DE102016118572A1

DE102016118572A1 - Drehtisch für ein koordinatenmessgerät

Info

Publication number: DE102016118572A1
Application number: DE102016118572.8A
Authority: DE
Inventors: Rainer Sagemüller; Christian Bayer
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2036-10-01
Also published as: CN107883905A; US20180094923A1; US11391566B2; DE102016118572B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehtisch für ein Koordinatenmessgerät zur Aufnahme und Lagerung eines zu vermessenden Werkstücks mit einem drehbaren Drehtischgrundkörper und einem an dem drehbaren Drehtischgrundkörper angeordneten Spannfutter (11) mit einer Spannfutteraufnahme zur Aufnahme des zu vermessenden Werkstücks, wobei der Drehtisch (9) weiterhin mindestens ein außerhalb der Spannfutteraufnahme angeordnetes Normal (14) und/oder mindestens ein zusätzlich zur Spannfutteraufnahme vorgesehenes Befestigungsmittel (13) für ein Normal aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Koordinatenmessgerät mit einem entsprechenden Drehtisch.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehtisch für ein Koordinatenmessgerät sowie ein Koordinatenmessgerät mit einem Drehtisch.
STAND DER TECHNIK
Koordinatenmessgeräte werden zur Vermessung von Bauteilen eingesetzt und weisen eine Werkstückhalterung zur Lagerung eines zu vermessenden Werkstücks bzw. Bauteils auf. Die Werkstückhalterung ist üblicherweise an einer Basis des Koordinatenmessgeräts fest angebracht oder bezüglich der Basis um eine Drehachse drehbar gelagert. Üblicherweise weisen Koordinatenmessgeräte einen in drei Raumrichtungen verfahrbaren Tastkopf mit einem Tastelement zum Antasten des Bauteils auf, sodass durch die Kontaktierung des Werkstücks bzw. Bauteils dieses vermessen werden kann. Der Tastkopf eines derartigen Koordinatenmessgeräts kann entsprechend eines kartesischen XYZ-Koordinatensystems entlang von drei unabhängigen Raumrichtungen X, Y und Z verfahren werden, um so jeden beliebigen Ort innerhalb eines Messraums erreichen zu können.
Ist an dem Koordinatenmessgerät ein Drehtisch zur Lagerung des Werkstücks bzw. Bauteils vorgesehen, so kann zusätzlich das zu vermessende Bauteil in verschiedenen Positionen gedreht werden. Hierzu weist der Drehtisch einen drehbaren Drehtischgrundkörper zur Aufnahme des Werkstücks auf, der um eine Drehtischdrehachse drehbar ist. Bei einer drehbaren Lagerung des Werkstücks müssen jedoch die Messwerte, die bezüglich des kartesischen XYZ-Koordinatensystems des Koordinatenmessgeräts erfasst werden, in ein Koordinatensystem des Werkstücks, das sich mit der Drehachse dreht, umgerechnet werden. Entsprechend ist es für eine exakte Vermessung des Bauteils erforderlich, dass die Position und Orientierung der Drehtischachse in Bezug auf das Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts genau bekannt ist. Entsprechend ist in der DIN EN ISO 10360-3 für Koordinatenmessgeräte mit zusätzlichen Drehachsen bereits das Einmessen der Drehachse vorgesehen, d.h. die Bestimmung der Position und Orientierung der Drehtischachse in Bezug auf das Koordinatensystem des Koordinatenmessgeräts.
Hierzu stehen verschieden Verfahren zur Bestimmung der Position und Orientierung der Drehtischachse zur Verfügung, wie zum Beispiel das sogenannte „Ein-Kugel-Verfahren“, „das Zwei-Kugel-Verfahren“ oder „das Einmessen der Drehtischachse durch einen Prüfzylinder“. Diese und weitere Verfahren sind beispielsweise in der WO 02/090879 A2 und der WO 2013/164344 A1 beschrieben.
Bei Koordinatenmessgeräten mit Drehtischen wird weiterhin unterschieden zwischen Drehtischen mit Planscheiben und Drehtischen mit Spannfutter. Drehtischen mit Planscheiben werden üblicherweise für größere Bauteile eingesetzt, die mit Spannmitteln an der Planscheibe befestigt werden. Hierzu weist die Planscheibe eine Vielzahl von Befestigungsmitteln, wie Gewindebohrungen auf, über die die Spannmittel an der Planscheibe befestigt werden können. Die Spannmittel können hierbei einzeln und unabhängig voneinander an der Planscheibe positioniert werden, sodass auch unsymmetrische Werkstücke aufgenommen werden können. Damit ist eine flexible Anordnung von unterschiedlich dimensionierten Werkstücken möglich.
Demgegenüber werden für kleinere, zu vermessende Bauteile häufig Drehtische mit einem Spannfutter, wie einem Backenfutter, verwendet, bei denen die Spannelemente zusammen gespannt werden, sodass sie vorzugsweise selbstzentrierend das Werkstück in der Spannfutteraufnahme aufnehmen. Hierzu sind mindestens zwei oder drei oder mehr Spannelemente, wie Spannbacken, verschiebbar in einem Spannfuttergrundkörper angeordnet, wobei diese über einen gemeinsamen Antrieb bewegt und gespannt werden können. Bei kleinen Drehtischen können die Spannfutter und insbesondere die Spannfuttergrundkörper den gesamten drehbaren Drehtischgrundkörper des Drehtisches überdecken.
Für derartige kleinere Drehtische mit Spannfutter wird zum Einmessen der Drehtischachse ein Referenzgegenstand, ein sogenanntes Normal in der Bauteilhalterung, wie zum Beispiel dem Backenfutter, angeordnet. Beispielsweise wird für das Einmessen mittels des Ein-Kugel-Verfahrens ein Normal mit einer exzentrisch zur Drehtischachse angeordneten Kugel in dem Backenfutter befestigt.
Da der Drehtisch jedoch nur die einzige Bauteilhalterung aufweist, muss zum Einmessen der Drehtischachse mit einem entsprechend gekröpften Kugelhalter (Normal) ein auf dem Drehtisch befindliches Bauteil ausgespannt werden und das Normal eingebaut werden. Dies ist besonders dann aufwändig, wenn beispielsweise durch Temperatureinflüsse oder dergleichen ein häufiges Wiederholen der Einmessung der Drehtischachse (Nachkalibrierung) erforderlich ist, da dadurch ein häufiger Wechsel zwischen zu vermessendem Bauteil und dem Normal erforderlich ist, was einen hohen Zeitaufwand für den Anwender mit sich bringt.
Bei einem Drehtisch mit Spannfutter ergibt sich weiterhin das Problem, dass das eingespannte Normal keine eindeutige Position bezüglich der Drehposition in dem Drehtisch bzw. dem entsprechenden Bauteilkoordinatensystem aufweist, sodass keine automatisierte Messung der Drehtischachse möglich ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehtisch für ein Koordinatenmessgerät bzw. ein entsprechendes Koordinatenmessgerät bereitzustellen, der ein einfacheres Einmessen und Nachkalibrieren der Drehtischachse eines Drehtisches mit einer Werkstückhalterung in Form eines Spannfutters ermöglicht.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Drehtisch mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Zur Lösung der oben aufgezeichneten Probleme mit der Einmessung der Drehtischachse für Drehtische mit Spannfutter, wie z.B. Backenfutter, wird vorgeschlagen, den Drehtisch mit mindestens einem Normal oder einer Möglichkeit zur Befestigung eines Normals außerhalb der Spannfutteraufnahme zur Aufnahme des zu vermessenden Werkstücks zu versehen, mit dem eine Einmessung der Drehtischachse möglich ist.
Das Normal kann fest oder lösbar an dem Drehtisch angeordnet sein. Bei einer festen Anordnung kann das Normal stoffschlüssig, beispielsweise über eine Klebeverbindung, angeordnet sein, während bei einer lösbaren Anordnung eine form- und/oder kraftschlüssige Anordnung möglich ist. Insbesondere können Gewindebohrungen am Drehtisch angeordnet sein, in die ein entsprechendes Normal über Schraubverbindungen angeordnet werden kann.
Darüber hinaus können auch weitere Elemente oder Komponenten an den Drehtisch zur Anordnung eines Normals vorgesehen werden.
Das Normal und/oder das oder die Befestigungsmittel zur Befestigung eines Normals können exzentrisch zur Drehtischachse angeordnet sein und können insbesondere auf einer gedachten Kreislinie um die Drehtischachse angeordnet sei. Bei mehreren Normalen und/oder Befestigungsmitteln zur Befestigung eines Normals können mindestens zwei unterschiedliche, gedachte Kreise mit verschiedenen Kreisradien zur Drehtischachse zur Anordnung der Normale und/oder der Befestigungsmittel hierfür vorgesehen sein.
Das Normal und/oder die Befestigungsmittel für das Normal können am Drehtisch im Drehtischgrundkörper oder am Spannfutter, insbesondere einem Backenfutter, und vorzugsweise am Spannfuttergrundkörper angeordnet sein.
Das Normal kann in axialer oder radialer Richtung bezogen auf die Drehtischachse von dem Drehtisch oder dem Drehtischgrundkörper oder dem Spannfutter hervor stehen bzw. eine Befestigungseinrichtung für das Normal kann so angeordnet sein, dass das angeordnete Normal in axialer oder radialer Richtung von dem Drehtisch oder dem Drehtischgrundkörper oder dem Spannfutter hervor steht.
Bei den Normalen kann es sich um Kugelkörper handeln, die über einen Stab an dem Drehtisch bzw. Backenfutter angeordnet werden können. Darüber hinaus sind auch weitere Gestaltungen, wie Zylinder, Kegel, Innenkegel oder sonstige gekrümmte oder beliebige Flächen denkbar. Hierbei kann die entsprechende Form direkt an dem Drehtischgrundkörper oder dem Spannfutter ausgebildet sein, beispielsweise durch Ausbilden einer Senke oder Kugelkalotte in den entsprechenden Komponenten des Drehtischs.
Die Ausgestaltung des Normals kann insbesondere so gewählt werden, dass das Normal möglichst ein in der Werkzeughalterung bzw. dem Backenfutter des Drehtisches angeordnetes Bauteil nicht stört bzw. nicht mit diesem kollidiert oder die Messung mit einem Taststift erschwert oder behindert.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
1 eine Darstellung eines Koordinatenmessgeräts,
2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Drehtisch und in
3 eine Darstellung eines Normals.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der folgenden Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Koordinatenmessgerät 1 umfasst eine Trägerstruktur mit einem verfahrbaren Portalträger 2, in welchem wiederum verfahrbar ein Schlitten 3 aufgenommen ist, an welchem ein Messsystem 5 in einer vertikal verfahrbaren Aufnahme 8 angeordnet ist. Das Messsystem 5 kann mindestens einen berührungslosen, z.B. optischen, kapazitiven oder induktiven Sensor und/oder mindestens einen taktilen Sensor aufweisen, mit welchem ein zu vermessendes Objekts 9 erfasst werden kann. Bei einem optischen Sensor kann dies berührungslos erfolgen, während mit einem taktilen Sensor die Dimensionen und/oder Form des zu vermessenden Objekts 9 durch entsprechenden Kontakt mit dem zu vermessenden Objekt 9 ermittelt wird.
Der Portalträger 2 ist entlang einer Schienenanordnung mit Schienen 4 verfahrbar, wobei die Längserstreckung der Schienen 4 der X-Richtung entspricht, sodass das Messsystem 5 durch ein Verfahren des Portalträgers 2 entlang der Schienen 4 in X-Richtung verstellt werden kann. Der Schlitten 3 kann in dem Portalträger 2 in einer Richtung quer zur X-Richtung, nämlich der Y-Richtung verfahren werden, wobei zusätzlich eine Bewegung des Messsystems 5 mit der vertikal im Schlitten 3 verfahrbaren Aufnahme 8 senkrecht zu der durch die X- und Y-Richtung aufgespannten Ebene möglich ist, sodass das Messsystem 5 entlang der Koordinatenachsen X, Y und Z an jeden beliebigen Punkt im vom Koordinatenmessgerät 1 definierten Messraum bewegt werden kann.
Das zu vermessende Werkstück kann auf dem Drehtisch 9 gelagert werden und durch eine Drehung des Drehtischs 9 in unterschiedliche Drehpositionen gebracht werden.
Die 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Drehtisch 9, der als Werkstückhalterung ein Dreibackenfutter mit drei Spannbacken 11 aufweist, die in ihrer Mitte einen Aufnahmeraum 12 für das zu vermessende Bauteil definieren. Durch das Zentrum des Drehtisches 9 bzw. des Aufnahmeraums 12 verläuft die Drehtischdrehachse, um die der Drehtisch 9 gedreht werden kann.
Auf einer gestrichelt dargestellten Kreislinie um die Drehtischdrehachse ist ein Normal bzw. ein Befestigungsmittel 13 für ein Normal zum Einmessen der Drehtischdrehachse angeordnet. Das Befestigungsmittel 13 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Gewindeloch 13, in welches das Normal eingeschraubt werden kann.
Das Normal 14, welches in das Gewindeloch 13 eingeschraubt werden kann, ist in 3 dargestellt. Es handelt sich um einen Kugelkörper mit einer Kugel 15, die an einem Ende eines Schafts 16 angeordnet ist, wobei am anderen Ende des Schafts 16 ein Gewindeabschnitt 17 ausgebildet ist, mit dem der Kugelkörper in das Gewindeloch 13 des Drehtisches 9 geschraubt werden kann, um für das Einmessen der Drehtischdrehachse vermessen zu werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern das vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen der Merkmale vorgenommen werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
Bezugszeichenliste

1: Koordinatenmessgerät
2: Portalträger
3: Schlitten
4: Schiene
5: Messsystem
6: Säule 8 Aufnahme
9: Drehtisch
10: Luftlageranordnung
11: Spannbacken
12: Aufnahmeraum für ein zu vermessendes Bauteil
13: Befestigungsmittel (Gewindeloch) für ein Normal
14: Normal
15: Kugel
16: Schaft
17: Gewindeabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 02/090879 A2 [0004]
WO 2013/164344 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 10360-3 [0003]

Claims

Drehtisch für ein Koordinatenmessgerät zur Aufnahme und Lagerung eines zu vermessenden Werkstücks mit einem drehbaren Drehtischgrundkörper und einem an dem drehbaren Drehtischgrundkörper angeordneten Spannfutter (11) mit einer Spannfutteraufnahme zur Aufnahme des zu vermessenden Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtisch (9) weiterhin mindestens ein außerhalb der Spannfutteraufnahme angeordnetes Normal (14) und/oder mindestens ein zusätzlich zur Spannfutteraufnahme vorgesehenes Befestigungsmittel (13) für ein Normal aufweist.
Drehtisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfutter einen Spannfuttergrundkörper und mehrere Spannelemente aufweist, die gemeinsam durch einen Antrieb antreibbar und spannbar sind und/oder dass das Spannfutter ein Backenfutter (11) ist.
Drehtisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Normal (14) fest oder lösbar am Drehtisch (9) angeordnet ist.
Drehtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Normal (14) stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig am Drehtisch (9), insbesondere über eine Schraubverbindung angeordnet ist.
Drehtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Normal (14) und/oder das mindestens eine Befestigungsmittel (13) für das Normal auf einer gedachten Kreislinie um die Drehtischdrehachse angeordnet ist, wobei mehrere Normale oder Befestigungsmittel für Normale auf der gleichen oder verschiedenen gedachten Kreislinien um die Drehtischachse angeordnet sind.
Drehtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Normal (14) und/oder das mindestens eine Befestigungsmittel (13) für das Normal an dem drehbaren Drehtischgrundkörper oder dem Spannfutter, insbesondere dem Grundkörper eines Backenfutters, angeordnet ist.
Drehtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Normal (14) und/oder das mindestens eine Befestigungsmittel (13) für das Normal so ausgebildet sind, dass das Normal bezogen auf die Drehtischdrehachse axial oder radial von dem Drehtisch und insbesondere von dem drehbaren Drehtischgrundkörper und/oder dem Spannfutter hervorsteht.
Drehtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Normal (14) mindestens einen Kugelkörper (15) oder einen Teil eines Kugelkörpers, einen Zylinder oder Teil eines Zylinders, einen Kegel, einen Innenkegel oder eine beliebig geformte Oberfläche aufweist.
Koordinatenmessgerät mit einem Drehtisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche.