-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung aufweisend eine Messarmaufnahmeeinrichtung eines Messsystems und einen Messarm, der an der Messarmaufnahmeeinrichtung des Messsystems angeordnet werden kann. Bei dem Messsystem kann es sich beispielsweise um das Messsystem eines Tastschnittgerätes handeln. Das Messsystem kann beispielsweise dazu verwendet werden, Messwerte bei der Ermittlung einer Rauheit einer Oberfläche, einer Geometrie oder eine Form eines Objekts zu erfassen. Das Messsystem hat einen Messarm, der schwenkbar gelagert ist und an seinem im Messsystem abgewandten freien Ende ein Messelement trägt. Bei dem Messelement kann es sich um ein berührungslos messendes Messelement oder um ein berührend bzw. taktil messendes Messelement handeln, beispielsweise eine Tastspitze, eine Tastkufe oder eine Tastkugel. Bei der taktilen Messung wird der Messarm in Kontakt mit der Oberfläche des Objekts gebracht und lenkt den Messarm entsprechend der zu messenden Größe aus, wenn der Messarm bzw. das Messsystem relativ zum Objekt bewegt wird. Die Auslenkung beim Schwenken des Messarms wird durch das Messsystem erfasst und daraus kann ein Messwert für die zu bestimmende Messgröße ermittelt werden.
-
Für unterschiedliche Messaufgaben kann es notwendig sein, das Messelement oder den Messarm auszutauschen. Hierfür muss das Messsystem eine geeignete Messarmaufnahmeeinrichtung bereitstellen. Bei dem aus
DE 44 37 033 A1 bekannten Tastschnittgerät kann die Tastspitze, die zur Rauheitsmessung verwendet wird, gegen ein Freitastsystem ausgetauscht werden, um die Welligkeit und die Formgestalt eines Objekts zu messen. Ein Mikrotaster des Freitastsystems weist an seinem freien Ende eine Gleitkufe auf, die mittels einer Schraubverbindung angebracht ist. Zur Freitastung kann die Gleitkufe entfernt werden.
-
DE 196 17 023 C1 beschreibt ein Oberflächenmessgerät, bei dem eine permanentmagnetische Kupplungseinrichtung vorhanden ist, mit der ein Tastelement an dem Gerät angeordnet werden kann. An einer Wippe des Geräts sind definierte Lagerstellen vorhanden, wobei jeder Lagerstelle jeweils ein Permanentmagnet oder Permanentmagnetpaare zugeordnet ist. Durch das außermittige Wirken der Magnethaltekräfte relativ zu den Lagerstellen können auch Momente zum Herstellen der Kopplung erzeugt werden.
-
US 2017 / 0 227 346 A1 offenbart ein Formmessgerät mit einem an einer Messarmhalterung befestigbaren Messarm. Am Messarm sowie der Messarmhalterung sind jeweils Magnete angeordnet, die eine Haltekraft zwischen dem Messarm und der Messarmhalterung erzeugen.
-
DE 10 2004 048 095 A1 beschreibt ein Tastschnittgerät mit einem Tastermagazin. Der Tastarm kann einen RFID-Chip aufweisen, dessen Daten ausgelesen werden können, um den Tastarm zu identifizieren. Über einen Haltemagneten kann der Tastarm werkzeuglos an einem Träger des Tastschnittgerätes angeordnet bzw. gelöst werden.
-
Eine Identifizierung eines Messelements, beispielsweise eines Messtasters, durch einen zweidimensionalen Code (QR-Code) ist aus
DE 20 2015 004 013 U1 bekannt.
-
Die Identifikation eines austauschbaren Tastkopfes mittels eines auslesbaren Chips ist ferner in
DE 10 2004 048 095 A1 beschrieben. Dort werden die Lagerstellen zwischen dem austauschbaren Tastkopf und einer Tastkopfaufnahme dazu verwendet, eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Chip herzustellen und dadurch ein Auslesen zu ermöglichen. Die Lagerstellen dienen somit zur definierten statischen Lagerung und außerdem zur Herstellung einer elektrischen Verbindung.
-
Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Austauschbarkeit eines Messarms eines Messsystems zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung aus einer Messarmaufnahmeeinrichtung und einem Messarm gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Die Messarmaufnahmeeinrichtung weist gemäß der Erfindung eine Halteeinrichtung und der Messarm eine Gegenhalteeinrichtung auf, die dazu eingerichtet sind, bei der Herstellung der Verbindung zwischen der Messarmaufnahmeeinrichtung und dem Messarm zusammenzuarbeiten. Die Halteeinrichtung hat hierfür einen ersten Haltemagneten. Die magnetischen Pole (Nordpol und Südpol) des ersten Haltemagneten sind entlang einer ersten Magnetachse hintereinander angeordnet. Die Magnetachse kann beispielsweise eine Längsachse oder Mittelachse durch den Schwerpunkt und/oder den geometrischen Mittelpunkt des Haltemagneten darstellen.
-
An der Gegenhalteeinrichtung ist ein zweiter Haltemagnet vorhanden, der bei der Herstellung der mechanischen Verbindung mit dem ersten Haltemagneten zusammenarbeitet. Die magnetischen Pole des zweiten Haltemagneten sind entlang einer zweiten Magnetachse hintereinander angeordnet. Ist die lösbare Verbindung zwischen dem Messarm und der Messarmaufnahmeeinrichtung bzw. der Halteeinrichtung und der Gegenhalteeinrichtung hergestellt, ist die erste Magnetachse nicht deckungsgleich mit der zweiten Magnetachse, d.h. die erste Magnetachse und die zweite Magnetachse sind nicht koaxial ausgerichtet. Die erste Magnetachse und die zweite Magnetachse sind versetzt zueinander und weisen vorzugsweise keinen Schnittpunkt auf. Die erste und die zweite Magnetachse können parallel zueinander oder geneigt zueinander ausgerichtet sein. Bei koaxial zueinander verlaufenden Magnetachsen verläuft die Magnetkraft ausschließlich entlang bzw. parallel zu den Magnetachsen. Durch das nicht koaxiale Ausrichten bzw. Anordnen der Magnetachsen hat die erzeugte Magnetkraft eine Kraftkomponente, die schräg oder rechtwinklig zu der ersten Magnetachse und/oder der zweiten Magnetachse verläuft. Auf diese Weise kann eine Magnetkraft mit einem Vektor erzeugt werden, der zwei oder drei Kraftkomponenten in unterschiedliche Raumrichtungen hat, wobei die Raumrichtungen bezogen sind auf ein kartesisches Koordinatensystem, das gegenüber der Messarmaufnahmeeinrichtung ortsfest ist. Es ist dadurch möglich, mit einem Paar aus einem Haltemagneten und einem Gegenhaltemagneten eine Magnetkraft zu erzeugen, die den Messarm an der Messarmaufnahmeeinrichtung in alle Raumrichtungen des gegenüber der Messarmaufnahmeeinrichtung ortsfesten kartesischen Koordinatensystems ausreichend fixiert.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Halteeinrichtung einen dritten Haltemagneten, dessen magnetische Pole entlang einer dritten Magnetachse hintereinander angeordnet sind. Die erste Magnetachse und die dritte Magnetachse sind unter einem Winkel geneigt zueinander, vorzugsweise rechtwinklig, ausgerichtet. Die Gegenhalteeinrichtung weist einen vierten Haltemagneten auf, dessen magnetische Pole entlang einer vierten Magnetachse hintereinander angeordnet sind. Der vierte Haltemagnet arbeitet zur Herstellung der lösbaren Verbindung zwischen der Halteeinrichtung und der Gegenhalteeinrichtung mit dem dritten Haltemagneten zusammen. Bei hergestellter Verbindung zwischen der Gegenhalteeinrichtung und der Halteeinrichtung sind die dritte Magnetachse und die vierte Magnetachse nicht koaxial zueinander ausgerichtet, d.h. nicht deckungsgleich. Wie im Zusammenhang mit der ersten und der zweiten Magnetachse beschrieben, wird dadurch eine Magnetkraft erzeugt, die zwei oder drei Kraftkomponenten bezogen auf das kartesische Koordinatensystem hat, das relativ zur Messarmaufnahmeeinrichtung ortsfest ist.
-
Es ist außerdem bevorzugt, wenn die erste Magnetachse und die dritte Magnetachse rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind und/oder wenn die zweite Magnetachse und die vierte Magnetachse rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Bei dieser Ausführung können in alle Raumrichtungen ausreichend große Magnetkräfte erzeugt werden ohne ein weiteres Magnetpaar zu benötigen, dessen Magnetachsen in dieser zusätzlichen dritten Raumrichtung ausgerichtet sind.
-
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Halteeinrichtung einen fünften Haltemagneten aufweist, dessen magnetische Pole entlang einer fünften Magnetachse hintereinander angeordnet sind. Die fünfte Magnetachse ist parallel zu der ersten Magnetachse ausgerichtet. Entsprechend kann die Gegenhalteeinrichtung einen sechsten Haltemagneten aufweisen, dessen magnetische Pole entlang einer sechsten Magnetachse hintereinander angeordnet sind. Die sechste Magnetachse ist bevorzugt parallel zu der zweiten Magnetachse ausgerichtet. Der erste Haltemagnet und der fünfte Haltemagnet können an einer gemeinsamen Seite bzw. in einer gemeinsamen Fläche der Messarmaufnahmeeinrichtung bzw. der Halteeinrichtung angeordnet sein. Bevorzugt sind der erste Haltemagnet und der fünfte Haltemagnet in einer Messrichtung, in der sich der Messarm während der Messung entlang des zu messenden Objekts bewegt, hintereinander angeordnet, beispielsweise entlang der Messebene, in der das Messelement durch die Schwenkbewegung des Messarms bewegt werden kann.
-
Es kann vorgesehen sein, dass sich der fünfte Haltemagnet und der zweite Haltemagnet abstoßen, so dass beim Einsetzen des Messarms eine anziehende Magnetkraft zwischen dem fünften und zweiten Haltemagneten vermieden wird und beispielsweise erst dann eine anziehende Magnetkraft erzeugt wird, wenn der zweite Haltemagnet und der fünfte Haltemagnet aneinander vorbei bewegt wurden. Dadurch lässt sich das korrekte Herstellen der lösbaren Verbindung zwischen dem Messarm und der Messarmaufnahmeeinrichtung vereinfachen.
-
Die nachfolgend erläuterten Merkmale und vorteilhafte Ausführungen der Messarmaufnahmeeinrichtung und des Messarms können einzeln oder in Kombination mit der vorstehend beschriebenen Halteeinrichtung der Messarmaufnahmeeinrichtung bzw. Gegenhalteeinrichtung des Messarms verwendet werden. Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Halteeinrichtung und/oder Gegenhalteeinrichtung stellt zusätzlich oder alternativ zu der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltung der Messarmaufnahmeeinrichtung bzw. des Messarms eine Möglichkeit zur Verfügung, mit geringem Aufwand eine ausreichend große Haltekraft zwischen der Messarmaufnahmeeinrichtung und dem Messarm zu erzeugen. Der geringe Aufwand ist insbesondere auch durch die funktionale Trennung von statischer Lagerung und Informationsübertragung erreicht. Das Herstellen und Lösen der Verbindung zwischen dem Messarm und der Messarmaufnahmeeinrichtung erfolgt werkzeuglos.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Messarmaufnahmeeinrichtung des Messsystems ist die Messarmaufnahmeeinrichtung außerdem dazu eingerichtet, eine elektrische Verbindung zum Messarm herzustellen, insbesondere um auf einem Datenträger des Messarms gespeicherte Daten auslesen zu können. Die Messarmaufnahmeeinrichtung weist dazu zusätzlich und getrennt von einer Lageeinrichtung und/oder Lagerstellen für die statische Lagerung eine elektrische Kontakteinrichtung mit einem elektrischen Kontaktteil auf. Das Kontaktteil kann zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung bewegt werden, beispielsweise verschoben und/oder geschwenkt werden. Das Kontaktteil ist dazu eingerichtet, die Ruhestellung einzunehmen, wenn an der Halteeinrichtung kein Messarm angeordnet ist. Das Kontaktteil ist außerdem dazu eingerichtet, an einem an der Halteeinrichtung angeordneten Messarm anzuliegen, wenn dieser lösbar in der Halteeinrichtung angeordnet ist. In diesem Fall wird das Kontaktteil durch den Messarm in die Arbeitsstellung gedrängt.
-
In der Ruhestellung ist das Kontaktteil mit einem Bezugspotenzial der Kontakteinrichtung verbunden. In der Arbeitsstellung wird eine elektrische Verbindung mit einem Messarmkontakt des Messarms hergestellt. Dadurch wird ein Auslesen von Daten auf einem Datenträger des Messarms über das elektrische Kontaktteil der Messarmaufnahmeeinrichtung ermöglicht.
-
Das Kontaktteil erfüllt somit zwei Funktionen: In der Ruhestellung ist es mit dem Bezugspotenzial verbunden. Dadurch kann mittels einer elektrischen Auswertung eindeutig erkannt werden, dass kein Messarm an der Halteeinrichtung angeordnet ist. In der Arbeitsstellung ist das Kontaktteil elektrisch mit einem Messarmkontakt des Messarms verbunden, so dass über eine Auswertung wenigstens eine technische Information des Messarms von einem am Messarm vorhandenen Datenträger ausgelesen werden kann. Über den Messkontakt kann somit eine elektrische Verbindung zum Auslesen von Informationen bzw. Daten zu einem in der Halteanordnung angeordneten Messarm hergestellt und gleichzeitig eindeutig erkannt werden, wenn kein Messarm in der Halteeinrichtung aufgenommen ist.
-
Es genügt eine einzige rein elektrische Kontakt- oder Verbindungsstelle zwischen der Messarmaufnahmeeinrichtung und dem Messarm. Durch die bewegliche Lagerung des Kontaktteils wird vermieden, dass das Kontaktteil die definierte Lagerung des Messarms an der Messarmaufnahmeeinrichtung behindert.
-
In der Ruhestellung ist das Kontaktteil mit dem Bezugspotenzial verbunden und in der Arbeitsstellung vom Bezugspotenzial elektrisch getrennt. Dadurch lässt sich eindeutig feststellen, ob ein Messarm an der Halteeinrichtung angeordnet ist oder nicht. Liegt das Kontaktteil am Messarmkontakt an, kann eine elektrisch leitende Verbindung zum Messarmkontakt für das Auslesen einer Identifikationsinformation, von technischen Daten bzw. sonstigen Informationen des Messarms genutzt werden. Das Messsystem kann dadurch automatisch erkennen, welcher Messarmtyp an der Halteeinrichtung angeordnet ist.
-
Es ist vorteilhaft, wenn das Kontaktteil in der Arbeitsstellung elektrisch mit einer elektrischen Leitung verbunden ist. Die Verbindung mit dieser elektrischen Leitung kann vorzugsweise auch in der Ruhestellung bestehen. Die elektrische Leitung kann beispielsweise mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sein, so dass die Auswerteeinrichtung über die elektrische Leitung feststellen kann, ob sich das Kontaktteil in der Ruhestellung oder der Arbeitsstellung befindet. Die Auswerteeinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, in der Arbeitsstellung des Kontaktteils über die elektrische Verbindung mit dem Messarmkontakt wenigstens eine Information von einem Datenträger des Messarms auszulesen.
-
Es ist vorteilhaft, wenn ein Vorspannmittel vorhanden ist. Das Vorspannmittel erzeugt eine Kraft, die das Kontaktteil in die Ruhestellung drängt. In der Ruhestellung liegt das Kontaktteil vorzugsweise an einer Anschlagfläche an. Zur Erzeugung der Vorspannkraft kann das Vorspannmittel einen elektrisch leitfähigen Federkontakt aufweisen.
-
Es ist außerdem bevorzugt, wenn die Anschlagfläche zumindest teilweise elektrisch leitfähig ist. Die Anschlagfläche kann beispielsweise durch eine leitende Fläche auf einer Platine gebildet sein. Die Anschlagfläche ist bevorzugt elektrisch mit dem Bezugspotenzial verbunden. Befindet sich das Kontaktteil in der Ruhestellung, wird somit durch den mechanischen Kontakt des Kontaktteils mit der Anlagefläche gleichzeitig die elektrische Verbindung mit dem Bezugspotenzial hergestellt.
-
Das Kontaktteil wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung bewegt, die in einer Normalenrichtung mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Normalenrichtung ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Fläche eines Messarmkontakts eines an der Halteeinrichtung angeordneten Messarms ausgerichtet und/oder im Wesentlichen senkrecht zur Fläche der Messarmaufnahmeeinrichtung, aus der das Kontaktteil in seiner Ruhestellung herausragt. Die Normalenrichtung kann dabei gegenüber der Fläche des Messarmkontakts und/oder der Fläche der Messarmaufnahmeeinrichtung einen rechten Winkel einnehmen oder um einen Betrag von bis zu 10° oder bis zu 20° vom rechten Winkel abweichen. Die Normalenrichtung kann beispielsweise parallel zu einer Längsachse des sich in der Ruhestellung befindenden Kontaktteils ausgerichtet sein.
-
Vorzugsweise ist das Kontaktteil mittels einer Kontaktteillagereinrichtung derart gelagert, dass es nicht nur in einem Freiheitsgrad in Normalenrichtung, sondern wenigstens in einem weiteren Freiheitsgrad bewegbar ist. Beispielsweise kann die Kontaktteillagereinrichtung dazu eingerichtet sein, dass das Kontaktteil gegenüber der Normalenrichtung neigbar und/oder schräg oder rechtwinklig zur Normalenrichtung verschiebbar gelagert ist. Dadurch, dass das Kontaktteil nicht exakt in Normalenrichtung geführt wird, kann ein Anliegen des Kontaktteils exakt am selben Punkt der Fläche eines Messarmkontakts eines an der Halteeinrichtung angeordneten Messarms vermieden werden. Vielmehr wird beim Einlegen und beim Entnehmen des Messarms zusätzlich eine Bewegungskomponente des Kontaktteils entlang der Fläche des Messarmkontakts ermöglicht. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eventuell anhaftende Schmutzpartikel entfernt und die Zuverlässigkeit der elektrischen Kontaktierung verbessert werden kann.
-
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kontaktteillagereinrichtung ein Festkörperlager zur Lagerung des Kontaktteils auf. Das Festkörperlager kann beispielsweise eine Blattfeder aufweisen, die das Kontaktteil trägt. Die Blattfeder kann bei einer bevorzugten Ausführungsform einen Spiralfederabschnitt aufweisen. Die Blattfeder ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie in Richtung der Vorspannkraft und entgegen der Vorspannkraft lediglich eine gegenüber dem Betrag der Vorspannkraft vernachlässigbare Kraftkomponente erzeugt.
-
Die Halteeinrichtung weist eine Lagereinrichtung auf, die mehrere Lagervorsprünge und/oder Lagervertiefungen aufweisen kann. Die Lagervorsprünge bzw. Lagervertiefungen bilden jeweils eine Lagerstelle. Jeder Lagerstelle ist eine Gegenlagerstelle einer Gegenlagereinrichtung eines an der Messarmaufnahmeeinrichtung angeordneten Messarms zugeordnet, die durch einen Lagervorsprung bzw. eine Lagervertiefung gebildet sein kann. Die Lagereinrichtung mit Lagervorsprüngen bzw. Lagervertiefungen ist dazu eingerichtet, mit der Gegenlagereinrichtung zusammenzuarbeiten, um eine statisch eindeutig bestimmte Relativposition und Relativausrichtung zwischen der Messarmaufnahmeeinrichtung und dem Messarm vorzugeben. Dadurch ist eine exakte Messung ermöglicht. Insbesondere definiert die Lagereinrichtung gemeinsam mit der Gegenlagereinrichtung eine Messebene, innerhalb der das Messelement bei einer Schwenkbewegung des Messarms bewegt werden kann.
-
Es ist außerdem bevorzugt, wenn eine oder mehrere vorhandene Lagervorsprünge und/oder Lagervertiefungen der Lagereinrichtung elektrisch leitfähig sind und jeweils mit einem Bezugspotenzial und vorzugsweise demselben Bezugspotenzial, mit dem das Kontaktteil in der Ruhestellung elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden sind. Das Bezugspotenzial ist vorzugsweise ein Massepotenzial. Über den wenigstens einen elektrisch leitfähigen Lagervorsprung und/oder die wenigstens eine elektrisch leitfähige Lagervertiefung der Messarmaufnahmeeinrichtung kann das Bezugspotenzial einem Messarm zur Verfügung gestellt werden. Hierfür hat der Messarm an seiner Gegenlagereinrichtung wenigstens einen zugeordneten elektrisch leitfähigen Lagervorsprung bzw. wenigstens eine zugeordnete elektrisch leitfähige Lagervertiefung.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Messgeräts mit einem Messsystem, wobei sich ein an dem Messsystem angeordneter Messarm in einer etwa horizontalen Lage befindet,
- 2 das Messgerät mit dem Messsystem aus 1, wobei sich der Messarm in einer etwa vertikalen Lage befindet,
- 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Messarmaufnahmeeinrichtung und einem daran lösbar anbringbaren Messarm,
- 4 eine schematische, blockschaltbildähnliche teilgeschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems mit einer stark schematisch dargestellten Messarmaufnahmeeinrichtung,
- 5 einen Schaltplan, der schematisch die elektrische Verbindung zwischen einer elektrischen Anschlusseinrichtung und elektrischen Anschlüssen an einer relativ zur Anschlusseinrichtung drehbar gelagerten Baugruppe des Messsystems veranschaulicht,
- 6 eine perspektivische Darstellung der Messarmaufnahmeeinrichtung aus 3,
- 7 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abschnitts eines Messarms, der dazu eingerichtet ist, mit der Messarmaufnahmeeinrichtung aus 6 verbunden zu werden,
- 8 eine schematische Darstellung der elektrischen Verbindung einer Lagereinrichtung der Messarmaufnahmeeinrichtung mit einem Bezugspotenzial,
- 9 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kontaktteillagereinrichtung zur Lagerung eines Kontaktteils der Messarmaufnahmeeinrichtung,
- 10 und 11 jeweils eine schematische Schnittdarstellung des Kontaktteils aus 9 in unterschiedlichen Stellungen, und
- 12 und 13 jeweils eine stark schematisierte Prinzipdarstellung von Haltemagneten der Messarmaufnahmeeinrichtung und Haltemagneten des Messarms in unterschiedlichen Relativlagen des Messarms und der Messarmaufnahmeeinrichtung und
-
In den 1 und 2 ist ein Messgerät 10 veranschaulicht, das beispielsweise zur Messung der Oberflächenrauheit an einer Oberfläche 11 eines Werkstücks oder Objekts 12 verwendet werden kann. Mit einem solchen Messgerät 10 lassen sich auch Geometrien oder Formabweichungen des Objekts 12 messen.
-
Das Messgerät 10 weist eine Vorschubachse 14 und ein Messsystem 15 mit einem Messarm 16 auf. Der Messarm hat ein freies Ende, an dem er ein Messelement 17, beispielsweise ein Tastelement zum taktilen bzw. berührenden Messen des Objekts 12 trägt. An dem dem Messelement 17 entgegengesetzten Ende ist der Messarm 16 an einer Messarmaufnahmeeinrichtung 18 des Messsystems 15 aufgenommen bzw. gehalten. Die Messarmaufnahmeeinrichtung ist um eine Drehachse D drehbar bzw. schwenkbar gelagert.
-
Mittels der Vorschubachse 14 kann das Messsystem 15 mit einem daran angeordneten Messarm 16 während der Messung in eine Messrichtung bewegt werden, beispielsweise in eine horizontale Messrichtung Mx oder eine vertikale Messrichtung Mz. Wenn das Messelement 17 in Kontakt mit der Oberfläche 11 des Objekts 12 steht und in der Messrichtung entlang der Oberfläche 11 des Objekts 12 bewegt wird, wird der Messarm 16 über das Messelement 17 abhängig von der Form, der Geometrie oder der Rauheit der Oberfläche 11 ausgelenkt. Das Messsystem 15 ist dazu eingerichtet, die Schwenkstellung der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 um die Drehachse D zu erfassen. Die Schwenkstellung wird beim taktilen Messen von dem Messarm 16 auf die Messarmaufnahmeeinrichtung 18 übertragen. Außerdem kann die Position des Messelements 17 in Messrichtung Mx, Mz über die Position der Vorschubachse 14 ermittelt werden. Die die Schwenkstellung und die jeweils zugehörige Position des Messelements 17 in Messrichtung beschreibenden Messwertpaare können zur Bestimmung der Rauheit der Oberfläche 11 oder der Form oder Geometrie des Objekts 12 verwendet werden.
-
Zwischen dem Messarm 16 und der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 ist eine korrespondierende mechanische und elektrische Schnittstelle geschaffen, um den Messarm 16 vorzugsweise mechanisch mit der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 zu verbinden oder davon zu trennen. Diese Verbindung ist beispielsgemäß werkzeuglos herstellbar und werkzeuglos lösbar.
-
Die Messarmaufnahmeeinrichtung 18 weist einen Aufnahmekörper 19 auf, der über ein Drehteil 19a schwenkbar um die Drehachse D gelagert ist und in etwa radial von der Drehachse D weg ragt. Der Aufnahmekörper 19 kann integral mit dem Drehteil 19a ausgeführt oder mit diesem bewegungsgekoppelt verbunden sein. Der Aufnahmekörper 19 hat beim Ausführungsbeispiel eine erste Bezugsfläche 20 oder erste Bezugsseite und eine vorzugsweise rechtwinklig zu der ersten Bezugsfläche 20 ausgerichtete zweite Bezugsfläche 21 oder zweite Bezugsseite. Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die zweite Bezugsfläche 21 in einer Radialebene bezüglich der Drehachse D angeordnet. In Bezug auf ein kartesisches Koordinatensystem K, das ortsfest zu der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 bzw. dem Aufnahmekörper 19 ist, erstreckt sich die zweite Bezugsfläche 21 in eine Ebene, die durch eine x-Richtung und eine z-Richtung des Koordinatensystems K aufgespannt wird. Die erste Bezugsfläche 20 erstreckt sich zumindest mit einem hinteren Flächenabschnitt 20a in einer Ebene, die durch die x-Richtung und y-Richtung des Koordinatensystems K aufgespannt wird. Ein weiterer, vorderer Flächenabschnitt 20b ist gegenüber dem hinteren Flächenabschnitt 20a der ersten Bezugsfläche 20 geneigt, verläuft dabei parallel zur y-Richtung.
-
Zur mechanischen Verbindung weist die Messarmaufnahmeeinrichtung 18 eine Halteeinrichtung 25 auf, die zur Herstellung der lösbaren Verbindung mit einer Gegenhalteeinrichtung 26 des Messarms 16 zusammenarbeitet. Zu der Halteeinrichtung 25 gehört eine Lagereinrichtung 27, die mit einer Gegenlagereinrichtung 28 des Messarms 16 zusammenarbeitet, um bei hergestellter Verbindung eine definierte Relativposition und Relativausrichtung zwischen dem Messarm 16 und der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 vorzugeben. Die Lagereinrichtung 27 definiert beispielsgemäß eine erste Lagerstelle 30, eine zweite Lagerstelle 31 und eine dritte Lagerstelle 32, wobei jede Lagerstelle entweder unmittelbar angrenzend an oder in der ersten Bezugsfläche 20 oder zweiten Bezugsfläche 21 angeordnet ist. Die erste Lagerstelle 30 ist durch eine sich konisch verjüngende Lagervertiefung 33 gebildet. Die Lagervertiefung 33 verjüngt sich ausgehend von der ersten Bezugsfläche 20 und beispielsgemäß dem hinteren Flächenabschnitt 20a weg in das Innere des Aufnahmekörpers 19 hinein. Sie stellt eine zylinderstumpfmantelförmige Lagerfläche für eine entsprechende Gegenlagerstelle der Gegenlagereinrichtung 28 bereit. Die Lagerfläche kann an einem in den Aufnahmekörper eingesetzten konischen Einsatzteil angeordnet sein.
-
Die zweite Lagerstelle 31 ist beispielsgemäß durch eine nutförmige Lagervertiefung 34 gebildet. Die nutförmige Lagervertiefung 34 ist beim Ausführungsbeispiel dadurch erzeugt, dass zwei Lagerstifte 35 unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind und zwischen den beiden Lagerstiften 35 die nutähnliche Lagervertiefung 34 begrenzen. Die beiden Lagerstifte 35 sind in einer entsprechenden Aussparung 36 des Aufnahmekörpers 19 angeordnet, die zur ersten Bezugsfläche 20 hin offen ist. Dadurch ist die nutförmige Lagervertiefung 34 ebenfalls zur ersten Bezugsfläche 20 hin offen. Beispielsgemäß befinden sich die Lagerstifte 35 und die Aussparung 36 im vorderen Bereich des Aufnahmekörpers 19 und grenzen an den vorderen Flächenabschnitt 20b der ersten Bezugsfläche 20 an. Die Lagervertiefung erstreckt sich beispielsgemäß in einer x-z-Ebene rechtwinkelig zur y-Richtung.
-
Die dritte Lagerstelle 32 ist an der zweiten Bezugsfläche 21 ausgebildet und beim Ausführungsbeispiel durch eine vorzugsweise ebene Lagerfläche gebildet, die an einem Lagereinsatz 37 vorhanden ist. Die Lagerfläche ist beispielsgemäß in der x-z-Ebene ausgerichtet. Die Lagerfläche des Lagereinsatzes 37 kann in derselben Ebene liegen, wie die zweite Bezugsfläche 21 bzw. geringfügig dazu verschoben sein.
-
Die Gegenlagereinrichtung 28 ist insbesondere in 7 veranschaulicht. Sie weist eine erste Gegenlagerstelle 40, eine zweite Gegenlagerstelle 41 und eine dritte Gegenlagerstelle 42 auf. Die erste Gegenlagerstelle 41 ist dazu eingerichtet, mit der ersten Lagerstelle 30 zusammenzuarbeiten. Die erste Gegenlagerstelle 41 weist einen Lagervorsprung 43 auf, der derart angepasst an die konische Lagervertiefung 33 ausgeführt ist, das ein Kontakt an zumindest drei Punkten und beispielsgemäß ein linienhafter Kontakt entlang einer geschlossenen Kreisbahn entsteht, wenn die Halteeinrichtung 25 mit der Gegenhalteeinrichtung 26 verbunden ist. Der Lagervorsprung 43 kann beispielsweise eine sphärische oder zumindest abschnittsweise sphärische Außenfläche aufweisen.
-
Beispielsgemäß ist die zweite Gegenlagerstelle 41 ebenfalls durch einen Lagervorsprung 43 gebildet, der identisch oder ähnlich aufgebaut ist, wie der Lagervorsprung 43 der ersten Gegenlagerstelle 40. Der Lagervorsprung 43 der zweiten Gegenlagerstelle 41 ist dazu eingerichtet, in die nutförmige Lagervertiefung 34 einzugreifen und mit den beiden Flanken der nutförmigen Lagervertiefung 34, die beispielsgemäß durch die Lagerstifte 35 gebildet sind, jeweils einen punktförmigen Kontakt herzustellen.
-
Die dritte Gegenlagerstelle 42 weist beim Ausführungsbeispiel eine Kugel 44 oder eine Kugelkalotte auf, die ebenfalls einen Lagervorsprung darstellt und zur Anlage mit der Lagerfläche des Lagereinsatzes 37 eingerichtet ist. Zwischen dem Lagervorsprung der dritten Gegenlagerstelle 42 und der Lagerfläche der dritten Lagerstelle 32 entsteht bei hergestellter Verbindung zwischen der Lagereinrichtung 27 und der Gegenlagereinrichtung 28 ein punktförmiger Kontakt. Anstelle einer Kugel 44 oder einer Kugelkalotte kann auch ein anderer konvex gekrümmter Lagervorsprung an der dritten Gegenlagerstelle 42 vorhanden sein.
-
Wenn die Lagereinrichtung 27 und die Gegenlagereinrichtung 28 miteinander in Verbindung stehen, greift der Lagervorsprung 43 der ersten Gegenlagerstelle 40 in die konische Lagervertiefung 33 der ersten Lagerstelle 30 ein und definiert die Position zwischen Messarm 16 und der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 in den drei Raumrichtungen x, y und z des Koordinatensystems K. Der Lagervorsprung 43 der zweiten Gegenlagerstelle 41 greift bei hergestellter Verbindung in die nutförmige Lagervertiefung 34 ein und gibt durch den Kontakt zwischen der zweiten Lagerstelle 31 und der zweiten Gegenlagerstelle 41 die Schwenkposition um die z-Richtung und die y-Richtung des Koordinatensystems K vor. Damit verbleibt nur noch ein einziger Freiheitsgrad, nämlich die Schwenkposition um die x-Richtung. Dieser Freiheitsgrad wird durch den Kontakt zwischen der dritten Lagerstelle 32 und der vierten Lagerstelle 42 definiert. Dadurch ist mittels der Lagereinrichtung 27 und der Gegenlagereinrichtung 28 eine statisch eindeutig bestimmte Relativlage (Position und Ausrichtung) zwischen der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 und dem Messarm 16 erreicht.
-
Wie es in 7 zu erkennen ist, weist der Messarm 16 an seinem dem Messelement 17 entgegengesetzten Ende einen Anbringungsabschnitt 48 auf. Der Anbringungsabschnitt hat eine an zumindest drei Seiten offene Anbringungsaussparung 49, in die der Aufnahmekörper 19 bei hergestellter Verbindung zwischen der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 und dem Messarm 16 eingreift. Die Anbringungsaussparung 49 ist an einer Seite durch eine erste Wand 50 und an einer weiteren Seite durch eine zweite Wand 51 begrenzt. In der ersten Wand 50 sind die erste Gegenlagerstelle 40 und die zweite Gegenlagerstelle 41 angeordnet. Angepasst an die beiden Flächenabschnitte 20a und 20b, kann die erste Wand 50 zwei geneigt zueinander verlaufende Wandabschnitte aufweisen. Die zweite Wand 51 verläuft im Wesentlichen rechtwinklig zur ersten Wand 50. An der zweiten Wand 51 ist die dritte Gegenlagerstelle 42 angeordnet.
-
Es ist zu beachten, dass bei hergestellter Verbindung zwischen der Halteeinrichtung 25 und der Gegenhalteeinrichtung 26 keine weiteren mechanischen Teile vorhanden sind, die der definierten Anlage zwischen der Lagereinrichtung 27 und der Gegenlagereinrichtung 28 entgegenstehen.
-
Die Halteeinrichtung 25 und/oder die Gegenhalteeinrichtung 26 weisen außerdem Mittel auf, um eine Haltekraft zwischen der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 und dem Messarm 16 zu erzeugen. Die Haltekraft wird derart erzeugt, dass die Lagereinrichtung 27 und die Gegenlagereinrichtung 28 während der Messung die definierte Relativlage aufrechterhalten. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Haltekraft durch wenigstens eine Magnetkraft erzeugt.
-
Beispielsgemäß weist sowohl die Messarmaufnahmeeinrichtung 18 als auch der Messarm 16 jeweils wenigstens einen Haltemagneten auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind jeweils mehrere Haltemagnete an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 und dem Messarm 16 vorhanden. Beim Ausführungsbeispiel sind drei Magnetpaare gebildet durch
- - einen ersten Haltemagneten 53 und einen zweiten Haltemagneten 54;
- - einen dritten Haltemagneten 55 und einen vierten Haltemagneten 56;
- - einen fünften Haltemagneten 57 und einen sechsten Haltemagneten 58.
-
Wie es in 6, 12 und 13 veranschaulicht ist, ist der erste Haltemagnet 53 mit einer ersten Magnetachse A1 unmittelbar angrenzend an die erste Bezugsfläche 20 des Aufnahmekörpers 19 angeordnet. Die erste Magnetachse A1 entspricht beim Ausführungsbeispiel der Längsmittelachse des ersten Haltemagneten 53. Der erste Haltemagnet 53 hat beim Ausführungsbeispiel eine zylindrische und vorzugsweise eine zylindrische Gestalt mit kreisförmigem Querschnitt. Ein Nordpol N und ein Südpol S des ersten Haltemagneten 53 sind entlang der ersten Magnetachse A1 hintereinander angeordnet. Die erste Magnetachse A1 erstreckt sich beim Ausführungsbeispiel in z-Richtung des Koordinatensystems K. Der erste Haltemagnet 53 ist zwischen der ersten Lagerstelle 30 und der zweiten Lagerstelle 31 und dabei näher an der ersten Lagerstelle 30 angeordnet und grenzt beispielsgemäß an die erste Lagerstelle 30 bzw. den konischen Lagereinsatz an.
-
Ebenfalls zwischen der ersten Lagerstelle 30 und der zweiten Lagerstelle 31 ist angrenzend an die erste Bezugsfläche 20 und beispielsgemäß angrenzend an den hinteren Flächenabschnitt 20a der fünfte Haltemagnet 57 angeordnet. Dessen fünfte Magnetachse A5 erstreckt sich beispielsgemäß parallel zur ersten Magnetachse A1. Der fünfte Haltemagnet 57 ist beim Ausführungsbeispiel identisch oder ähnlich zum ersten Haltemagneten 53 ausgeführt.
-
Der fünfte Haltemagnet 57 ist näher an der zweiten Lagerstelle 31 angeordnet als an der ersten Lagerstelle 30.
-
Am Aufnahmekörper 19 befindet sich außerdem der dritte Haltemagnet 55, der unmittelbar angrenzend an die zweite Bezugsfläche 21 im Aufnahmekörper 19 angeordnet ist. Die dritte Magnetachse A3 des dritten Haltemagneten 55 erstreckt sich schräg und beispielsgemäß rechtwinklig zu der ersten Magnetachse A1 und der fünften Magnetachse A5 und beim Ausführungsbeispiel in y-Richtung des Koordinatensystems K.
-
Jedem Haltemagneten 53, 55, 57, der am Aufnahmekörper 19 angeordnet ist, ist ein Haltemagnet 54, 56, 58 am Anbringungsabschnitt 48 des Messarms 16 zugeordnet. Beispielsgemäß sind der zweite Haltemagnet 54 und der sechste Haltemagnet 58 in der ersten Wand 50 benachbart zur Anbringungsaussparung 49 angeordnet. Die zweite Magnetachse A2 des zweiten Haltemagneten 54 und die sechste Magnetachse A6 des sechsten Haltemagneten 58 erstrecken sich beim Ausführungsbeispiel parallel zueinander.
-
Der vierte Haltemagnet 56 ist in der zweiten Wand 51 des Anbringungsabschnitts 48 angeordnet. Die vierte Magnetachse A4 erstreckt sich beispielsgemäß rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung des Messarms 16 und mithin rechtwinklig zur Messrichtung Mx, Mz. Die zweite Magnetachse A2 und die vierte Magnetachse A4 erstrecken sich beispielsgemäß ebenfalls rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung des Messarms 16. Die vierte Magnetachse A4 des vierten Haltemagneten 56 ist rechtwinklig zu der zweiten Magnetachse A2 und der sechsten Magnetachse A6 ausgerichtet. Bei hergestellter Verbindung zwischen dem Messarm 16 und der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 erstreckt sich die vierte Magnetachse A4 in y-Richtung des Koordinatensystems K und beispielsgemäß parallel zur Drehachse D. Die zweite Magnetachse A2 und die sechste Magnetachse A6 sind bei hergestellter Verbindung in z-Richtung des Koordinatensystems K ausgerichtet.
-
Bei sämtlichen Magneten sind der jeweilige magnetische Nordpol N und der jeweilige magnetische Südpol S entlang der betreffenden Magnetachse benachbart zueinander angeordnet. Sämtliche Haltemagnete haben beispielsgemäß eine zylindrische Gestalt und vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Die Magnetachsen entsprechen den jeweiligen Längsmittelachsen. Die magnetischen Nordpole N sind in den 12 und 13 mit Karoschraffur veranschaulicht. Die magnetischen Südpole S sind in 12 und 13 durch die nicht ausgefüllten weißen Flächen dargestellt.
-
Zur Erzeugung der Haltekraft arbeitet jeweils ein Nordpol N eines Haltemagneten mit einem Südpol S eines jeweils anderen Haltemagneten eines gemeinsamen Magnetpaares zusammen. Durch die Anziehungskraft wird der Messarm 16 an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 bzw. dem Aufnahmekörper 19 gehalten.
-
Wie es in 12 veranschaulicht ist, sind der erste Haltemagnet 53 und der fünfte Haltemagnet 57 in z-Richtung mit umgekehrter Anordnung der magnetischen Pole im Aufnahmekörper 19 angeordnet. Beispielsgemäß ist eine Stirnfläche des Nordpols N des ersten Haltemagneten 53 benachbart zur ersten Bezugsfläche 20 angeordnet, während eine Stirnfläche des Südpols S des fünften Haltemagneten benachbart zur ersten Bezugsfläche 20 angeordnet ist. Der dem ersten Haltemagneten 53 zugeordnete zweite Haltemagnet 54 am Anbringungsabschnitt 48 ist derart in der ersten Wand 50 angeordnet, dass der Südpol S der Aufnahmeaussparung 49 zugeordnet ist, während beim sechsten Haltemagneten 58 der Nordpol N der Aufnahmeaussparung 49 zugewandt ist. In Abwandlung zu diesem Ausführungsbeispiel könnten sämtliche Haltemagnete 53, 54, 57, 58 jeweils in umgekehrter Ausrichtung der magnetischen Pole angeordnet sein.
-
Durch das sozusagen gegensinnige Anordnen des ersten Haltemagneten 53 und des fünften Haltemagneten 57 wird erreicht, dass beim Verbinden des Anbringungsabschnitts 48 mit dem Aufnahmekörper 19 keine Anziehungskraft zwischen dem zweiten Haltemagneten 54 und dem fünften Haltemagneten 57 erzeugt wird, sondern im Gegenteil eine magnetische Abstoßung zwischen den beiden gleichartigen magnetischen Polen, beispielsgemäß den Südpolen S, erzeugt wird. Die Abstoßung ist in 12 durch die Doppelpfeile schematisiert dargestellt. Dadurch wird vermieden, dass bereits zwischen dem zweiten Haltemagneten 54 und dem fünften Haltemagneten 57 eine Anzugskraft auftritt und der Messarm 16 versehentlich in einer fehlerhaften Relativposition an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 angeordnet wird. Erst wenn der zweite Haltemagnet 54 in die Nähe des ersten Haltemagneten 53 gelangt - wobei gleichzeitig auch der vierte Haltemagnet 56 in die Nähe des dritten Haltemagneten 55 und der sechste Haltemagnet 58 in die Nähe des fünften Haltemagneten 57 gelangt - wird die Haltekraft bzw. Magnetkraft erzeugt, um die mechanische Verbindung herzustellen. Die exakte Ausrichtung wird dabei durch die Lagereinrichtung 27 und die Gegenlagereinrichtung 28 definiert, wie es vorstehend erläutert wurde. Bei hergestellter Verbindung sind die jeweils zugeordneten Haltemagneten eines Magnetpaares nicht unmittelbar in Anlage, sondern mit geringfügigem Abstand zueinander angeordnet, um die exakte Ausrichtung durch die Lagereinrichtung 27 und die Gegenlagereinrichtung 28 nicht zu stören.
-
Die Anordnung der magnetischen Pole ist für den dritten Haltemagneten 55 und den vierten Haltemagneten 56 nicht explizit in den 12 und 13 veranschaulicht. Beispielsweise kann der magnetische Nordpol des dritten Haltemagneten 55 unmittelbar benachbart zur zweiten Bezugsfläche 21 angeordnet sein, wobei dann der magnetische Südpol des vierten Haltemagneten 56 der Anbringungsaussparung 49 zugewandt ist. Auch eine jeweils umgekehrte Anordnung der magnetischen Pole ist möglich.
-
In den 6, 7 und 13 ist außerdem schematisch veranschaulicht, dass bei hergestellter Verbindung ein Parallelversatz zwischen der ersten Magnetachse A1 des ersten Haltemagneten 53 und der zweiten Magnetachse A2 des zweiten Haltemagneten 54 verbleibt. Durch diesen Versatz wird nicht nur eine magnetische Anziehungskraft parallel zu den Magnetachsen A1, A2 erzeugt, sondern zusätzlich eine Magnetkraftkomponente Fx rechtwinklig zu den Magnetachsen A1, A2 und beispielsgemäß in x-Richtung des Koordinatensystems K.
-
Außerdem besteht beispielsgemäß auch ein Parallelversatz zwischen der dritten Magnetachse A3 und der vierten Magnetachse A4. Die dritte Magnetachse A3 und die vierte Magnetachse A4 sind parallel zueinander und rechtwinkelig zu der y-Richtung des Koordinatensystems K versetzt. Dadurch wird zwischen dem dritten Haltemagneten 55 und dem vierten Haltemagneten 56 nicht nur eine Anziehungskraft in y-Richtung, sondern zusätzlich auch eine Magnetkraftkomponente Fx in x-Richtung und/oder eine Magnetkraftkomponente Fz in z-Richtung erzeugt, wobei diese beiden zusätzlichen Komponenten zusammen eine Magnetkraftkomponente Fxz ergeben (vergleiche insbesondere 13).
-
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist sind keine Haltemagneten vorhanden, deren Magnetachsen im Wesentlichen oder genau in x-Richtung verlaufen. Magnetkraftkomponenten in x-Richtung werden dadurch erzeugt, dass bei hergestellter Verbindung zwischen der Halteeinrichtung 25 und der Gegenhalteeinrichtung 26 ein entsprechender Versatz zwischen den Magnetachsen A1, A2 und A3, A4 der einander zugeordneten Haltemagnete 53, 54 bzw. 55, 56 besteht. Dadurch kann die Anzahl der Magnetpaare reduziert werden. Prinzipiell kann es genügen, ein einziges Magnetpaar vorzusehen, das eine Magnetkraft mit Kraftkomponenten in alle drei Richtungen x, y, z des kartesischen Koordinatensystems K erzeugt. Bei dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel wird eine solche Magnetkraft durch das Magnetpaar aus dem dritten Haltemagneten 55 und dem vierten Haltemagneten 56 erreicht. Die beiden Haltemagnete 55, 56 ziehen sich in y-Richtung an und durch den Versatz der Magnetachsen werden zusätzliche Magnetkraftkomponenten in x- und z-Richtung erzeugt. Die zusätzlich vorhandenen Magnetpaare sind vorgesehen, um eine ausreichend große Magnetkraft in allen Raumrichtungen zu erhalten. Eine Feineinstellung der Magnetkraft bzw. der Magnetkraftkomponenten kann durch den Betrag des Abstandes der Magnetachsen eines Magnetpaares und/oder den Abstand der Haltemagnete eines gemeinsamen Magnetpaares parallel zu den Magnetachsen bei hergestellter Verbindung definiert werden.
-
Wie es insbesondere in 13 ebenfalls veranschaulicht ist, sind die fünfte Magnetachse A5 und die sechse Magnetachse A6 bei hergestellter Verbindung koaxial zueinander ausgerichtet, d. h. sie sind deckungsgleich. Es ist daher nicht notwendigerweise erforderlich, die beiden Haltemagneten jedes Magnetpaares versetzt anzuordnen. In Abwandlung zum veranschaulichten Ausführungsbeispiel könnte auch ein Versatz der fünften Magnetachse A5 und der sechsten Magnetachse A6 bei hergestellter Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise in y-Richtung und/oder in x-Richtung.
-
Die Messarmaufnahmeeinrichtung 18 verfügt außerdem über eine elektrische Kontakteinrichtung 65, um eine elektrische Verbindung zum Messarm 16 und insbesondere zum Anbringungsabschnitt 48 des Messarms 16 herstellen zu können. Dies ist insbesondere bei Messarmen 16 vorteilhaft, die einen Datenträger 66 aufweisen, auf dem wenigstens eine Angabe zum Messarm 18 gespeichert ist. Die Angabe kann beispielsweise zur Identifikation des Messarms bzw. Messarmtyps verwendet werden. Es können auch technische Daten abgespeichert sein, bspw. die Länge des Messarms 18 (d.h. der Abstand zwischen der Drehachse D und dem Messelement 17), das Gewicht des Messarms, oder ähnliches. Es ist jedoch ausreichend, eine Angabe zur Kennzeichnung des Messarmtyps 18 auf dem Datenträger 66 zu speichern, und diese Information einer Auswerteeinrichtung 67 des Messsystems 15 zu übermitteln. Die Auswerteeinrichtung 67 kann dann die Informationen verwenden, um das Messsystem 15 abhängig von dem aktuell an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 angeordneten Messarm 16 zu steuern. Die Auswerteeinrichtung 67 kann Bestandteil einer Steuereinrichtung des Messsystems 15 sein.
-
Angrenzend an die Anbringungsaussparung 59, beispielsgemäß in der zweiten Wand 51, ist ein Messarmkontakt 68 vorhanden. Der Messarmkontakt 68 ist beispielsgemäß elektrisch mit dem Datenträger 66 verbunden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Datenträger 66 ein Chip, wobei der Messarmkontakt 68 in Form einer Kontaktfläche unmittelbar am Chip angeordnet ist.
-
Um eine elektrische Verbindung mit dem Messarmkontakt 68 herstellen zu können, weist die Kontakteinrichtung 65 der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 ein Kontaktteil 69 auf. Das Kontaktteil 69 kann aus einem einzigen integralen elektrisch leitfähigen Teil bestehen. Beim Ausführungsbeispiel ist das Kontaktteil 69 aus mehreren und beispielsgemäß zwei separaten elektrisch leitfähigen Teilen aufgebaut, nämlich einem Kontaktstift 70 und einer elektrisch leitend und mechanisch mit dem Kontaktstift 70 verbundenen Kontakthülse 71, die den Kontaktstift 70 koaxial zu seiner Längsachse L umschließt (9-11) und z.B. auf den Kontaktstift geschraubt sein kann.
-
Das Kontaktteil 69, beispielsgemäß der Kontaktstift 70, ragt teilweise durch eine Durchbrechung 72 aus dem Aufnahmekörper 19 heraus, so dass sein freies Ende 70a außerhalb des Aufnahmekörpers 19 angeordnet ist und beispielsgemäß über die zweite Bezugsfläche 21 vorsteht ( 6, 10 und 11). Mit dem freien Ende 70a des Kontaktstiftes 70 kann das Kontaktteil 69 zur Anlage mit dem Messarmkontakt 68 gelangen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktteil 69 und dem Messarmkontakt 68 herzustellen.
-
Das Kontaktteil 69 ist zwischen einer Ruhestellung I (11) und einer Arbeitsstellung II (10) bewegbar. Der sich an das freie Ende 70a anschließende Endabschnitt des Kontaktstifts 70, der über die zweite Bezugsfläche 21 hinaus aus dem Aufnahmekörper 19 vorsteht, ist in der Ruhestellung I länger als in der Arbeitsstellung II.
-
An der dem freien Ende 70a entgegengesetzten Seite ist das Kontaktteil 69 durch ein Vorspannmittel mit einer Vorspannkraft beaufschlagt, die in einer Normalenrichtung R wirkt. In der Ruhestellung I, wenn auf das Kontaktteil 69 keine Kraft quer zu seiner Längsrichtung L eingeleitet wird, ist die Normalenrichtung R parallel zur Längsachse L orientiert. Die Normalenrichtung R ist vorzugsweise rechtwinklig zur Fläche des Messarmkontakts 68 ausgerichtet, wenn der Messarm 16 an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 angeordnet ist (10).
-
Das die Vorspannkraft in Normalenrichtung R erzeugende Vorspannmittel 73 ist beim Ausführungsbeispiel durch einen Federkontakt 74 gebildet. Der Federkontakt 74 hat eine Federkontakthülse 75, in der ein Federkontaktstift 76 in Normalenrichtung R verschiebbar angeordnet ist. Der Federkontaktstift 76 ragt mit einem sich an ein äußeres Ende 77 anschließenden Abschnitt aus der Federkontakthülse 75 heraus. In der Federkontakthülse 75 ist ein Krafterzeugungselement angeordnet, das die Vorspannkraft erzeugt und den Federkontaktstift 76 beispielsgemäß mit der Vorspannkraft aus der Federkontakthülse 75 herausdrängt. Das Krafterzeugungselement ist beim Ausführungsbeispiel ein Federelement 78.
-
Das äußere Ende 77 ist beispielsgemäß kugelsegmentförmig bzw. halbkugelförmig ausgeführt und definiert einen Dreh- oder Taumelpunkt für das Kontaktteil 69 und beispielsgemäß den Kontaktstift 70, der durch den Mittelpunkt des Kugelsegments definiert ist. An dem dem freien Ende 70a entgegengesetzten Ende stützt sich das Kontaktteil 69 und beispielsgemäß der Kontaktstift 70 an dem Federkontaktstift 76 ab. Der Kontaktstift 70 hat hierfür eine konische Ausnehmung 79. Die sphärische Fläche des äußeren Endes des Federkontaktstifts 76 liegt daher an einer kreisringförmigen Linie um die Längsachse L des Kontaktstifts 70 in der konischen Ausnehmung 79 am Kontaktstift 70 an. Der Kontaktstift 70 und mithin das Kontaktteil 69 sind in allen drei rotativen Freiheitsgraden um den vom Federkontaktstift 76 definierten Dreh- bzw. Taumelpunkt bewegbar, was in 10 schematisch durch den Doppelpfeil veranschaulicht ist, der eine Taumelbewegung T beispielhaft veranschaulicht. Bei dieser Taumelbewegung T neigt sich die Längsachse L gegenüber der Normalenrichtung R um einen gemeinsamen Schnittpunkt zwischen der Längsachse L und der Normalenrichtung R, der den Dreh- oder Taumelpunkt darstellt.
-
In der Ruhestellung I ist das Kontaktteil 69 durch die Vorspannkraft gegen eine Anschlagfläche 83 gedrängt. Beispielsgemäß liegt die Kontakthülse 71 an der Anschlagfläche 63 an. Die Anschlagfläche 63 ist als Ringfläche an einem Ringteil 84 ausgebildet, das mit der Durchbrechung 72 fluchtet oder die Durchbrechung 72 an einer inneren Mündung ringförmig umschließt. Das Ringteil 84 muss nicht zwingend kreisringförmig ausgeführt sein. Es genügt eine Durchgangsöffnung, die mit der Durchbrechung 72 fluchtet, so dass das Kontaktteil 69 und beispielsgemäß der Kontaktstift 70 durch die Durchgangsöffnung und die Durchbrechung 72 hindurchragen kann.
-
Die Anschlagfläche 83 am Ringteil 84 ist beispielsgemäß als elektrisch leitfähige Fläche ausgebildet. Beispielsweise kann das Ringteil 84 als Platine mit einer elektrisch leitfähigen Fläche ausgebildet sein, an der die Kontakthülse 71 in der Ruhestellung I anliegt. Die Anschlagfläche 83 ist elektrisch mit einem Bezugspotential verbunden. Das Bezugspotential ist beispielsgemäß ein Massepotential GND. Somit ist das Kontaktteil 69 in der Ruhestellung I mit dem Massepotential GND elektrisch verbunden.
-
Um das Kontaktteil 69 in der Ruhestellung I mit dem Bezugspotential und beispielsgemäß dem Massepotential GND elektrisch zu verbinden, könnte auch ein radial einwirkender elektrischer Federkontakt vorhanden sein, der in der Ruhestellung I am Kontaktteil 69 anliegt. Die elektrische Verbindung mit dem Bezugspotential (Massepotential GND) über die Anschlagfläche 83 ist die bevorzugte, aber nicht die einzige Möglichkeit, diese elektrische Verbindung zu realisieren.
-
Um das Kontaktteil 69 zu lagern, so dass der Federkontaktstift 76 in Eingriff mit der konischen Ausnehmung 79 bleibt, ist eine Kontaktteillagereinrichtung 85 vorhanden, über die das Kontaktteil 69 gelagert ist. Die Kontaktteillagereinrichtung 85 ist dazu eingerichtet, dem Kontaktteil 69 die Taumelbewegung T und/oder eine Bewegung quer zur Normalenrichtung R zu ermöglichen. Beispielsgemäß erlaubt die Kontaktteillagereinrichtung 85 ein Neigen der Längsachse L gegenüber der Normalenrichtung R, wie vorstehend erläutert.
-
Die Kontaktteillagereinrichtung 85 hat bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Festkörperlager 86. Das Festkörperlager 86 ist vorzugsweise durch eine Blattfeder 87 gebildet, deren Aufbau insbesondere in 9 veranschaulicht ist. Die Blattfeder 87 hat einen Befestigungsabschnitt 88, mit dem sie fest mit einer Trägerplatte 89, beispielsgemäß einer Platine, verbunden ist, beispielsgemäß mittels einer Schraubverbindung. Die Blattfeder 87 erstreckt sich in der Ruhestellung I in etwa in einer Ebene, die rechtwinklig zur Normalenrichtung R und/oder zur Längsachse L ausgerichtet ist. In Normalenrichtung R wird durch die Blattfeder 87 verglichen mit der Vorspannkraft des Vorspannmittels 73 keine bzw. lediglich eine vernachlässigbar kleine Kraft erzeugt. Der Befestigungsabschnitt 88 weist einen Verbindungsbereich 90 auf, ausgehend von dem sich zwei Arme 91 in unterschiedliche Richtungen und beispielsgemäß etwa rechtwinklig zueinander weg erstrecken. An einem dem Verbindungsbereich 90 entgegengesetzten Ende ist jeder der Arme 91 über eine Befestigungsschraube 92 auf einem Sockel 93 befestigt. Die Sockel 93 sind mit der Trägerplatte 89 fest verbunden. Die Höhe der Sockel 93 ausgehend von der Trägerplatte 89 ist gleich groß.
-
Die Blattfeder 87 weist außerdem einen Spiralfederabschnitt 94 auf, wobei sich die Blattfeder spiralförmig von einer äußeren Windung mit abnehmendem Radius und zunehmender Krümmung zu einer inneren Windung 95 hin erstreckt. An der inneren Windung 95 ist der Spiralfederabschnitt 94 mit dem Kontaktteil 69 verbunden und beispielsweise zwischen der Kontakthülse 71 und einem Endflansch 70b des Kontaktstiftes 70 geklemmt gehalten. Beispielsweise kann die Kontakthülse 71 auf den Kontaktstift 70 aufgeschraubt sein, so dass die innere Windung 95 axial zwischen der Kontakthülse 71 und dem Endflansch 70b durch die Schraubverbindung eingeklemmt werden kann.
-
Der Spiralfederabschnitt 94 ist über wenigstens einen und beispielsgemäß mehrere Federstege 96 mit dem Befestigungsabschnitt 88 und beispielsgemäß dem Verbindungsbereich 90 verbunden. Die Federstege 96 sind beim Ausführungsbeispiel jeweils paarweise angeordnet, wobei die zwei Federstege 96 eines Paares durch einen Schlitz getrennt sind und sich parallel zueinander erstrecken. Ein mittleres Paar zweier Federstege 96 erstreckt sich in etwa geradlinig vom Verbindungsbereich 90 zum Spiralfederabschnitt 94. Auf beiden Seiten dieses mittleren Paares ist jeweils ein weiteres Paar von zwei Federstegen 96 angeordnet, die jeweils einen bogenförmig gekrümmten Verlauf haben. Im mittleren Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt 90 und dem Spiralfederabschnitt 94 haben die beiden bogenförmigen Paare der Federstege 96 den größten Abstand voneinander und nähern sich ausgehend von diesem mittleren Bereich sowohl zum Verbindungsbereich 90 hin als auch zum Spiralfederabschnitt 94 hin aneinander an. Jeder Federsteg 96 ist mit einer der Windungen im Spiralfederabschnitt 94 verbunden, wobei mehrere der Federstege 96 auch mit derselben Windung verbunden sein können.
-
Die Blattfeder 87 ist vorzugsweise einstückig, integral ohne Naht- und Fügestelle ausgebildet. Sie kann durch ein Trennverfahren aus einem plattenförmigen oder folienförmigen Ausgangsteil herausgetrennt werden.
-
Das Kontaktteil 69 ist beim Ausführungsbeispiel sowohl in der Ruhestellung I, als auch in der Arbeitsstellung II elektrisch mit der Auswerteeinrichtung 67 verbunden. Dies ist beispielsgemäß dadurch erreicht, dass der Federkontakt 74 über eine elektrische Leitung 100 mit der Auswerteeinrichtung 67 elektrisch verbunden ist. Der Federkontakt 76 ist elektrisch leitfähig und liegt am Kontaktteil 69 an, so dass dadurch eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktteil 69 und der Leitung 100 und mithin der Auswerteeinrichtung 67 besteht.
-
Das Kontaktteil 69 wird bei hergestellter Verbindung zwischen der Halteeinrichtung 25 und der Gegenhalteeinrichtung 26 aus seiner Ruhestellung I heraus in die Arbeitsstellung II bewegt. Das Bewegen in die Arbeitsstellung II erfolgt dadurch, dass der Messarmkontakt 78 am freien Ende 70a des Kontaktstiftes 70 anliegt und diesen gegen die Vorspannkraft des Vorspannmittels 73 und beispielsgemäß des Federkontakts 74 in die Arbeitsstellung II bewegt. In der Arbeitsstellung II wird die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktteil 69 und dem Bezugspotenzial, beispielsgemäß dem Massepotenzial GND, unterbrochen. Die Trennung dieser elektrischen Verbindung erfolgt beispielsgemäß dadurch, dass das Kontaktteil 69 von der Anschlagfläche 83 weg bewegt ist, wenn es sich in der Arbeitsstellung II befindet (10). Das Kontaktteil 69 liegt über den Kontaktstift 70 am Messarmkontakt 68 an, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Auswerteeinrichtung 67 und dem Messarmkontakt 68 und mithin dem Datenträger 66 (beispielsweise Chip) besteht. Somit kann die Auswerteeinrichtung 67 in der Arbeitsstellung II eine auf dem Datenträger 66 gespeicherte Information auslesen.
-
Dadurch, dass die Kontaktteillagereinrichtung 85 keine exakte Führung des Kontaktteils 69 in Normalenrichtung R bewirkt, sondern vielmehr eine Bewegung in wenigstens einem rotatorischen bzw. linearen Freiheitsgrad zusätzlich zur Bewegung in Normalenrichtung R zulässt, wird das freie Ende 70a des Kontaktstifts 70 nicht immer exakt an dieselbe Stelle am Messarmkontakt 68 angelegt. Vielmehr wird beim Anordnen des Messarms 16 an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 eine Quer- oder Taumelbewegung T des Kontaktteils 69 bewirkt und das freie Ende 70a kann dabei entlang der Fläche des Messarmkontakts 68 gleiten, bis es seine endgültige Stellung einnimmt. Dadurch wird vermieden, dass kleinere Schmutzpartikel eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktteil 69 und dem Messarmkontakt 68 verhindern. Solche Schmutzpartikel werden durch die gleitende Bewegung zwischen dem freien Ende 70a des Kontaktstifts 70 und dem Messarmkontakt 68 entfernt.
-
Die Auswerteeinrichtung 67 kann durch Auswerten des elektrischen Potenzials am Kontaktteil 69 bzw. der elektrischen Leitung 100 erkennen, ob ein Messarm 16 an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 angeordnet ist. Wenn kein Messarm 16 vorhanden ist, befindet sich das Kontaktteil 69 in der Ruhestellung I und ist mit dem Bezugspotenzial und beispielsgemäß dem Massepotenzial GND elektrisch verbunden. In der ausgelenkten Arbeitsstellung II ist die Verbindung zu dem Massepotenzial GND unterbrochen und das Kontaktteil liegt am Messarmkontakt 68 an. Wenn an der Leitung 100 kein Massepotenzial GND erkannt wird, kann die Auswerteeinrichtung 67 darauf schließen, dass ein Messarm 16 an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 angeordnet ist und ein Auslesen der Information auf dem Datenträger 66 durchführen. Das Auslesen der Information kann beispielsweise automatisch gestartet werden, wenn sich das elektrische Potenzial an der Leitung 100 ändert, so dass es nicht mehr dem Bezugspotenzial (hier: Massepotenzial GND) entspricht.
-
Es kann erforderlich sein, dem Datenträger 66 ein Bezugspotenzial und beispielsgemäß das Massepotenzial GND bereitzustellen, so dass er mit einem entsprechenden Anschluss mit dem Massepotenzial GND elektrisch verbunden ist. Dies wird beispielsgemäß dadurch erreicht, dass eine oder mehrere Lagerstellen 31, 32, 33 der Lagereinrichtung 27 mit dem Massepotenzial GND verbunden werden, was schematisch in 8 veranschaulicht ist. Vorzugsweise sind zumindest zwei oder alle drei Lagerstellen 31, 32, 33 elektrisch mit dem Massepotenzial GND verbunden. Hierfür sind die Lagerstifte 35 und/oder der Einsatz 37 und/oder ein die konische Lagervertiefung 33 bildender konischer Einsatz zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt. Entsprechend bestehen die zugeordneten Lagervorsprünge 43 bzw. die Kugel 44 der Gegenlagereinrichtung 28 ebenfalls aus elektrisch leitfähigem Material. Bei hergestellter Verbindung wird dann auch eine elektrische Verbindung zwischen der betreffenden Lagerstelle 30, 31, 32 an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 und der Gegenlagerstelle 40, 41, 42 an dem Messarm 16 erzeugt. Wenigstens eine Gegenlagerstelle und vorzugsweise sämtliche Gegenlagerstellen 40, 41, 42 können elektrisch mit einem entsprechenden Anschluss am Datenträger 66 verbunden sein. Dadurch, dass die elektrische Verbindung für das Bereitstellen des Bezugspotenzials über wenigstens zwei Lagerstellen und zugeordnete Gegenlagerstellen erfolgt, ist eine Redundanz erreicht, so dass ein Fehler beim Bereitstellen des Bezugspotenzials mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann.
-
Das Messsystem 15 ist schematisch in 4 gezeigt. Der Aufnahmekörper 19 ist um die Drehachse D schwenkbar gelagert, beispielsgemäß mittels des Drehteils 19a. Das Drehteil 19a ist beim Ausführungsbeispiel über eine Kugelführungseinheit 101 drehbar um die Drehachse D gelagert. Die Kugelführungseinheit 101 weist einen Achsstift 102 auf, der sich entlang der Drehachse D erstreckt. Koaxial um den Achsstift 102 ist eine Kugelführungshülse 103 angeordnet, die eine Mehrzahl von Kugelaufnahmen aufweist, in der jeweils eine Kugel 104 angeordnet ist. Die Kugelführungshülse 103 kann daher auch als Kugelkäfig bezeichnet werden. Zu der Kugelführungseinheit 101 gehört außerdem eine Trägerhülse 105, die koaxial um die Kugelführungshülse 103 angeordnet ist. Die Kugeln 104 ermöglichen eine Wälzlagerung der Trägerhülse 105 auf dem Achsstift 102.
-
Auf der Trägerhülse 105 sitzt drehfest das Drehteil 19a. Außerdem ist drehfest mit der Trägerhülse 105 ein Rotor 106 eines Elektromotors 107 befestigt. Der Stator 108 des Elektromotors 107 ist drehfest mit dem Achsstift 102 verbunden.
-
An dem Achsstift 102 ist außerdem drehfest ein Gehäuse 109 angeordnet. Das Gehäuse 109 und der Elektromotor 107 sind auf unterschiedlichen axialen Seiten des Drehteils 19a angeordnet.
-
An dem Gehäuse 109 ist eine elektrische Anschlusseinrichtung 110 mit mehreren elektrischen Anschlüssen 111 angeordnet. Die elektrischen Anschlüssen 111 sind daher drehfest relativ zum Achsstift 102. Sie dienen zur elektrischen Kontaktierung des Messsystems 15 im Messgerät 10. Über eine elektrische Verbindungseinrichtung 112 sind die elektrischen Anschlüsse 111 der Anschlusseinrichtung 110 elektrisch mit Wicklungsanschlüssen 113 für die Rotorwicklungen 114 des Rotors 106 sowie Messarmaufnahmeanschlüssen 115 elektrisch verbunden, die wiederum elektrisch mit dem Kontaktteil 69 oder einer oder mehrerer der Lagereinrichtungen 30, 31, 32 verbunden sind (5).
-
Die Verbindungseinrichtung 112 ist dazu eingerichtet, eine Relativdrehung der drehend um den Achsstift 102 gelagerten Teile und insbesondere des Rotors 106 und des Drehteils 19a bzw. des Aufnahmekörpers 19 gegenüber der elektrischen Anschlusseinrichtung 110 zu ermöglichen. Hierfür können beispielsweise gleitende oder abwälzende elektrische Kontakte vorgesehen sein, beispielsweise über Bürstenkontakte, wie es von elektrischen Motoren, Drehübertragern oder dergleichen bekannt ist. Die Verbindungseinrichtung 112 kann auch jeweils eine mit dem elektrischen Anschluss 111 verbundene Spiralleitung aufweisen, die in einer Ebene radial zur Drehachse D verläuft und mit ihrem äußeren Ende elektrisch mit einem Anschluss 111 und mit ihrem inneren Ende mit entweder mit einem Wicklungsanschluss 113 oder mit einem Messarmaufnahmeanschluss mit dem Bezugszeichen 115 nach Messarmaufnahmeanschluss elektrisch verbunden ist. Die Spiralleitungen sind in 5 lediglich stark schematisiert veranschaulicht.
-
Das Messsystem 15 weist außerdem eine Messeinrichtung 120 auf. Die Messeinrichtung 120 dient dazu, die Drehwinkelstellung der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 bzw. des Aufnahmekörpers 19 um die Drehachse D zu erfassen. Beispielsweise kann hierfür ein Skalenteil 121 drehfest mit der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 und beispielsgemäß dem Drehteil 19a verbunden sein. An dem Gehäuse 109 oder einem anderen gegenüber dem Achsstift 102 drehfesten Bauteil kann eine Erfassungseinheit 122 angeordnet sein, die vorzugsweise berührungslos mit dem Skalenteil 121 zusammenarbeitet, beispielsweise optisch oder induktiv. Bei einer Drehung des Skalenteils 121 um die Drehachse D kann die Drehbewegung durch die Erfassungseinheit 122 erfasst und die aktuelle Drehwinkelstellung erkannt werden.
-
Zur Messung der Rauheit, der Geometrie oder der Form des Objekts 12 wird das Messsystem 15 mit Hilfe der Vorschubachse 14 in die betreffende Messrichtung Mx, Mz bewegt. Bei dieser Bewegung wird die aktuelle Drehwinkelstellung des Messarms 16 sowie die Position des Messsystems 15 und mithin des Messelements 17 in Messrichtung Mx bzw. Mz ermittelt. Aus den Messwerten für die Schwenkwinkelstellung und der jeweils zugeordneten Position in Messrichtung kann dann die Rauheit, die Form oder die Geometrie des Objekts 12 ermittelt werden.
-
Die Erfindung betrifft eine Messarmaufnahmeeinrichtung 18 eines Messsystems 15 zum lösbaren Anordnen eines Messarms 16. Die Messarmaufnahmeeinrichtung 18 kann hierfür eine Halteeinrichtung 25 aufweisen, die mit einer Gegenhalteeinrichtung 26 des Messarms 16 zusammenwirkt. Sowohl die Halteeinrichtung 25, als auch die Gegenhalteeinrichtung 26 weist jeweils wenigstens einen Haltemagneten auf. Dadurch, dass die Magnetachsen der beiden Haltemagneten bei hergestellter Verbindung versetzt zueinander verlaufen, wird eine magnetische Haltekraft mit einer Kraftkomponente erzeugt, die quer zu den Magnetachsen verläuft. Somit lässt sich durch ein einziges Paar von zwei Haltemagneten eine Magnetkraft mit einem Vektor in zwei oder drei Raumrichtungen erzeugen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hat die Messarmaufnahmeeinrichtung 18 ein elektrisches Kontaktteil 66, das zwischen einer Ruhestellung I und einer Arbeitsstellung II bewegbar ist. In der Ruhestellung I ist das Kontaktteil mit einem elektrischen Bezugspotenzial verbunden und in der Arbeitsstellung II ist das elektrische Kontaktteil mit einem Messarmkontakt 68 des Messarms 16 elektrisch verbunden. Über das Kontaktteil 69 kann somit eindeutig erkannt werden, ob ein Messarm 16 an der Messarmaufnahmeeinrichtung 18 angeordnet ist und außerdem kann ein mit dem Messarmkontakt elektrisch verbundener Datenträger des Messarms 16 ausgelesen werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Messgerät
- 11
- Oberfläche
- 12
- Objekt
- 14
- Vorschubachse
- 15
- Messsystem
- 16
- Messarm
- 17
- Messelement
- 18
- Messarmaufnahmeeinrichtung
- 19
- Aufnahmekörper
- 19a
- Drehteil
- 20
- erste Bezugsfläche
- 20a
- hinterer Flächenabschnitt der ersten Bezugsfläche
- 20b
- vorderer Flächenabschnitt der ersten Bezugsfläche
- 21
- zweite Bezugsfläche
- 25
- Halteeinrichtung
- 26
- Gegenhalteeinrichtung
- 27
- Lagereinrichtung
- 28
- Gegenlagereinrichtung
- 30
- erste Lagerstelle
- 31
- zweite Lagerstelle
- 32
- dritte Lagerstelle
- 33
- konische Lagervertiefung
- 34
- nutförmige Lagervertiefung
- 35
- Lagerstift
- 36
- Aussparung
- 37
- Lagereinsatz
- 40
- erste Gegenlagerstelle
- 41
- zweite Gegenlagerstelle
- 42
- dritte Gegenlagerstelle
- 43
- Lagervorsprung
- 44
- Kugel
- 48
- Anbringungsabschnitt
- 49
- Anbringungsaussparung
- 50
- erste Wand
- 51
- zweite Wand
- 53
- erster Haltemagnet
- 54
- zweiter Haltemagnet
- 55
- dritter Haltemagnet
- 56
- vierter Haltemagnet
- 57
- fünfter Haltemagnet
- 58
- sechster Haltemagnet
- 65
- Kontakteinrichtung
- 66
- Datenträger
- 67
- Auswerteeinrichtung
- 68
- Messarmkontakt
- 69
- Kontaktteil
- 70
- Kontaktstift
- 70a
- freies Ende des Kontaktstift
- 70b
- Endflansch
- 71
- Kontakthülse
- 72
- Durchbrechung
- 73
- Vorspannmittel
- 74
- Federkontakt
- 75
- Federkontakthülse
- 76
- Federkontaktstift
- 77
- äußeres Ende des Federkontaktstifts
- 78
- Federelement
- 79
- konische Ausnehmung
- 83
- Anschlagfläche
- 84
- Ringteil
- 85
- Kontaktteillagereinrichtung
- 86
- Festkörperlager
- 87
- Blattfeder
- 88
- Befestigungsabschnitt
- 89
- Trägerplatte
- 90
- Verbindungsbereich
- 91
- Arm
- 92
- Befestigungsschraube
- 93
- Sockel
- 94
- Spiralfederabschnitt
- 95
- innere Windung
- 96
- Federsteg
- 100
- elektrische Leitung
- 101
- Kugelführungseinheit
- 102
- Achsstift
- 103
- Kugelführungshülse
- 104
- Kugel
- 105
- Trägerhülse
- 106
- Rotor
- 107
- Elektromotor
- 108
- Stator
- 109
- Gehäuse
- 110
- elektrische Anschlusseinrichtung
- 111
- elektrischer Anschluss
- 112
- Verbindungseinrichtung
- 113
- Wicklungsanschluss
- 114
- Rotorwicklung
- 115
- Messarmaufnahmeanschluss
- 120
- Messeinrichtung
- 121
- Skalenteil
- 122
- Erfassungseinheit
- I
- Ruhestellung
- II
- Arbeitsstellung
- A1
- erste Magnetachse
- A2
- zweite Magnetachse
- A3
- dritte Magnetachse
- A4
- vierte Magnetachse
- A5
- fünfte Magnetachse
- A6
- sechste Magnetachse
- D
- Drehachse
- Fx
- Magnetkraftkomponente in der x-Richtung
- Fxz
- Magnetkraftkomponente in der x-z-Ebene
- Fz
- Magnetkraftkomponente in der z-Richtung
- GND
- Massepotenzial
- K
- Koordinatensystem
- L
- Längsachse des Kontaktstifts
- Mx
- horizontale Messrichtung
- Mz
- vertikale Messrichtung
- N
- Nordpol
- R
- Normalenrichtung
- S
- Südpol
- T
- Taumelbewegung
- x
- x-Richtung
- y
- y-Richtung
- z
- z-Richtung
