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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Koordinatenmessgeräte und insbesondere das Problem der Winkelausrichtung einer Taststiftverlängerung im Verhältnis zu einer Adapterplatte, durch die die Taststiftverlängerung auf einem Messtasterkopf eines Koordinatenmessgeräts befestigt wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Koordinatenmessgerät (Coordinate Measuring Machine, CMM) ist ein computergesteuertes Gerät zur Messung der geometrischen Dimensionen eines Objekts. Die geometrischen Merkmale eines Objekts werden mit Hilfe eines durch die Vorrichtung in den räumlichen Koordinatenachsen X, Y und Z bewegten Messtasters gemessen. Der Messtaster, auch als Taststift bezeichnet, kann mit dem Objekt in Kontakt gebracht werden, um eine Messung von physikalischen Koordinaten an einem Kontaktpunkt durchzuführen. CMMs in Brückenbauweise weisen gemeinhin eine Granittafel auf, die eine X-Y-Ebene definiert, eine durch ein Paar vertikaler Beine gestützte Gerüstvorrichtung zur transversalen Erweiterung über die Tafel, und einen von der Gerüstvorrichtung nach unten verlaufenden Messtasterkopf. Der Messtasterkopf ist in Querrichtung entlang der Gerüstvorrichtung in entgegengesetzten Richtungen der X-Achse beweglich. Die Gerüstvorrichtung mit dem Messtasterkopf ist vorwärts und rückwärts entlang der gesamten Tafel in entgegengesetzten Richtungen der Y-Achse beweglich. Der Messtasterkopf ist ebenfalls vertikal nach oben und unten im Verhältnis zur Gerüstvorrichtung und Tafeloberfläche in entgegengesetzten Richtungen der Z-Achse beweglich. Bei einigen CMM-Ausführungen kann der Messtasterkopf zusätzlich zu den X-Y-Z-Bewegungsfunktionen mit einem oder mehreren Drehfreiheitsgraden bereitgestellt werden.
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Der Taststift kann mittels einer Adapterplatte auf dem Messtasterkopf befestigt werden. Der Taststift kann durch eine Baugruppe aus einem oder mehreren starren Verlängerungsarmen, die derart konfiguriert sind, dass mit dem Taststift Merkmale von Interesse auf dem abzumessenden Objekt erreicht werden können, mit der Adapterplatte verbunden werden. Die Adapterplatte kann derart an dem Messtasterkopf des CMM befestigt werden, dass das CMM zwischen verschiedenen Adapterplatten mit unterschiedlichen Taststiftarmkonfigurationen wechseln kann. Wie es für Personen, die mit CMMs vertraut sind, verständlich ist, kann beispielsweise die Adapterplatte an dem Messtasterkopf des CMM mittels eines Elektromagneten befestigt werden, und ein Gestellrahmen, auf dem mehrere Adapterplatten mit je einer unterschiedlichen Taststiftkonfiguration angebracht sind, ist für den Messtaster zugänglich, wodurch durch Abschalten des Elektromagneten eine Adapterplatte auf dem Messtasterkopf an einem freien Platz auf dem Gestellrahmen deponiert werden kann und eine andere Adapterplatte kann durch Positionierung des Messtasterkopfes über der gewünschten Adapterplatte und Energiezuführung an den Elektromagneten an dem Messtasterkopf befestigt werden.
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Eine übliche Anordnung ist in den 1A und 1B dargestellt, wobei ein CMM-Messtasterkopf 2 eine Adapterplatte 3 aufweist, die derart daran befestigt ist, dass sich eine zentrale Achse der Adapterplatte mit einer vertikalen Z-Achse deckt, an der entlang der Messtasterkopf 2 verläuft. Eine starre Plattenverlängerung 4 ist mit der Adapterplatte 3 mittels eines ersten Verbindungskubus 5 verbunden, um nach unten in Richtung der Z-Achse zu einer Tafeloberfläche 1 des CMM zu verlaufen. Eine starre Taststiftverlängerung 6 ist mit einem distalen Ende der Plattenverlängerung 4 mittels eines zweiten Verbindungskubus 7 verbunden, sodass die Taststiftverlängerung in einer X-Y-Ebene des CMM parallel zur Tafeloberfläche 1 verläuft. Ein Kontakttaststift 8 wird an einem distalen Ende der Taststiftverlängerung 6 getragen. Der erste Verbindungskubus 5 ist lösbar an der Adapterplatte 3 befestigt, sodass seine Winkelausrichtung im Verhältnis zur Adapterplatte um die zentrale Achse der Adapterplatte einstellbar ist. In einer bekannten Anordnung können mehrere Stellschrauben auf der Rückseite der Adapterplatte gelöst werden, um ein Verstellen des Winkels zu ermöglichen, und anschließend festgezogen, um den ersten Verbindungskubus 5 in einer gewählten Winkelausrichtung zu fixieren. Wie ersichtlich ist, ermöglicht dies die Winkeleinstellung des gesamten mit dem Verbindungskubus 5 verbundenen Taststiftaufbaus, einschließlich Plattenverlängerung 4, zweitem Verbindungskubus 7, Taststiftverlängerung 6 und Kontakttaststift 8. Somit können die Taststiftverlängerung 6 und der Kontakttaststift 8 in eine beliebige Richtung auf der X-Y-Ebene ausgerichtet sein, je nach der Winkelausrichtung des ersten Verbindungskubus 5 im Verhältnis zur Adapterplatte.
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Bevor Messungen mit dem CMM vorgenommen werden, kann es notwendig sein, das CMM durch Winkelausrichtung der Taststiftverlängerung 6 im Verhältnis zur Adapterplatte 3 so zu kalibrieren, dass die Taststiftverlängerung 6 entlang einer der horizontalen Achsen des CMM verläuft, zum Beispiel der Y-Achse, an der entlang die Gerüstvorrichtung läuft. Ferner wird nun verwiesen auf die 1A und 1B zur Beschreibung eines gemäß dem Stand der Technik bekannten Verfahrens der Winkelausrichtung einer Taststiftverlängerung im Verhältnis zu einer Adapterplatte. Wie vorstehend erwähnt, ist bei der Taststiftverlängerung 6 der Winkel um eine zentrale Achse der Adapterplatte 3 verstellbar, die sich vertikal mit der Z-Achse des Messtasterkopfs 2 deckt. Um eine solche Einstellung vorzunehmen, wird die Adapterplatte 3 vom Messtasterkopf 2 entfernt, und die Stellschrauben an der Rückseite der Adapterplatte 3 werden gelöst, um die Drehung des ersten Verbindungskubus 5 und der abhängigen Konstruktion im Verhältnis zur Adapterplatte 3 zu ermöglichen. Bei gelösten Schrauben wird der Taststiftaufbau - d. h. der erste Verbindungskubus 5, die Plattenverlängerung 4, der zweite Verbindungskubus 7, die Taststiftverlängerung 6 und der Taststift 8 - als Einheit um die zentrale Achse der Adapterplatte 3 in eine neue Winkelposition gedreht. Wenn die gewünschte Winkelposition erreicht ist, werden die Stellschrauben festgezogen, um den im Verhältnis zur Adapterplatte 3 gedrehten Taststiftaufbau in fixierter Position zu sichern.
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In dem in den 1A und 1B dargestellten Beispiel ist das Ziel, Taststiftverlängerung 6 so auszurichten, dass sie nur entlang einer Y-Achsenrichtung verläuft. Um zu bestimmen, in welchem Ausmaß Taststiftverlängerung 6 von der gewünschten Richtung der Ausrichtung abweicht, befindet sich ein Schraubstock 9 an einer bestimmten Position auf Tafeloberfläche 1, und ein Messstift 10 ist in Schraubstock 9 eingespannt, um einen festen (stationären) Referenzstandort bereitzustellen. Das CMM wird zum Bewegen von Messtasterkopf 2 betätigt, um einen distalen Endabschnitt 6A der Taststiftverlängerung 6 in Kontakt mit Messstift 10 zu bringen, wie in 1A gezeigt, wodurch das CMM einen ersten räumlichen Datenpunkt erfassen kann, der X-, Y- und Z-Achsenkoordinaten umfasst. Das CMM wird ebenfalls zum Bewegen von Messtasterkopf 2 betätigt, um einen proximalen Endabschnitt 6B der Taststiftverlängerung 6 in Kontakt mit Messstift 10 zu bringen, wie in 1 B gezeigt, wodurch das CMM einen zweiten räumlichen Datenpunkt erfassen kann, der X-, Y- und Z-Achsenkoordinaten umfasst. Durch Vergleichen der X- und Y-Koordinaten des ersten räumlichen Datenpunkts mit den X- und Y-Koordinaten des zweiten räumlichen Datenpunkts kann eine Angabe der Ausrichtung ermittelt werden. Wenn zum Beispiel der Unterschied zwischen den zwei gemessenen X-Koordinaten weniger als oder gleich 0,03 Millimeter pro 25,4 Millimeter (0,001 Zoll pro Zoll) Verlängerung entlang der Y-Achse beträgt, dann kann die Ausrichtung von Taststiftverlängerung 6 als akzeptabel angesehen werden. Falls nicht, muss ein Verfahren zur Winkeleinstellung durchgeführt werden, wie im vorstehenden Absatz beschrieben, und anschließend muss das CMM betätigt werden, um die Ausrichtung, wie in diesem Absatz beschrieben, erneut zu überprüfen. Dieses Verfahren muss wiederholt werden, bis eine akzeptable Ausrichtung erzielt wurde. Es ist nicht unüblich, diese Schritte durchaus fünfmal oder häufiger zu wiederholen, um eine akzeptable Ausrichtungsjustierung zu erzielen.
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Wie Anwender von CMM wissen, ist dieser Prozess äußerst zeitaufwendig, erfordert zuweilen Stunden bis zum Abschluss und ist abhängig von den Fähigkeiten und der Erfahrung des Anwenders. Eine effizientere Lösung wird benötigt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Winkelausrichtung einer Taststiftverlängerung im Verhältnis zu einer Adapterplatte bereit, die zur Befestigung an einem Messtasterkopf eines CMM konfiguriert ist. Die Taststiftverlängerung ist mit der Adapterplatte verbunden, sodass die Taststiftverlängerung entlang einer Messtasterachse verläuft, die senkrecht zu einer Zentralachse der Adapterplatte verläuft. Winkelausrichtung der Taststiftverlängerung um die Zentralachse der Adapterplatte kann mit Hilfe der Vorrichtung und dem Verfahren der Erfindung auf effiziente Weise durchgeführt werden, ohne das CMM zu belegen oder zu betätigen.
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Die Vorrichtung der Erfindung umfasst eine Halterung, die eine vordere Befestigungsfläche, eine rückseitige Einspannfläche auf der gegenüberliegenden Seite der vorderen Befestigungsfläche und eine vordere Einspannfläche in einer Ebene parallel zur vorderen Befestigungsfläche umfasst. Die vordere Einspannfläche ist um einen Achsenschrittabstand, der einer axialen Dicke der Adapterplatte entspricht, von der vorderen Befestigungsfläche versetzt. Die Halterung weist ebenfalls eine Zugriffsöffnung, die durch die Halterung von der vorderen Befestigungsfläche zur rückseitigen Einspannfläche verläuft, und eine Vielzahl von winklig beabstandeten Befestigungsmöglichkeiten in der vorderen Befestigungsfläche zur jeweiligen Aufnahme von Befestigungselementen der Adapterplatte auf. Die Adapterplatte ist gegen die vordere Befestigungsfläche der Halterung befestigbar, sodass die Zentralachse der Adapterplatte durch die Zugriffsöffnung verläuft. Die Zugriffsöffnung gestattet einem Anwender das Lösen und Festziehen von Stellschrauben auf der Rückseite der Adapterplatte, um die Winkelausrichtung der Taststiftverlängerung um die Zentralachse der Adapterplatte einzustellen. Die Halterung kann als einteiliger Korpus ausgebildet sein.
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Die Vorrichtung kann darüber hinaus einen Schraubstock umfassen, der zum Einspannen der Adapterplatte gegen die vordere Befestigungsfläche der Halterung eingesetzt werden kann. Der Schraubstock umfasst eine vordere Backe zum Aufnehmen der Adapterplatte und der vorderen Einspannfläche der Halterung und eine hintere Backe zum Aufnehmen der rückseitigen Einspannfläche der Halterung. Die hintere Backe des Schraubstocks ist so konfiguriert, dass sie die Zugriffsöffnung der Halterung im Wesentlichen unblockiert lässt, wenn die Halterung und die Adapterplatte in den Schraubstock eingespannt werden, damit die Stellschrauben zugänglich bleiben.
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Das Verfahren der Erfindung kann die Schritte der Bereitstellung einer Halterung getrennt vom Messtasterkopf, des Befestigens der Adapterplatte an der Halterung und des Verbindens mindestens einer seitlichen Verlängerung mit der Taststiftverlängerung umfassen, sodass die seitliche Verlängerung in einer seitlichen Richtung von der Taststiftverlängerung ausgehend entlang einer Kalibrierachse senkrecht zur Messtasterachse und zur Zentralachse verläuft. Das Verfahren kann ferner das Einstellen der Winkelposition der Taststiftverlängerung um die Zentralachse der Adapterplatte umfassen, während die Adapterplatte an der Halterung befestigt ist, wobei die Halterung im Verhältnis zu einer ebenen Fläche so aufgestellt wird, dass die Zentralachse parallel zu einer durch die ebene Fläche definierten Oberfläche verläuft, und Ermitteln eines Ausmaßes, in dem die Kalibrierachse parallel zu der planen Oberfläche verläuft, wobei diese weiteren Schritte wiederholt werden, wenn die Kalibrierachse sich nicht innerhalb akzeptabler Grenzen parallel zur planen Oberfläche befindet. In einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung kann die Adapterplatte an der Halterung befestigt werden, indem die Adapterplatte mit einem Schraubstock an die Halterung geklemmt wird, und eine Messuhr kann verwendet werden, um die Ausrichtung der Kalibrierachse im Verhältnis zu der Oberfläche der ebenen Fläche zu überprüfen.
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Figurenliste
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Die Art und Weise des Betriebs der vorliegenden Erfindung wird nun in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben.
- Die 1A und 1B sind perspektivische Ansichten, die ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik der Winkelausrichtung einer Taststiftverlängerung im Verhältnis zu einer an einem Messtasterkopf eines Koordinatenmessgeräts befestigten Adapterplatte darstellen;
- 2A ist eine perspektivische Vorderansicht einer Adapterplatte und eines angefügten Verbindungskubus gemäß dem Stand der Technik;
- 2B ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite der Adapterplatte und des in 2A dargestellten Verbindungskubus;
- 2C ist eine Aufrissansicht der Adapterplatte und des in 2A dargestellten Verbindungskubus;
- 3 ist eine perspektivische Vorderansicht einer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildeten Kalibrierungsvorrichtung;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite der in 3 dargestellten Halterung;
- 5 ist eine seitliche Aufrissansicht der in 3 dargestellten Halterung;
- 6 ist eine perspektivische Vorderansicht, die eine an der Halterung befestigte Adapterplatte darstellt;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite, die eine an der Halterung befestigte Adapterplatte dargestellt, und
- die 8A und 8B sind perspektivische Ansichten, die ein neues Verfahren der Winkelausrichtung einer Taststiftverlängerung im Verhältnis zu einer Adapterplatte darstellen, die zur Befestigung an einem Messtasterkopf eines Koordinatenmessgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Es wird nun Bezug auf die 2A bis 8B genommen. Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Ausrichtungsjustierung und ein entsprechendes Verfahren, einsetzbar zur Winkelausrichtung einer Taststiftverlängerung im Verhältnis zu einer Adapterplatte bereit, die zur Befestigung an einem Messtasterkopf eines Koordinatenmessgeräts konfiguriert ist.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Ausrichtungsjustierung eine Halterung 20, auf der eine Adapterplatte 3 abnehmbar befestigt ist, wobei die Halterung 20 so konfiguriert ist, dass Winkeleinstellung und -ausrichtung durchgeführt werden können, ohne die Notwendigkeit, die Adapterplatte 3 mehrfach an dem CMM-Messtasterkopf 2 zu befestigen, sie vom Messtasterkopf zur Einstellung zu entfernen und sie erneut am Messtasterkopf zu befestigen.
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Die Halterung 20, gebildet gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, ist in den 3 bis 5 einzeln dargestellt. Die Halterung 20 umfasst eine vordere Befestigungsfläche 22, eine rückseitige Einspannfläche 24 auf der gegenüberliegenden Seite der vorderen Befestigungsfläche und eine vordere Einspannfläche 26 in einer Ebene parallel zur vorderen Befestigungsfläche. Die vordere Einspannfläche 26 ist von der vorderen Befestigungsfläche 22 um einen Achsenschrittabstand D1 versetzt, der einer axialen Dicke einer Adapterplatte 3 entspricht, zu deren Aufnahme die Halterung 20 konfiguriert ist.
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Die Halterung 20 weist eine Zugriffsöffnung 28, die durch die Halterung von der vorderen Befestigungsfläche 22 zur rückseitigen Einspannfläche 24 verläuft, und eine Vielzahl von winklig beabstandeten Befestigungsmöglichkeiten 29 in der vorderen Befestigungsfläche 22 zur jeweiligen Aufnahme von entsprechenden Befestigungselementen der Adapterplatte 3 auf. Wie zum Beispiel in den 2A bis 2C dargestellt, kann die Adapterplatte 3 eine Vielzahl von sich radial erstreckenden zylindrischen Elementen 3B aufweisen, die in Winkelabständen um eine Zentralachse 3A der Adapterplatte angeordnet sind. Somit können in der derzeitigen Ausführungsform die Befestigungsmöglichkeiten 29 in Form von radial verlaufenden V-förmigen Nuten vorliegen, die bemessen sind, um die zylindrischen Elemente 3B aufzunehmen. Die vordere Befestigungsfläche 22 der Halterung 20 kann die untere Befestigungsfläche von Messtasterkopf 2 imitieren.
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Wie mit Verweis auf die 6 und 7 verstanden werden kann, ist die Adapterplatte 3 gegen die vordere Befestigungsfläche 22 der Halterung 20 befestigbar sodass die Zentralachse 3A der Adapterplatte durch die Zugriffsöffnung 28 verläuft. In einer Ausführungsform kann die Adapterplatte 3 zusammen mit dem an ihr befestigten Taststiftaufbau gegen die vordere Befestigungsfläche 22 mit Hilfe eines Schraubstocks 9 eingespannt werden. In der beschriebenen Ausführungsform umfasst der Schraubstock 9 eine vordere Backe 9A zum Aufnehmen der Adapterplatte 3 und der vorderen Einspannfläche 26 der Halterung 20 und eine hintere Backe 9B zum Aufnehmen der rückseitigen Einspannfläche 24 der Halterung 20, wobei die hintere Backe 9B so konfiguriert ist, dass sie die Zugriffsöffnung 28 der Halterung im Wesentlichen unblockiert lässt, wenn die Halterung und die Adapterplatte in den Schraubstock eingespannt werden. Wie am besten in 7 zu sehen, sind somit mehrere Stellschrauben 3C auf der Rückseite der Adapterplatte 3 durch Zugriffsöffnung 28 zugänglich und einstellbar, während die Adapterplatte 3 durch den Schraubstock 9 an der Halterung 20 befestigt ist.
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Die Halterung 20 kann ein einteiliger Korpus sein. Zum Beispiel kann die Halterung 20 ein gegossener einteiliger Korpus sein, kann als einteiliger Korpus durch additive Fertigung aufgebaut oder aus einem einteiligen Materialblock herausgearbeitet werden (d. h. subtraktive Fertigung). Ein haltbares, starres Material kann zur Fertigung der Halterung 20 verwendet werden. Einige Beispiele für geeignete Materialien sind insbesondere Polycarbonat, ABS-Kunststoffe und Aluminium.
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In der aktuellen Ausführungsform wird der Schraubstock 9 zum Befestigen der Adapterplatte 3 an der Halterung 20 verwendet und kann als Komponente einer Vorrichtung zur Ausrichtungsjustierung der vorliegenden Erfindung in Kombination mit der Halterung 20 betrachtet werden. Weitere Methoden zum Halten von Adapterplatte 3 in Position gegen die vordere Befestigungsfläche 22 der Halterung 20 sind möglich, einschließlich eines in die Halterung 20 integrierten Klemmmechanismus. Die Verwendung von Schraubstock 9 für diesen Zweck ist vorteilhaft, weil solche Schraubstöcke Standardausrüstung in CMM-Arbeitsbereichen sind, und die Halterung 20 kann als einfache, einteilige Einheit ohne relativ bewegliche Teile gefertigt werden.
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Ein Verfahren der Winkelausrichtung der Taststiftverlängerung 6 im Verhältnis zur Adapterplatte 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 6, 7, 8A und 8B beschrieben. Die Adapterplatte 3 wird vom dem Messtasterkopf 2 entfernt und an der Halterung 20 befestigt. In der dargestellten Ausführungsform kann die Adapterplatte 3 mit Hilfe des Schraubstocks 9 an der Halterung 20 befestigt werden, wobei die Backen des Schraubstocks so angeordnet sind, dass die Stellschrauben 3C durch die Zugriffsöffnung 28 zugänglich und einstellbar sind, während die Adapterplatte an der Halterung befestigt ist. Der Taststiftaufbau einschließlich der Taststiftverlängerung 6 wird mit der Adapterplatte 3 verbunden, entweder bevor oder nachdem der Adapter an der Halterung 20 befestigt wurde, sodass die Taststiftverlängerung 6 entlang einer Messtasterachse PA verläuft, die sich senkrecht zur Zentralachse 3A der Adapterplatte 3 befindet. Eine erste seitliche Verlängerung 35 und eine zweite seitliche Verlängerung 37 werden mit der Taststiftverlängerung 6 verbunden, zum Beispiel durch einen zweiten Verbindungskubus 7, sodass die erste und zweite seitliche Verlängerung in entgegengesetzte seitliche Richtungen von Taststiftverlängerung 6 ausgehend entlang einer Kalibrierachse CA verlaufen, die senkrecht sowohl zur Messtasterachse PA als auch zur Zentralachse 3A der Adapterplatte 3 verläuft.
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Während die Adapterplatte 3 an der Halterung 20 befestigt ist, wird die Winkelposition der Taststiftverlängerung 6 um die Zentralachse 3A eingestellt. Das Einstellen kann durch Lösen der Stellschrauben 3C, Drehen der Taststiftverlängerung 6 (zusammen mit weiteren Elementen des Taststiftaufbaus) im Verhältnis zur Adapterplatte 3 um Zentralachse 3A zu einer gewählten Winkeleinstellposition und anschließendes Festziehen der Stellschrauben 3C zum Fixieren der Taststiftverlängerung 6 in der gewählten Winkeleinstellposition durchgeführt werden. Die Halterung 20 wird dann im Verhältnis zu einer ebenen Fläche, zum Beispiel der horizontalen Oberfläche 39 einer Granittafel so eingestellt, dass die Zentralachse 3A der Adapterplatte 3 parallel zu einer durch ebene Fläche 39 definierten planen Oberfläche verläuft. Um ein Auslenken der Taststiftverlängerung 6 aus Messtasterachse PA aufgrund von Schwerkraft zu vermeiden, kann die Halterung 20 auf ihrer Seite auf der ebenen Fläche 39 so eingestellt werden, dass die Messtasterachse PA im Wesentlichen vertikal verläuft, wie in den 8A und 8B dargestellt.
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Die Winkelausrichtung der Taststiftverlängerung 6 wird nun beurteilt, indem das Ausmaß ermittelt wird, in dem die Kalibrierachse CA parallel zur planen Oberfläche der ebenen Fläche 39 verläuft. Wie in den 8A und 8B zu sehen, kann eine gegen die ebene Fläche 39 platzierte Messuhr 41 verwendet werden, um zu überprüfen, inwieweit die Kalibrierachse parallel zur durch die ebene Fläche 39 definierten planen Oberfläche verläuft. Insbesondere wird ein Kontaktpunkt 43 auf dem Kolben der Messuhr 41 nacheinander mit einem ersten Punkt in einem distalen Endbereich der ersten seitlichen Verlängerung 35 (siehe 8A) und mit einem zweiten Punkt in einem distalen Endbereich der zweiten seitlichen Verlängerung 37 (siehe 8B) kontaktiert. Während der Kontaktpunkt 43 mit der ersten seitlichen Verlängerung 35 verbunden ist, ermittelt die Messuhr einen ersten Abstand von der planen Oberfläche der ebenen Fläche 39 zur Oberseite der ersten seitlichen Verlängerung. Auf ähnliche Weise ermittelt die Messuhr einen zweiten Abstand von der planen Oberfläche der ebenen Fläche 39 zur Oberseite der zweiten seitlichen Verlängerung, während Kontaktpunkt 43 mit der zweiten seitlichen Verlängerung 35 verbunden ist. Die Messuhr 41 kann, während Kontaktpunkt 43 mit der ersten seitlichen Verlängerung 35 verbunden wird, durch Drehen der Einfassung der Messuhr „auf Null gestellt“ werden, wodurch die Messuhr direkt einen Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Abstand anzeigt, wenn Kontaktpunkt 43 mit der zweiten seitlichen Verlängerung 37 verbunden wird. Wenn sich der erste und zweite Abstand um mehr als einen vorgegebenen akzeptablen Wert unterscheiden, liegt sich die Kalibrierachse CA nicht ausreichend parallel zu der planen Oberfläche der ebenen Fläche 39 und die Winkelausrichtung der Taststiftverlängerung 6 ist somit noch nicht akzeptabel. In diesem Fall werden die Schritte zur Einstellung der Winkelposition der Taststiftverlängerung 6 um Zentralachse 3A, während die Adapterplatte an der Halterung 20 befestigt ist, die Schritte zur Einstellung der Halterung 20 derartig im Verhältnis zur ebenen Fläche 39, dass die Zentralachse 3A parallel zu der durch die ebene Fläche 39 definierten planen Oberfläche verläuft, und die Schritte zur Ermittlung des Ausmaßes, in dem die Kalibrierachse CA parallel zu der planen Oberfläche verläuft, wiederholt, bis eine akzeptable Ausrichtung erzielt wird. Sobald eine Ausrichtung erreicht ist, können die seitlichen Verlängerungen 35 und 37 vom Taststiftaufbau losgelöst werden. Die Adapterplatte 3 mit dem verbundenen Taststiftaufbau kann dann aus dem Schraubstock 9 entfernt und an dem Messtasterkopf 2 befestigt werden. Die Ausrichtung der Taststiftverlängerung 6 kann durch Betätigen des CMM gemäß der Kalibriermethodik des Standes der Technik überprüft werden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschrieben.
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In dem vorstehend beschriebenen Verfahren werden zwei seitliche Verlängerungen 35, 37 zum Definieren der Kalibrierachse CA verwendet. Es ist jedoch denkbar, die Kalibrierachse CA mittels nur einer seitlichen Verlängerung zu definieren. In diesem Fall wird der Kontaktpunkt 43 der Messuhr 41 nacheinander mit mindestens zwei Punkten verbunden, die entlang der einzelnen seitlichen Verlängerung beabstandet sind, zum Beispiel an einem proximalen Endbereich nahe an Taststiftverlängerung 6 und an einem entgegengesetzten distalen Endbereich der seitlichen Verlängerung, um zu kontrollieren, inwieweit die Kalibrierachse CA parallel zu der durch die ebene Fläche 39 definierten planen Oberfläche verläuft.
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Weil die Ausrichtung von Messtasterkopf 2 im Verhältnis zur Tafeloberfläche 1 für jedes CMM aufgrund von Herstellungstoleranzen und Installationseinstellungen geringfügig unterschiedlich ist, ist es empfehlenswert, den Messtasterkopf 2 jedes CMM so einzustellen, dass die abgesetzt (d. h. außerhalb des CMM) durchgeführte axiale Ausrichtung des Taststiftaufbaus unter Verwendung der Halterung 20 in eine korrekte Ausrichtung des Taststiftaufbaus umgesetzt wird, wenn die Adapterplatte 3 und der verbundene Taststiftaufbau von der Halterung 20 zum eigentlichen CMM-Messtasterkopf 2 übertragen werden. Zum Einstellen des Messtasterkopfs 2 eines CMM wird eine Adapterplatte 3 mit einem Taststiftaufbau, der mittels der Halterung 20 ausgerichtet wurde, an dem CMM-Messtasterkopf 2 befestigt, und eine Kontrolle der Ausrichtung wird mit Hilfe eines Messstifts 10 durchgeführt, wie vorstehend im Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ beschrieben. Falls sich die Ausrichtung nicht innerhalb eines gewünschten Toleranzbereichs befindet, wird der Messtasterkopf 2 des CMM nachjustiert und die Kontrolle der Ausrichtung wird wiederholt, bis die Ausrichtung sich innerhalb des gewünschten Toleranzbereichs befindet. Sobald diese Anfangseinstellung durchgeführt wurde, stellen künftige mittels Halterung 20 abgesetzt ausgeführte Ausrichtungen des Taststiftaufbaus einen korrekt ausgerichteten Taststiftaufbau bereit, wenn die Adapterplatte 3 von der Halterung 20 zu dem entsprechenden CMM-Messtasterkopf 2 übertragen wird.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Durchführung der Ausrichtungsjustierung auf sehr viel effizientere Weise als die Kalibrierverfahren gemäß dem früheren Stand der Technik, ohne das CMM-Gerät während des Vorgangs in Anspruch zu nehmen. Die Adapterplatte 3 kann an der Halterung 20 befestigt bleiben, während die Stellschrauben 3C zur Korrektur der Ausrichtung gelöst und erneut angezogen werden. Die Ermittlung, inwieweit die Kalibrierachse CA parallel zu der planen Oberfläche verläuft, mit Hilfe einer Messuhr erfordert minimale Kenntnisse. Tatsächlich kann die Vorab-Ausrichtung von jemandem vorgenommen werden, der nicht für die Bedienung des CMM ausgebildet ist, während das CMM von einem qualifizierten Anwender zur Durchführung einer eigentlichen Aufgabe zur Koordinatenmessung betrieben wird.
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Die Erfindung wurde zwar im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, die detaillierte Beschreibung soll jedoch keinesfalls den Umfang der Erfindung auf die besonderen hier dargestellten Formen beschränken. Die Erfindung soll derartige Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der beschriebenen Ausführungsform abdecken, die in den Umfang der Erfindung mit einzuschließen sind.
