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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechseleinrichtung zur auswechselbaren Aufnahme eines Sensors, Tastelements oder Werkzeugs an einer Maschine oder an einem Maschinenteil und insbesondere an einem Koordinatenmessgerät sowie ein entsprechendes Koordinatenmessgerät.
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STAND DER TECHNIK
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Bei Koordinatenmessgeräten, die zur Vermessung von Bauteilen oder dergleichen dienen, müssen Sensoren, Tastelemente oder dergleichen zur Anpassung an unterschiedliche Messbedingungen häufig gewechselt werden, sodass hierzu automatische Wechseleinrichtungen eingesetzt werden, um ein schnelles Wechseln von entsprechenden Tastelementen oder Sensoren ohne großen Aufwand zu ermöglichen. Ähnliches gilt auch für andere Maschinen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen, bei denen ebenfalls Werkzeuge häufig gewechselt werden müssen.
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Neben dem schnellen und einfachen Wechseln des Werkzeugs oder eines Tastelements bei geringem Aufwand ist es bei Koordinatenmessgeräten besonders wichtig, dass eine exakte Positionierung des gewechselten Tastelements oder Sensors möglich ist, um eine Neukalibrierung des ausgewechselten Tastelements oder Sensors zu vermeiden.
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Darüber hinaus ist es für derartige automatisierte Wechselvorrichtung erforderlich, eine Sicherungseinrichtung vorzusehen, mit der ein unbeabsichtigtes Lösen des Werkzeugs bzw. Tastelements, das für den automatisierten Wechsel erforderlich ist, vermieden werden kann. Gleichzeitig soll zudem eine Kollisionsschutzvorrichtung verhindern, dass im Fall einer Fehlbedienung durch die Kollision des Werkzeugs oder Tastelements mit einem zu bearbeitenden oder zu untersuchenden Bauteil durch Übertragung hoher Kräfte Schäden am Bauteil und/oder am Werkzeug bzw. der das Werkzeug tragenden Maschine entstehen.
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Entsprechend sind im Stand der Technik bereits Wechseleinrichtungen vorgeschlagen worden, die den oben genannten Anforderungen gerecht werden sollen. Ein Beispiel hierfür ist in der
WO 2007/ 031 218 A1 gegeben, die eine Wechseleinrichtung eines Koordinatenmessgeräts beschreibt, bei dem eine Lagerkomponente mit einem Lager und eine Gegenlagerkomponente mit einem Gegenlager über eine Spanneinrichtung aneinander gehalten werden. Lager und Gegenlager bilden bei dieser Einrichtung eine Drei - Punkt - Lagerung für eine exakte Positionierung und die Lagerkomponente oder Gegenlagerkomponente können ein Tastelement oder einen Sensor darstellen bzw. aufweisen, während die entsprechend andere Komponente (also Gegenlagerkomponente oder Lagerkomponente) an der Maschine vorgesehen sein kann. Die Spanneinrichtung kann durch eine Magnetanordnung oder ein Vakuumsaugsystem gebildet sein, welches Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente gegeneinander hält, sodass Lager und Gegenlager fest ineinander greifen.
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Die in der
WO 2007/ 031 218 A1 beschriebene Wechseleinrichtung weist eine Sicherungseinrichtung auf, sodass die aneinander gelagerten Komponenten (Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente) im Falle des unbeabsichtigten Lösens der Spanneinrichtung, die die beiden Komponenten aneinander hält, nicht voneinander gelöst werden können. Hierzu wird ein Zapfen, der an einer der Komponenten angeordnet ist, durch einen Verriegelungsschieber formschlüssig in einer Aufnahme gehalten, die an der entsprechend anderen Komponente vorgesehen ist. Für den Fall einer Kollision des Werkzeugs bzw. Tastelements mit einem Bauteil ist der Zapfen trennbar von der entsprechenden Komponente in einem Zapfenlager gehalten, um ein Trennen von Lager und Gegenlager zu ermöglichen, ohne die Sicherungseinrichtung öffnen zu müssen. Um zu vermeiden, dass in diesem Fall die aus der Lagerung gelöste Komponente von der Koordinatenmessmaschine herabfällt, ist eine Fangvorrichtung vorgesehen.
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Die Fangvorrichtung umfasst ein Seil, welches einerseits am Zapfen angeordnet ist und andererseits in einer Federeinrichtung aufgenommen ist, die sich gegen das Zapfenlager abstützt und eine Spiralfeder aufweist, mit der der Zapfen über das Seil in das konische Zapfenlager vorgespannt ist. Löst sich nun der Zapfen im Kollisionsfall aus dem Zapfenlager, wird die Spiralfeder komprimiert und die entsprechende Komponente mit dem daran angeordneten Lager oder Gegenlager kann sich so weit von dem entsprechenden Gegenteil lösen, bis die Spiralfeder komplett komprimiert ist. Kommt es zu einer weiteren Belastung kann bei Überschreiten der Zugkraft das entsprechende Seil reißen und das Tastelement oder ein Werkzeug können von der Maschine komplett getrennt werden und herunterfallen. Wird jedoch eine zu hohe elastische Verspannung des Seils der Fangeinrichtung eingestellt, so schnellt die losgelöste Komponente nach dem Wegfall der trennenden Kraft zurück und kann die Gegenkomponente beschädigen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Wechseleinrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, ein automatisches Ankoppeln und Lösen eines Sensors, Tastelements oder Werkzeugs an eine Maschine oder ein Maschinenelement zu bewirken, wobei gleichzeitig eine Sicherung des Sensors oder Werkzeugs gegen unbeabsichtigtes Lösen und eine Kollisionsschutzvorrichtung gegeben sein sollen, die eine Beschädigung eines Bauteils oder des Werkzeugs bzw. der entsprechenden Maschine verhindert, wenn es zu einer unbeabsichtigten Kollision mit den zu bearbeitenden oder zu untersuchenden Bauteilen kommt. Dabei soll sichergestellt werden, dass im Kollisionsfall möglichst keine dauerhaften Beschädigungen auftreten, sodass die entsprechenden Vorrichtungen durch einfache Rücksetzung in den Betriebszustand weiter betrieben werden können. Insbesondere soll es auch bei starken Kollisionen mit hohen auftretenden Kräften nicht zu einem Herabfallen des Sensors, Tastelements oder Werkzeugs kommen. Insgesamt sollen die Vorrichtung und der Betrieb einfach und zuverlässig sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wechseleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Wechseleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung schlägt in Weiterentwicklung der Wechseleinrichtung der
WO 2007/ 031 218 A1 , deren Offenbarungsgehalt durch Verweis vollständig hierin mit aufgenommen wird, zum einen vor, bei einer Sicherungseinrichtung für eine Wechseleinrichtung, die eine Kollisionsschutzvorrichtung mit einer Fangeinrichtung aufweist eine sogenannte Durchrutschkupplung vorzusehen, die ein eine Durchrutschöffnung definierendes erstes Kupplungselement und ein durch die Durchrutschöffnung nach Überwindung einer Gegenkraft hindurchgehendes zweites Kupplungselement aufweist. Mit einer derartigen Durchrutschkupplung ist sichergestellt, dass nach dem Auftreten eines Kollisionsfalls eine Trennung von Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente bzw. Lager und Gegenlager in der Weise möglich ist, dass keine Beschädigung der Wechseleinrichtung bzw. eines Bauteils oder der gesamten Maschine erfolgt, da nach dem Durchrutschen des zweiten Kupplungselements durch das erste Kupplungselement der Durchrutschkupplung die bei der Trennung der mit der Durchrutschkupplung gesicherten Komponenten sich aufbauenden Kräfte abgebaut sind und kein elastisches Zurückspringen der voneinander getrennten Komponenten mehr möglich ist. Gleichzeitig kann jedoch eine entsprechende Durchrutschkupplung in einfacher Weise wieder in den Ausgangsbetriebszustand versetzt werden, ohne dass dauerhafte Schäden zu beseitigen wären.
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Darüber hinaus schlägt die Erfindung nach einem zweiten Aspekt, für den unabhängig vom ersten Aspekt der Erfindung und in Kombination mit diesem Aspekt der Erfindung Schutz begehrt wird, vor, eine Fangeinrichtung mehrstufig auszubilden, sodass sich in der ersten Stufe Lager und Gegenlager bis zu einem ersten Abstand voneinander lösen können und dass nach Erreichen eines ersten maximalen Abstands von Lager und Gegenlager sich in einer zweiten Stufe Lager und Gegenlager durch Überwindung einer Kraftschwelle bis zumindest einem zweiten Abstand voneinander trennen können, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist. Bei einem derartigen zweistufigen Aufbau kann ebenfalls berücksichtigt werden, dass bei unterschiedlich auftretenden Kräften während des Trennungsvorgangs von Lager und Gegenlager unterschiedliche Maßnahmen zur Behandlung des Kollisionsfalls erforderlich sind. Beispielsweise kann bei einer zweistufigen Fangeinrichtung die erste Stufe so ausgebildet sein, dass ähnlich der Wechseleinrichtung bzw. Fangeinrichtung aus der
WO 2007/ 031 218 A1 eine Trennung entgegen einer elastischen Kraft ermöglicht wird, wobei nach Wegfall der die Trennung bewirkenden Kräfte Lager und Gegenlager bzw. Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente automatisch durch die elastische Rückstellkraft in ihre ursprüngliche Position zurückkehren können. Die zweite Stufe einer mehrstufigen Fangeinrichtung kann dann entsprechend so ausgebildet sein, dass nach Überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle keine elastische Verformung der Fangeinrichtung bzw. von Teilen davon, insbesondere eines in der Fangvorrichtung verwendeten Seils, mehr gegeben ist und somit die getrennten Teile, wie Lager und Gegenlager bzw. Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente nicht mehr in die ursprüngliche Position zurückkehren, um beispielsweise Beschädigungen durch elastisches Zurückschnellen zu vermeiden. Lager und Gegenlager bzw. Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente sind dann nur noch lose über die Fangvorrichtung, z.B. ein entsprechendes Seil miteinander verbunden. Zur Verwirklichung der zweiten Stufe der Fangeinrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise die oben beschriebene Durchrutschkupplung einsetzen, die also beim Überschreiten einer Kraftschwelle ausgelöst wird.
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Die Spannvorrichtung der Wechseleinrichtung zum Zusammenhalten von Lager und Gegenlager bzw. Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente kann wiederum durch eine Vakuumsaugeinrichtung oder eine Magnetanordnung mit insbesondere einer Permanentmagnet - Elektromagnet - Kombination.
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Die Fangeinrichtung kann ein Seil umfassen, welches Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente verbindet. Unter Seil wird hierbei jede Art einer seilartigen Verbindung verstanden, auch wenn ein entsprechendes Element nicht einer engen Definition eines Seils entspricht, sodass auch andersartige seilartige Elemente, wie Schnüre, Fäden, Kettenelemente und dergleichen darunter zu verstehen sind.
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Die Sicherungseinrichtung kann einen Zapfen umfassen, der in einem Zapfenlager in einer der Komponenten aus Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente lösbar gehalten ist und der in eine Aufnahme der entsprechenden anderen Komponente eingreift, um dort mittels eines Sperrelements formschlüssig gehalten zu werden, welches zwischen einer Sperrstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar ist.
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Das Seil, welches die Lagerkomponente und die Gegenlagerkomponente verbindet und im Kollisionsfall aneinander hält, kann mit einem Ende im oder am Zapfen befestigt sein und mit dem anderen Ende in der das Zapfenlager aufweisenden Komponente, vorzugsweise in oder an dem zweiten Kupplungselement einer Durchrutschkupplung befestigt sein.
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Das Seil kann selbst elastisch ausgebildet sein, sodass bereits mittels des Seils eine vorgespannte Lagerung des Zapfens im Zapfenlager und durch elastische Verformung des Seils eine Lösen des Zapfens aus dem Zapfenlager und somit des Lagers vom Gegenlager ermöglicht wird. Sobald die elastische Dehnung einen bestimmten Wert erreicht, bei dem die aufgebrachte Kraft den Schwellwert der Durchrutschkupplung übersteigt, kann die Durchrutschkupplung aktiviert werden, sodass eine weitere Entfernung von Lager und Gegenlager bzw. Lagerkomponente und Gegenlagerkomponente ermöglicht wird. Bei dieser Ausführungsvariante ersetzt das elastische Seil die Federeinrichtung der aus der
WO 2007/ 031 218 A1 bekannten Fangvorrichtung für die erste Stufe der Fangvorrichtung und die oben beschriebene Durchrutschkupplung stellt die zweite Stufe der Fangvorrichtung dar. Bei einer nicht elastischen Ausbildung des Seils kann eine einstufige Fangvorrichtung nur mit einer Durchrutschkupplung verwirklicht sein, wie sie oben beschrieben worden ist.
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Als elastisch kann ein Seil angesehen werden, welches eine elastische Dehnung von mehr als 5 %, insbesondere mehr als 10 % und insbesondere mehr als 20 % ermöglicht.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Fangeinrichtung jedoch eine Federeinrichtung aufweisen. Hierzu kann eine Buchse vorgesehen sein, in der das erste Kupplungselement der Durchrutschkupplung verschiebbar aufgenommen sein kann und wobei die Fangeinrichtung ein Federelement aufweisen kann, mit dem das erste Kupplungselement in einer Stellung vorgespannt ist, die von der zu koppelnden Komponente entfernt ist. Dadurch kann über das Federelement, welches das erste Kupplungselement vorspannt, der Zapfen der Sicherungseinrichtung in das Zapfenlager vorgespannt werden und es kann ein Federweg bereitgestellt werden, der im Kollisionsfall die Entfernung von Lager und Gegenlager ermöglicht.
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Die Buchse kann an dem einem Ende, in dessen Richtung im Kollisionsfall das erste Kupplungselement gezogen wird, eine Öffnung aufweisen, die so ausgebildet ist, dass weder das erste noch das zweite Kupplungselement hindurchpassen, sodass nach Auslösung der Durchrutschkupplung das zweite Kupplungselement in der Buchse zurückgehalten wird.
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Die Durchrutschkupplung kann so ausgebildet sein, dass erstes und/oder zweites Kupplungselement einen elastisch ausgebildeten Körper aufweisen und/oder selbst zumindest teilweise elastisch ausgebildet sind oder ein elastischer Körper zwischen erstem und zweitem Kupplungselement angeordnet ist, sodass bei Überschreiten einer Kraftschwelle durch eine elastische Verformung quer zur einer Bewegungsrichtung des zweiten Kupplungselements durch das erste Kupplungselement das zweite Kupplungselement durch das erste Kupplungselement passt. Die Elastizität kann ähnlich wie beim elastischen Seil definiert werden.
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Die Durchrutschöffnung des ersten Kupplungselements kann verschiedene Formen aufweisen und insbesondere kreisrund sein. Entsprechend kann als elastischer Körper ein Ringkörper vorgesehen werden.
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Figurenliste
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Die beigefügten Figuren zeigen in rein schematischer Weise in
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Koordinatenmessgeräts in Portalbauweise mit an der Pinole des Koordinatenmessgeräts über eine Wechseleinrichtung aufgenommene Dreh - Schwenkeinrichtung und an der Dreh - Schwenkeinrichtung einen über einen weiteren Wechseleinrichtung aufgenommenen Sensor,
- 2 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Wechseleinrichtung im Normalbetrieb,
- 3 eine Querschnittsansicht eines Teils der Wechseleinrichtung nach einer gewaltsamen Trennung im Zustand des Einsatzes der ersten Stufe der Fangeinrichtung und in
- 4 eine Querschnittsansicht der Wechseleinrichtung aus 2 nach gewaltsamer Trennung im Zustand der zweiten Stufe der Fangeinrichtung.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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In der 1 ist mit 1 ein Koordinatenmessgerät in Portalbauweise bezeichnet. Das Koordinatenmessgerät weist eine Granitplatte 1 auf, an der Führungen 2, 3 vorgesehen sind, entlang derer das Messportal mit seinen Schlitten 4, 5 in einer Richtung computergesteuert verfahrbar ist. Auf dem Schlitten 4, 5 ist über zwei Vertikalstützen 6, 7 die Traverse 8 aufgenommen. An der Traverse 8 wiederum ist der Querschlitten 9 aufgenommen, der längs der Traverse und damit senkrecht zur Richtung der Führungen 2, 3 ebenfalls computergesteuert verfahrbar ist. Am Querschlitten 9 ist die Pinole 10 in der Vertikalen verfahrbar aufgenommen. Über eine Maschinensteuerung 20 mit Steuerungsrechner, Mikroprozessoren, Bedienfeld 21 und Monitor 22 wird die gesamte Maschine und die Bewegung der Pinole 10 in den drei zu einander senkrechten Raumrichtungen gesteuert.
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An der Pinole 10 ist über eine erste Wechseleinrichtung 11 eine Dreh - Schwenkeinrichtung 12, 13, 14 aufgenommen. Die Dreh - Schwenkeinrichtung ermöglicht einerseits computergesteuerte Drehungen in einer zur Achse der Pinole 10 (Vertikalen) parallelen Achse um die Horizontalebene 18 und um eine zur Achse der Pinole 10 senkrechte Achse in der vertikalen Drehebene 19. Die Dreh - Schwenkeinrichtung kann dabei eine sogenannte kontinuierliche Dreh - Schwenkeinrichtung sein, die Drehbewegungen in den beiden Drehebenen 18, 19 um beliebige oder nahezu beliebige Drehwinkel ermöglicht, oder als sogenanntes rastendes Drehschwenkgelenk ausgebildet sein, bei dem die Drehbewegungen nur um fest vorgegebene Winkelinkremente möglich sind. Über eine zweite Wechseleinrichtung 15 ist an der Dreh - Schwenkeinrichtung ein Sensor 16 mit daran aufgenommenem Taststift 17 aufgenommenen. Über die Dreh - Schwenkeinrichtung kann der Sensor 16 beliebig im Raum orientiert werden, je nachdem wie es die Messaufgabe gerade erfordert. Der Taststift 17 selbst kann wiederum über eine weitere Wechseleinrichtung am Sensor aufgenommen sein.
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Die 2 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wechseleinrichtung 30 mit einer Lagerkomponente 33 und einer Gegenlagerkomponente 34, die über eine Drei - Punkt - Lagerung gelagert sind. Das Drei - Punkt - Lager weist mehrere in Umfangsrichtung um 120° beabstandete Lagerelementpaare 31, 32 auf. Die Lagerelementpaare können beispielsweise durch Kugeln 31 und eine Kugelaufnahme bildende Zylinderpaare 32 gebildet sein.
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Die Lagerkomponente 33 und die Gegenlagerkomponente 34, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise das Tastelement, ein Sensor oder dergleichen sein oder umfassen kann, werden über eine Spanneinrichtung über die Drei - Punkt - Lagerung mit den Lagerelementen 31, 32 aneinander gehalten, wobei die Spanneinrichtung im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Kombination aus einer Magnetvorrichtung 35 und einer Metallplatte 36 gebildet ist, wobei durch die Magnetvorrichtung 35 die Metallplatte 36 in Richtung der Magnetvorrichtung 35 gezogen wird, sodass die Lagerelemente 31, 32 fest aneinander anliegen.
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Die Magnetvorrichtung 35 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Permanentmagnet - Elektromagnet - Kombination gebildet, sodass durch entsprechendes Schalten des Elektromagneten die Haltekraft der Spanneinrichtung verändert werden kann, um die Gegenlagerkomponente 34 von der Lagerkomponente 33 trennen zu können. Zum Lösen der Gegenlagerkomponente 34 kann der Elektromagnet der Permanentmagnet - Elektromagnet - Kombination so betrieben werden, dass dieser der Magnetkraft des Permanentmagneten entgegenwirkt, um so die anziehende Kraft auf die Metallplatte 36 zu reduzieren bzw. zu beseitigen. Darüber hinaus kann der Elektromagnet so betrieben werden, dass die magnetische Kraft des Permanentmagneten verstärkt wird, um beispielsweise die Gegenlagerkomponente 34 an der Lagerkomponente 33 anzuschließen, also die Gegenlagerkomponente 34 aufzunehmen. Im Normalbetrieb kann auf einen Betrieb des Elektromagneten verzichtet werden, da dann die Gegenlagerkomponente 34 alleine durch den Permanentmagneten gehalten werden kann.
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Um ein unbeabsichtigtes Lösen der Gegenlagerkomponente 34 von der Lagerkomponente 33 zu verhindern, weist die in 2 gezeigte Wechseleinrichtung eine Sicherungseinrichtung auf, die einen Sperrschieber 38 umfasst, der über eine Spiralfeder 44 in eine Sicherungsstellung d. h. geschlossene Stellung vorgespannt ist. Der Sperrschieber 38 wirkt mit einem Zapfen 37 zusammen, der an der Lagerkomponente 33 gehalten ist und eine Nut 45 aufweist, die der Sperrschieber 38 hintergreifen kann, um so den Zapfen 37 daran zu hindern, sich aus einer Aufnahme 46 in der Gegenlagerkomponente 34 zu bewegen. Damit kann ein Wechseln bzw. Loslösen der Gegenlagerkomponente 34 durch das entsprechende Schalten des Elektromagneten in der Magnetvorrichtung 35 nur dann erfolgen, wenn der Sperrschieber 38 in einer geöffneten Stellung ist, um den Zapfen 37 in der Aufnahme 46 der Gegenlagerkomponente 34 freizugeben.
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Um jedoch zusätzlich eine Kollisionsschutzvorrichtung bereitzustellen, mit der verhindert wird, dass beispielsweise ein Sensor oder Tastelement einer Koordinatenmessanlage bei einer Kollision mit einem zu vermessenden Gegenstand durch zu hohe Krafteinwirkung beschädigt wird, ist der Zapfen 37 mit seinem spitz zulaufenden Ende 47 in einem konisch geformten Sitz 48 der Lagerkomponente 33 lösbar aufgenommen, sodass bei einem gewaltsamen Einwirken auf die Gegenlagerkomponente 34 der Zapfen 37 aus dem konischen Sitz 48 der Lagerkomponente 33 gelöst werden kann. Der Zapfen 37 wird über ein Seil 39 in der Lagerkomponente 33 gehalten, wobei ein Ende des Seils 39 an dem Zapfen 37 angeordnet ist und das andere Ende des Seils 39 in einem zweiten Kupplungselement 41 einer Durchrutschkupplung gehalten ist, die nachfolgend genauer beschrieben werden wird.
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Die Durchrutschkupplung weist ein erstes Kupplungselement 40 auf, welches eine Durchrutschöffnung 50 definiert, durch welche ein zweites Kupplungselement 41 nach Überschreiten einer Kraftschwelle hindurchpasst. Die Kraftschwelle wird durch einen elastischen Ringkörper 49 bereitgestellt, der bei der Durchrutschkupplung der 2 zwischen dem ersten Kupplungselement 40 und dem zweiten Kupplungselement 41 angeordnet ist und im entspannten Zustand die Öffnungsweite der Durchrutschöffnung 50 des ersten Kupplungselements 40 soweit verringert, dass ohne Kraftaufbringung das zweite Kupplungselement 41 nicht durch den elastischen Ringkörper 49 hindurch gelangt. Erst wenn auf das zweite Kupplungselement 41 eine ausreichend große Kraft ausgeübt wird, wird der elastische Ringkörper 41 aufgeweitet, sodass das zweite Kupplungselement 41 durch den elastischen Ringkörper 49 und die Durchrutschöffnung 50 des ersten Kupplungselements 40 passt. Um die Aufweitung des elastischen Ringkörpers 49 bei einer Kraftaufbringung auf das zweite Kupplungselement 41 zu verbessern, weist das zweite Kupplungselement 41 eine umlaufende Schrägfläche auf, die das Eindringen des zweiten Kupplungselements in den elastischen Ringkörper 49 erleichtert.
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Das erste Kupplungselement der Durchrutschkupplung ist in einer Buchse 42 verschiebbar gelagert, wobei über eine Spiralfeder 43 das erste Kupplungselement 40 in einer Stellung vorgespannt ist, bei der das erste Kupplungselement 40 von dem Ende 51 der Buchse 42, die der Gegenlagerkomponente 34 zugewandt ist, entfernt ist.
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Durch die Spiralfeder 43, mit der das erste Kupplungselement 40 vorgespannt wird, wird der Zapfen 37 über das zweite Kupplungselement 41 und das Seil 39 in dem konischen Sitz 48 gehalten und entsprechend in Richtung des Sitzes 48 vorgespannt.
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Die Funktionsweise der in 2 gezeigten Wechseleinrichtung ist so, dass im Normalbetrieb bei aufgenommener Gegenlagerkomponente 34 die Lagerkomponente 33 und die Gegenlagerkomponente 34 lediglich über die Dreipunktlagerung mit den Lagerelementen 31, 32 aneinander gehalten werden, um eine eindeutige, reproduzierbare und präzise Lagerung zu gewährleisten. Der Zapfen 37 ist mit Spiel gegenüber der Aufnahme 46 in dieser angeordnet und auch der Sperrschieber 38 bewirkt lediglich eine formschlüssige Sperre gegenüber dem Zapfen 37 ohne irgendwelche Quer- oder Klemmkräfte auszuüben, die eine exakte Lagerung von Lagerkomponente 33 und Gegenlagerkomponente 34 verhindern könnten.
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Zum Lösen der Gegenlagerkomponente 34 von der Lagerkomponente 33 wird der Sperrschieber 38 in eine geöffnete Stellung bewegt, sodass der Zapfen 37 aus der Aufnahme 46 herausbewegt werden kann. Gleichzeitig wird der Elektromagnet der Magnetvorrichtung 35 so betrieben, dass der Magnetkraft des Permanentmagneten entgegen gewirkt wird, sodass sich die Gegenlagerkomponente 34 von der Lagerkomponente 33 lösen kann.
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Umgekehrt wird beim Aufnehmen der Gegenlagerkomponente 34 der Elektromagnet so betrieben, dass die Magnetkraft des Permanentmagneten verstärkt wird, sodass die Metallplatte 36 in Richtung der Magnetvorrichtung 35 gezogen wird. Der Sperrschieber 38 wird manuell oder durch eine geeignete Vorrichtung entgegen der Federkraft der Spiralfeder 44 zur Seite bewegt, sodass der Zapfen 37 in eine Öffnung des Sperrschiebers 38 gelangen kann. Dadurch kann der Zapfen 37 in die Aufnahme 46 der Gegenlagerkomponente 34 eingreifen und die Lagerelemente 31, 32 der Dreipunktlagerung können in Kontakt zueinander gelangen, um die Drei - Punkt - Lagerung herzustellen.
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Kommt es beim Betrieb des Koordinatenmessgeräts zu einer Kollision zwischen dem Tastelement, das an der Gegenlagerkomponente 34 angeordnet ist, und einem zu vermessenden Bauteil, so kann die Gegenlagerkomponente 34 entgegen der Magnetkraft der Magnetvorrichtung 35 von der Lagerkomponente 33 gelöst werden, wobei gleichzeitig der Zapfen 37 sich aus dem konischen Sitz 48 löst. Hierzu wird die Spiralfeder 43 komprimiert und die Durchrutschkupplung wird in der Buchse 42 über das Seil 39 nach unten gezogen. Diese Situation ist in der 3 dargestellt, wobei in dieser Figur auf eine Darstellung der Gegenlagerkomponente 34 aus Gründen der Einfachheit verzichtet worden ist.
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Die Lagerelemente 31, 32 der Drei - Punktlagerung bzw. die Lagerkomponente 33 und die Gegenlagerkomponente 34 können nunmehr um den Weg S1 voneinander wegbewegt werden, den die Spiralfeder 43 komprimiert werden kann. Kommt es zu einer weiteren Entfernung von Lager und Gegenlager bzw. Lagerkomponente 33 und Gegenlagerkomponente 34 und wird somit durch das Seil 39 weiterhin eine Zugkraft ausgeübt, so kommt es zu einer Aktivierung der Durchrutschkupplung, wenn die durch das Seil 39 ausgeübte Zugkraft einen entsprechenden Grenzwert bzw. Schwellwert überschreitet. Diese Situation ist in der 4 dargestellt. Durch das Durchrutschen des zweiten Kupplungselements 41 durch den elastischen Ringkörper 49 und die Öffnung 50 des ersten Kupplungselements, kommt es zu einer Entspannung der Spiralfeder 43, sodass die Durchrutschkupplung mit dem ersten Kupplungselement 40 und dem elastischen Ringkörper 49 in ihre Ausgangsposition zurück bewegt wird, während das zweite Kupplungselement 41 innerhalb der Spiralfeder 43 und der Buchse 42 bis an das Ende 51 der Buchse 42 bewegt wird, welches der Gegenlagerkomponente 34 zugewandt ist, sodass sich die Lagerkomponente 33 und die Gegenlagerkomponente 34 nunmehr um den Weg S2 voneinander weg bewegen können. An diesem Buchsenende 51 ist eine Buchsenöffnung 52 vorgesehen, die so dimensioniert ist, dass das zweite Kupplungselement 41 nicht durch dieses hindurch gelangen kann, sodass weiterhin eine Verbindung zwischen der Lagerkomponente 33 und der Gegenlagerkomponente 34 über das zweite Kupplungselement 41, das Seil 39 und den Zapfen 37 gegeben ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Gegenlagerkomponente 34 sich nicht vollständig von der Lagerkomponente 33 lösen und herunterfallen kann. Gleichzeitig ist das Seil 39 nicht mehr gespannt bzw. nur noch durch die Gewichtskraft der Gegenlagerkomponente 34 oder wenn sich Lagerkomponente 33 und die Gegenlagerkomponente 34 mehr als um den Weg S2 voneinander weg bewegt haben sollten. Dadurch kann eine übermäßige Belastung des Seils 39 vermieden und ein mögliches Reißen des Seils 39 verhindert werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele deutlich beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern das Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass andersartige Kombinationen von Merkmalen oder das Weglassen einzelner Merkmale möglich ist, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Granitplatte
- 2
- Führung
- 3
- Führung
- 4
- Schlitten
- 5
- Schlitten
- 6
- Vertikalstütze
- 7
- Vertikalstütze
- 8
- Traverse
- 9
- Querschlitten
- 10
- Pinole
- 11
- Wechseleinrichtung
- 12
- Dreh - Schwenkeinrichtung
- 13
- Dreh - Schwenkeinrichtung
- 14
- Dreh - Schwenkeinrichtung
- 15
- Wechseleinrichtung
- 16
- Sensor
- 17
- Taststift
- 18
- horizontale Drehebene
- 19
- vertikale Drehebene
- 20
- Maschinensteuerung
- 21
- Bedienfeld
- 22
- Monitor
- 30
- Wechseleinrichtung
- 31
- Lagerelement
- 32
- Lagerelement
- 33
- Lagerkomponente
- 34
- Gegenlagerkomponente
- 35
- Magnetvorrichtung
- 36
- Metallplatte
- 37
- Zapfen
- 38
- Sperrschieber
- 39
- Seil
- 40
- erstes Kupplungselement
- 41
- zweites Kupplungselement
- 42
- Buchse
- 43
- Spiralfeder
- 44
- Spiralfeder
- 45
- Nut
- 46
- Aufnahme
- 47
- spitz zulaufendes Ende
- 48
- konisch geformter Sitz
- 49
- elastischer Ringkörper
- 50
- Durchrutschöffnung
- 51
- Buchsenende
- 52
- Buchsenöffnung
