in dem Aufnahmeschlitz 28 geklemmt ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache, sichere und lösbare Befestigung von Tastelementen am Tragarm 14.
In 6 ist eine Tastnadel dargestellt, die eine erste Tastspitze 30 und eine weitere Tastspitze 31 aufweist. Die Tastspitzen sind hierbei entgegengesetzt zueinander orientiert. Die Tastnadel ist hierbei an einem freien Ende eines Tastarms 14 befestigt.
In 7 ist eine Draufsicht auf einen Läufer 9 dargestellt. Dargestellt ist weiter eine Spindel 6 und ein Spindelläufer 7, der antriebseinrichtungsseitige Kontaktelemente 8 aufweist. Weiter dargestellt sind Führungseinrichtungen 10, die Führungsflächen ausbilden, entlang denen der Läufer 9 mit einer Linearbewegung gleitet. Weiter dargestellt ist ein läuferseitiges Kopplungselement 12 und ein Tragarm 14. Wie in Bezug auf 1 bereits erläutert, kann mit der dargestellten Ausbildung der Läufer 9 mit einer Linearbewegung entlang einer longitudinalen Achse bewegt werden, wobei jedoch keine Querkräfte übertragen werden können.
In 8 ist eine schematische Seitenansicht eines Läufers 9 dargestellt. Der Läufer 9 ist auf einer Führungsfläche 32 einer Führungseinrichtung 10 angeordnet. Weiter ist dargestellt, dass der Läufer 9 Gegenlager 33 aufweist, die den Läufer 9 mit der Führungseinrichtung 10 verspannen.
In 9 ist eine Draufsicht auf einen Läufer 9 dargestellt. Dargestellt ist das läuferseitige Kopplungselement 12, welches sich aus der Zeichenebene heraus erstreckt. Weiter dargestellt sind Führungseinrichtungen 10, die jeweils Führungsflächen 32 aufweisen, wobei Führungsbacken 33 des Läufers 9 entlang der Führungsflächen 32 gleiten. Hierbei weist der Läufer 9 zwei ortsfest angeordnete Führungsbacken 33a und eine beweglich gelagerte Führungsbacke 33b auf.
Die beweglich gelagerte Führungsbacke 33b ist über eine Parallelogramm-Aufhängung 34 an einem Grundkörper 35 des Läufers 9 befestigt. Die Parallelogramm-Aufhängung 34 umfasst hierbei ein erstes Verbindungselement 36a und ein zweites Verbindungselement 36b, die jeweils zwei Festkörpergelenke 37 aufweisen. Über die Verbindungselemente 36a, 36b ist ein Ausgleichskörper 38 am Grundkörper 35 befestigt. Am Ausgleichskörper 38 wiederum ist die beweglich gelagerte Führungsbacke 33b befestigt.
Weiter dargestellt sind Stellschrauben 39, die in einem nicht dargestellten Gewinde des Grundkörpers 35 angeordnet sind. An der Führungsbacke 33b ist ein Kontaktelement 40 angeordnet, wobei die Stellschrauben 39 derart bewegbar sind, dass sie mit dem Kontaktelement 40 wechselwirken können, um eine Position der beweglichen Führungsbacke 33b in oder entgegen einer longitudinalen Richtung x und/oder in oder entgegen einer lateralen Richtung y einzustellen. Dies ermöglicht eine Abstimmung der Führung.
10 zeigt eine Draufsicht durch einen weiteren Läufer 9. Ebenfalls dargestellt sind Führungseinrichtungen 10 mit Führungsflächen 32. Der Läufer 9 weist wiederum einen Grundkörper 35 mit festen Führungsbacken 33a auf, die entlang einer Führungsfläche 32 gleiten. Weiter weist der Läufer 9 einen Ausgleichskörper 38 auf, der über Federelemente 41 am Grundkörper 35 aufgehängt bzw. befestigt ist. Der Ausgleichskörper 38 weist ein beweglich gelagerte Führungsbacken 33b auf, die aufgrund der Federaufhängung relativ zum Grundkörper 35 beweglich sind. Gleitet der Läufer 9 in oder entgegen der longitudinalen Richtung x auf den Führungsflächen 32, so können Erhebungen oder Vertiefungen der Führungsflächen 32, insbesondere entlang in einer lateralen Richtung y, durch die relative Bewegbarkeit des Grundkörpers 35 und des Ausgleichkörpers 38 zueinander ausgeglichen werden. Dies wiederum minimiert das Risiko eines Verkantens beim Gleiten entlang der Führungsflächen 32.
In 11 ist eine Draufsicht auf einen weiteren Läufer 9 dargestellt. Auch dieser weist wiederum einen Grundkörper 35 mit zwei Führungsbacken 33a auf, die entlang einer Führungsfläche 32 einer Führungseinrichtung 10 gleiten. Ein Ausgleichskörper 38 ist über Verbindungselemente 36a, 36b an dem Grundkörper 35 befestigt. Am Ausgleichskörper 38 sind bewegliche gelagerte Führungsbacken 33b angeordnet. Die Verbindungselemente 36a, 36b weisen jeweils zwei Festkörperelemente 37 auf. Somit ist der Ausgleichskörper 38 wiederum über eine Parallelogramm-Aufhängung 34 an dem Grundkörper 35 befestigt. Somit ist der Grundkörper 35 relativ zum Ausgleichskörper 38 bewegbar. Bei einer Vorspannung oder einer Auslenkung ändert sich eine Orientierung der Verbindungselemente 36a, 36b. Je nach Orientierung kann dann eine Vorzugsbewegungsrichtung existieren, in der das Risiko eines Verkantens minimiert ist.
Ist eine zentrale Mittellinie eines zwischen den Festkörpergelenken 37 angeordneten Abschnitts der Verbindungselemente 36a, 36b beispielsweise entlang einer Diagonalen orientiert, die sowohl einen Anteil in longitudinaler Richtung x als auch einen Anteil in lateraler Richtung y aufweist, so ist eine Vorzugsrichtung entlang der longitudinalen Achse in longitudinaler Richtung x und nicht entgegen der longitudinalen Richtung x orientiert.
12 zeigt eine Draufsicht auf einen Läufer 9 in einer weiteren Ausführungsform. Dargestellt sind wiederum Führungseinrichtungen 10 mit Führungsflächen 32. Der Läufer 9 umfasst einen Grundkörper 35 und einen Ausgleichskörper 38, der über Verbindungselemente 36a, 36b an dem Grundkörper 35 befestigt ist. Am Grundkörper 35 sind Führungsbacken 33a angeordnet.
Im Gegensatz zu den in 11 und 9 dargestellten Ausführungsformen umfasst ein Verbindungselement 36a, 36b drei statt zwei Festkörpergelenke 37. Dies erhöht die Anzahl an Freiheitsgraden bei einer Relativbewegung des Ausgleichskörpers 38 und des Grundkörpers 35.
In 12 sind die Verbindungselemente 36a, 36b in einem ersten vorgespannten Zustand dargestellt. In diesem ersten Zustand sind beide Verbindungselemente 36a, 36b derart verformt, dass eine Mittellinie der Verbindungselemente 36a, 36b einen dreieck- oder (teil) trapezförmigen Verlauf aufweist, wobei Spitzen der dreieckförmigen Mittellinie bzw. eine kürzere Grundseite der trapezförmigen Mittellinie in die gleiche Richtung, hier in die longitudinale Richtung x, orientiert sind.
In diesem ersten vorgespannten Zustand weist der Läufer 9 eine Vorzugsbewegungsrichtung auf, die in longitudinaler Richtung x orientiert ist. Unebenheiten der Führungsflächen 32 können jedoch durch die relative Bewegbarkeit zwischen Grundkörper und Ausgleichskörper 35, 38 ausgeglichen werden. Bei einer Bewegung entgegen der Vorzugsbewegungsrichtung können jedoch Stick-Slip-Effekte auftreten.
In 13 ist der in 12 dargestellte Läufer in einem zweiten vorgespannten Zustand dargestellt. In diesem zweiten vorgespannten Zustand sind die Spitzen bzw. die kürzeren Grundseiten der dreieckförmigen Mittellinie bzw. trapezförmigen Mittellinie der Verbindungselemente 36a, 36b hin zueinander orientiert. Dies bedeutet, dass eine Spitze bzw. eine kürzere Grundseite der Mittellinie eines ersten Verbindungselements 36a in longitudinaler Richtung x und eine Spitze bzw. kürzere Grundseite eines zweiten Verbindungselements 36b entgegen der longitudinalen Richtung x orientiert ist.
Auch in dieser Konfiguration können Unebenheiten der Führungsflächen 32 durch die relative Bewegbarkeit zwischen Grundkörper 35 und Ausgleichskörper 38 ausgeglichen werden, jedoch weist der Läufer 9 im zweiten vorgespannten Zustand keine Vorzugsbewegungsrichtung auf. Vielmehr kann der Läufer 9 in und entgegen der longitudinalen Richtung bewegt werden, ohne dass Stick-Slip-Effekte zu befürchten sind.
In 14 ist ein Querschnitt durch einen Läufer 9 und eine Führungseinrichtung 10 dargestellt. Der Läufer 9 weist hierbei zwei Führungsbacken 33 auf, die entlang der Führungsflächen 32 der Führungseinrichtung 10 gleiten. Ebenfalls gleitet eine Unterseite 39 des Läufers 9 entlang einer Führungsfläche 32 der Führungseinrichtung 10. Der Läufer 9 ist im Querschnitt annähernd trapezförmig ausgebildet, wobei die Führungsbacken 33 an einer Basis bzw. einer längeren Grundseite des trapezförmigen Querschnitts angeordnet sind und die Unterseite 39 von der kürzeren Grundseite ausgebildet wird. In 14 ist dargestellt, dass auch Oberflächenabschnitte 40 der Schenkel des Läufers 9 entlang von Führungsflächen 32 gleiten. Somit ist der Läufer 9 in vertikaler Richtung z und lateraler Richtung y formschlüssig in der Führungseinrichtung 10 befestigt. In longitudinaler Richtung x wird jedoch eine Bewegung des Läufers 9 zugelassen.
15 zeigt einen Läufer 9 und Führungseinrichtungen 10 in einer weiteren Ausführungsform. Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine in vertikaler Richtung z und lateraler Richtung y formschlüssige Verbindung zwischen Führungseinrichtung 10 und Läufer 9. Die Führungseinrichtung 10 weist hierbei Führungskörper 41 auf, die jeweils im Querschnitt dreieckförmige Ausnehmungen aufweisen. Schenkel der dreieckförmigen Ausnehmung bilden jeweils die Führungsflächen 32 aus. Der Läufer 9 ist an beiden lateralen Enden im Querschnitt (senkrecht zur longitudinalen Achse x) trapezförmig ausgebildet. Somit gleiten Flächenabschnitte der Schenkel dieses trapezförmigen Querschnitts des Läufers 9 auf den Führungsflächen 32. Eine Breite des Läufers 9 ist über eine Stellschraube 42 in und entgegen der lateralen Richtung y verstellbar. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, den Läufer 9 zwischen den Führungselementen 41 einzuspannen.
16 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Führungselement einer Führungseinrichtung 10. Das Führungselement ist hierbei als Führungszylinder 42 ausgebildet. Der Läufer 9 kann hierbei eine Führungsbacke 33 aufweisen, die eine im Querschnitt dreieckförmige Ausnehmung 43 aufweist. Um eine Bewegung des Läufers 9 zu führen, kann die Führungsbacke 33 derart relativ zum Führungszylinder 42 angeordnet werden, dass dieser Führungszylinder 42 in der dreieckförmigen Ausnehmung angeordnet ist.
17a zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Führungsbacke 33. Auch diese Führungsbacke 33 weist eine im Querschnitt dreieckförmige Ausnehmung 43 auf. Weiter weist die Führungsbacke 33 einen freien Endabschnitt 44 und einen Befestigungsabschnitt 45 auf, wobei der Befestigungsabschnitt 45 an einem Grundkörper 35 des Läufers 9 befestigt ist. Zwischen dem freien Endabschnitt 44 und dem Befestigungsabschnitt wird die dreieckförmige Ausnehmung 43 ausgebildet.
In 17b ist eine weitere Ausführungsform einer Führungsbacke 33 dargestellt. Im Unterschied zu 17a bildet die Führungsbacke 33 hierbei eine im Querschnitt halbkreisförmige Ausnehmung 46 aus.
In 17c ist eine weitere Ausführungsform einer Führungsbacke 33 dargestellt. Hierbei bildet die Führungsbacke 33 eine im Querschnitt rechteck- oder trapezförmige Ausnehmung 47 aus.
In 17d ist eine weitere Ausführungsform einer Führungsbacke 33 dargestellt. Diese bildet eine im Querschnitt trapezförmige Ausnehmung 48 aus.
In 17e ist eine weitere Ausführungsform einer Führungsbacke 33 dargestellt. Diese bildet eine Ausnehmung aus, die im Querschnitt von zwei konkav ausgebildeten Abschnitten des freien Endabschnitts 44 und des Befestigungsabschnitts 45 eingefasst wird.
In den Ausnehmungen 43, 46, 47, 48, 49 der in 17a bis 17e dargestellten Führungsbacken 33 können jeweils Führungseinrichtungen 10 angeordnet werden, um die vorhergehend erläuterte Linearbewegung zu ermöglichen.
In 18a ist eine quaderförmige Führungsschiene 50 einer Führungseinrichtung 10 dargestellt. Bei einer solchen quaderförmigen Führungsschiene 50 kann beispielsweise die in 17c dargestellte Führungsbacke 33 verwendet werden.
In 18b ist eine dreieckzylinderförmige Führungsschiene 51 einer Führungseinrichtung 10 dargestellt. Diese kann beispielsweise mit der in 17a dargestellten Führungsbacke 33 verwendet werden.
In 18c ist eine hexagonalzylinderförmige Führungsschiene 52 einer Führungseinrichtung 10 dargestellt.
In 18d ist eine im Querschnitt ovale Führungsschiene 53 einer Führungseinrichtung 10 dargestellt.
In 19a ist eine weitere Ausführungsform einer Führungsbacke 33 dargestellt. Auch diese weist einen Befestigungsabschnitt 45 auf, der an einem Grundkörper 35 des Läufers 9 befestigt ist. Weiter weist die Führungsbacke 33 einen freien Endabschnitt 44 auf, der über ein Federelement 54 am Befestigungsabschnitt 45 befestigt ist. Wird eine Führungsschiene in der zwischen dem freien Endabschnitt 44 und dem Befestigungsabschnitt 45 ausgebildeten Ausnehmung angeordnet, so kann der freie Endabschnitt 44 aus einer Gleichgewichtslage ausgelenkt werden, wodurch das Federelement 54 eine Federkraft erzeugt und die Führungsbacke 33 mit der Führungsschiene verspannt.
In 19b ist eine Führungsbacke in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Auch diese weist einen freien Endabschnitt 44 auf, der über ein Federelement 54 mit einem Befestigungsabschnitt 45 verbunden ist. Hierbei bilden der Befestigungsabschnitt 45 und der freie Endabschnitt 44 eine im Querschnitt dreieckförmige Ausnehmung aus, die insbesondere zur Aufnahme der in 18b dargestellten Führungsschiene 51 geeignet ist. Auch in dieser Ausführungsform kann die Führungsbacke 33 mit der Führungsschiene 51 verspannt werden.
In 20 ist ein Tastarm 14 mit einer Tastspitze 15 dargestellt. Auf dem Tastarm 14 ist ein Reflektor 55 angeordnet. Die Vorrichtung 1 weist eine Lichtquelle 56 auf, die beispielsweise am statischen Teil 3 angeordnet ist. Die Lichtquelle 56 ist hierbei auf den Reflektor 55 ausgerichtet. Weiter weist die Vorrichtung 1 einen Detektor 57 auf, der das vom Reflektor 55 reflektierte Licht der Lichtquelle 56 erfasst. Der Detektor 57 kann beispielsweise matrixförmig, beispielsweise als CCD-Chip oder CMOS-Chip ausgebildet sein. Alternativ können auch positionsempfindliche Detektoren, z. B. sogenannte PSD, verwendet werden. Der Tastarm 14 ist um eine Rotationsachse R rotierbar gelagert. Mittels des Reflektors 45 und des Detektors 57 können hierbei einerseits Auslenkungen des Tastarms 14 detektiert werden, die bei einer Rotation um die Rotationsachse R auftreten und somit Unebenheiten der Oberfläche 2 repräsentieren. Jedoch können auch Torsionen des Tastarms 14 erfasst werden, beispielsweise Torsionen um eine zentrale Mittellinie oder Längsachse des Tastarms 14. Umfasst die Vorrichtung 1 (siehe 1) beispielsweise noch eine weitere Einrichtung zur Erfassung des Rotationswinkels um die Rotationsachse R, so kann mittels des optischen Erfassungssystems, welches durch die Lichtquelle 56, den Reflektor 55 und den Detektor 57 ausgebildet wird, auch ermittelt werden, ob eine zentrale Mittellinie oder Längsachse des Tastarms 14 gekrümmt ist.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche (2) eines Messobjekts, umfassend einen statischen Teil (3), einen beweglichen Teil, mindestens eine Führungseinrichtung (10) zur Führung einer Linearbewegung des beweglichen Teils und eine Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie zum Antrieb des beweglichen Teils, wobei zumindest ein Teil mindestens eines Tastersystems zur Erfassung der Rauheit und/oder des Profils an dem beweglichen Teil angeordnet ist, wobei über mindestens ein Energieübertragungsmittel die Antriebsenergie auf das bewegliche Teil übertragbar ist, wobei das mindestens eine Energieübertragungsmittel ein mechanisches Energieübertragungsmittel ist, wobei das mechanisches Energieübertragungsmittel derart ausgebildet ist, dass während einer Energieübertragung auf das bewegliche Teil zumindest in eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung keine Kraft auf das bewegliche Teil wirkt, wobei das mindestens eine Energieübertragungsmittel als mechanisches Kraftübertragungsmittel ausgebildet ist, wobei eine Kraft über einen einzigen Kontaktpunkt zwischen einem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement (8) und einem Kontaktelement (12) des beweglichen Teils übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement (8) eine abgerundete Kontaktfläche und/oder das Kontaktelement (12) des beweglichen Teils eine abgerundete Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktflächen sich in dem Kontaktpunkt zur Kraftübertragung berühren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieübertragungsmittel zumindest ein Festkörpergelenk umfasst oder ist zumindest teilweise als Festkörpergelenk ausgebildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Energieübertragungsmittel derart ausgebildet ist, dass eine maximal auf den beweglichen Teil wirkende Kraft kleiner als eine vorbestimmte Kraft ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Einstellung einer Position eines Tastelements in einer vertikalen Richtung (z) und/oder Einrichtung zur Einstellung einer Orientierung des Tastelements umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Einstellung einer Tastkraft umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Position des beweglichen Teils umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Relativposition zwischen dem beweglichen Teil und einem Tastelement des Tastersystems umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens ein Abstützelement (19) zur Lagerung des statischen Teils (3) auf einem Werkstück umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Torsion eines Tastarms (14) des Tastersystems umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente einer Führungseinrichtung des statischen Teils (3) und Elemente einer Führungseinrichtung des beweglichen Teils relativ zueinander in mindestens eine Richtung bewegbar sind, die von der gewünschten Bewegungsrichtung verschieden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil zwei beweglich aneinander befestigte Teilkörper aufweist, die in mindestens eine Richtung, die von der gewünschten Bewegungsrichtung verschieden ist, beweglich aneinander befestigt sind.
Verfahren zur Erfassung einer Rauheit und/oder eines Profils einer Oberfläche (2) eines Messobjekts mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein an einem beweglichen Teil der Vorrichtung angeordnetes Tastelement mit einer Linearbewegung entlang der Oberfläche (2) des Messobjekts bewegt wird, wobei eine Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebsenergie eine Antriebsenergie zum Antrieb des beweglichen Teils erzeugt, wobei mittels eines Tastersystems die Rauheit und/oder das Profil der Oberfläche (2) erfasst wird, wobei über mindestens ein Energieübertragungsmittel die Antriebsenergie auf das bewegliche Teil übertragen wird, wobei das mindestens eine Energieübertragungsmittel ein mechanisches Energieübertragungsmittel ist, wobei während einer mechanischen Energieübertragung auf das bewegliche Teil zumindest in eine von der gewünschten Bewegungsrichtung verschiedene Richtung keine Kraft auf das bewegliche Teil wirkt, wobei das mindestens eine Energieübertragungsmittel als mechanisches Kraftübertragungsmittel ausgebildet ist, wobei eine Kraft über einen einzigen Kontaktpunkt zwischen einem antriebseinrichtungsseitigen Kontaktelement (8) und einem Kontaktelement (12) des beweglichen Teils übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das antriebseinrichtungsseitige Kontaktelement (8) eine abgerundete Kontaktfläche und/oder das Kontaktelement (12) des beweglichen Teils eine abgerundete Kontaktfläche aufweist, wobei die Kontaktflächen sich in dem Kontaktpunkt zur Kraftübertragung berühren.