DE102019122049B4

DE102019122049B4 - Verfahren zur Aufnahme oder zum Wechsel eines Tastkopfes oder Sensors an einer Pinole oder an einem an der Pinole angeordneten Interface eines Koordinatenmessgerätes

Info

Publication number: DE102019122049B4
Application number: DE102019122049.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Wagner
Original assignee: Hexagon Metrology GmbH
Current assignee: Hexagon Metrology GmbH
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2039-08-17
Also published as: DE102019122049A1

Abstract

Verfahren zur Aufnahme oder zum Wechsel eines Tastkopfes (7) oder eines Sensors an einer Pinole (6) oder an einem an der Pinole (6) angeordneten Interface (31) eines Koordinatenmessgerätes (1), bei dem die Pinole (6) oder das an der Pinole (6) angeordnete Interface einen Tastkopf (7) oder einen Sensor aus einer Tastkopf- oder Sensorhalterung (18) aufnimmt, und bei dem zum Aufnehmen des Tastkopfes (7) oder des Sensors die Pinole (6) derart verfahren wird, dass mit der Pinole (6) ein Zentriervorgang zur Aufnahme des Tastkopfes (7) oder des Sensors durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pinole (6) zumindest teilweise ohne Tastkopf (7) und/oder ohne Sensor verfahren wird, und dass der Zentriervorgang durch Erfassen und Auswerten wenigstens eines Strom-Istwertes (IX, IZ) wenigstens einer Achse des Koordinatenmessgerätes (1) durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme oder zum Wechsel eines Tastkopfes oder eines Sensors an einer Pinole oder an einem an der Pinole angeordneten Interface eines Koordinatenmessgerätes.
Aus der Praxis ist bekannt, zum dimensionellen Messen von Werkstücken mit Koordinatenmessgeräten taktile und nicht taktile Sensoren zu verwenden, die fest oder lösbar fest an einem Koordinatenmessgerät angeordnet sind.
Die aus der Praxis bekannten Koordinatenmessgeräte bestehen aus mehreren beweglichen Achsen, die es ermöglichen, den Sensor im Raum so zu bewegen, dass Werkstücke dimensioneil vermessen werden können.
Sensoren werden auch als Tastköpfe bezeichnet und Tastköpfe als Sensoren.
Taktile Tastköpfe bestehen aus einem festen Teil, der mit einer Achse des Koordinatenmessgerätes, in der Regel mit einer Pinole, fest oder lösbar fest verbunden ist, sowie aus einem gegen den festen Teil beweglichen Teil, der einen sogenannten Taststift trägt, der aus einem länglichen Schaft besteht und an dessen einem Ende ein Antastelement wie zum Beispiel eine Kugel, die sogenannte Antastkugel befestigt ist. Andere Antastelemente sind zum Beispiel Spitzen oder Kugelscheiben. Mit dem anderen Ende ist der Taststift an dem beweglichen Teil des Tastkopfes befestigt, der sich gegenüber dem festen Teil verschiebt, wenn das Antastelement mit der Oberfläche eines Werkstückes in Kontakt kommt. Überschreitet die Auslenkung des Taststiftes einen vorgegebenen Wert, wird eine Antastung an dem Werkstück detektiert.
Bei den sogenannten messenden Tastköpfen wird mit Hilfe geeigneter Messmittel die Verschiebung gemessen. Bei den sogenannten schaltenden Tastköpfen wird eine Verschiebung lediglich mittels eines elektrischen Schaltimpulses angezeigt. Auf den beweglichen Teil des Tastkopfes wirken Rückstellkräfte, damit der Tastkopf sich in einer definierten Lage gegenüber dem festen Teil des Tastkopfes befindet, wenn keine äußeren Kräfte auf den Taststift wirken.
Darüber hinaus gehören zum Stand der Technik ( DE 10 2004 010 083 B4 ) Koordinatenmessgeräte, bei denen die Tastköpfe Schaukeln aufweisen, die über Federparallelogrammbleche miteinander verbunden sind.
Um möglichst viele unterschiedliche Messaufgaben erfüllen zu können, besitzen taktile oder messende Tastköpfe eine mechanische Schnittstelle, in die verschiedene Taststiftkonfigurationen eingesetzt oder automatisch eingewechselt werden können.
Zum Stand der Technik ( DE 10 2007 054 915 A1 ) gehören darüber hinaus optische Sensoren, mit denen ein berührungsloses optisches Messverfahren durchgeführt werden kann.
Um komplexe Messobjekte wie zum Beispiel Motorblöcke mit einem Koordinatenmessgerät vermessen zu können, ist nicht nur ein häufiger Wechsel der Taststiftkonfigurationen erforderlich, sondern auch ein relativ häufiger Wechsel des Tastkopfes. Der Tastkopf ist üblicherweise an einer Pinole des Koordinatenmessgerätes angeordnet. In sogenannten Tastkopf- oder Sensorhalterungen können verschiedene Tastköpfe oder Sensoren für verschiedene Messaufgaben gelagert sein. Diese Tastköpfe oder Sensoren werden vollautomatisch von dem Koordinatenmessgerät eingewechselt, je nachdem welche Messaufgabe die Einwechselung eines bestimmten Tastkopfes oder Sensors erforderlich macht.
Bei dem Wechsel von Tastköpfen oder Sensoren ist zu beachten, dass bei diesem Wechsel kein Tastkopfsignal oder Sensorsignal vorhanden ist, da die Pinole einen Tastkopf oder Sensor in der Tastkopf- oder Sensorhalterung ablegt und dann ohne Tastkopf oder Sensor zu der nächsten Station, in der ein anderer Tastkopf oder Sensor angeordnet ist, fährt. Die Pinole wird in der Praxis deshalb „blind“ an die Wechselposition gefahren, was jedoch eine exakte Kenntnis der Position der Tastköpfe oder Sensoren in der Wechselbank voraussetzt. Insbesondere bei wandernder Zielposition, etwa in Folge eines Temperatureinflusses, ist eine Positionierung jedoch riskant und fehleranfällig. Befindet sich der Tastkopf oder Sensor nicht in der erwarteten Zielposition, beispielsweise durch die genannten Temperatureinflüsse, kann es zu Kollisionen kommen, oder der Tastkopf oder Sensor kann nicht ordnungsgemäß von der Pinole aufgenommen werden.
Aus der Praxis ist bekannt, in diesem Fall zum Beispiel gefederte Tasterwechselgaragen vorzusehen, mit denen ein Ausgleich einer veränderten Zielposition möglich ist. Bei einer Differenz von beispielsweise 10 Grad Celsius kann bei den aus der Praxis bekannten Tastergaragen ein Versatz von 0,5 mm auftreten, der durch eine federnde Tastergarage ausgeglichen werden kann. Eine federnde Tastergarage hat jedoch wiederum den Nachteil, dass bei Alterung der Federungen diese sich im Laufe der Zeit absenkt, und auch hierdurch wieder eine genaue Positionierung der Pinole zu der Tastkopf- oder Sensorhalterung nicht möglich ist.
Zum Stand der Technik ( DE 10 2016 101 173 A1 ) gehört eine Wechseleinrichtung zur auswechselbaren Aufnahme eines Sensors, Tastelementes oder Werkzeuges an einer Maschine oder an einem Maschinenteil und insbesondere an einem Koordinatenmessgerät sowie ein entsprechendes Koordinatenmessgerät. Aus diesem Stand der Technik ist eine Vorrichtung zum Zentrieren bei der Aufnahme eines Tastkopfes oder Sensors bekannt. Gemäß diesem Stand der Technik ist zum Beispiel ein konisch geformter Sitz einer Lagerkomponente offenbart.
Auch aus der DE 10 2009 008 722 A1 ist ein Koordinatenmessgerät bekannt, bei dem zum Zentrieren der Aufnahme eines Tastkopfes ein Zentrierzapfen vorgesehen ist. Gemäß diesen beiden zum Stand der Technik gehörenden Druckschriften wird jedoch nicht vermieden, dass es zu Kollisionen kommen kann, wenn sich der Tastkopf oder Sensor nicht in der erwarteten Zielposition befindet.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik ( DE 10 2011 089 061 A1 ) ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Koordinatenmessgerätes bekannt, bei dem eine Überwachung der Stromaufnahme der Achsantriebe durchgeführt wird. Das Koordinatenmessgerät weist eine Mechanik auf zum Verstellen eines Sensors relativ zu einer Werkstückaufnahme in zumindest einer Richtung, wobei die Mechanik wenigstens einen Elektromotor aufweist, über den die Verstellung des Sensors oder der Werkstückaufnahme in dieser Richtung angetrieben wird. Dabei wird ein elektrischer Antriebsstrom gemessen, der durch den Elektromotor fließt, um auf diese Weise eine Bewegung des Elektromotors und auf diese Weise eine Bewegung des Sensors oder der Werkstückaufnahme zu bewirken. Die Problematik, eine Kollision bei einem Tastkopf oder Sensorwechsel zu vermeiden, ist nicht Gegenstand dieser Druckschrift.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Tastkopfwechsel oder ein Sensorwechsel durchgeführt werden kann, wenn ein Tastkopfsignal oder ein Sensorsignal nicht zur Verfügung steht, und mit dem der Tastkopfwechsel oder der Sensorwechsel zuverlässig und ohne das Risiko einer Kollision durchgeführt werden kann.
Dieses technische Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufnahme oder zum Wechsel eines Tastkopfes oder eines Sensors an einer Pinole oder an einem an der Pinole angeordneten Interface eines Koordinatenmessgerätes, bei dem die Pinole oder das an der Pinole angeordnete Interface einen Tastkopf oder einen Sensor aus einer Tastkopf- oder Sensorhalterung aufnimmt, und bei dem zum Aufnehmen des Tastkopfes oder des Sensors die Pinole derart verfahren wird, dass mit der Pinole ein Zentriervorgang zur Aufnahme des Tastkopfes oder des Sensors durchgeführt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass die Pinole zumindest teilweise ohne Tastkopf und/oder ohne Sensor verfahren wird, und dass der Zentriervorgang durch Erfassen und Auswerten wenigstens eines Strom-Istwertes wenigstens einer Achse des Koordinatenmessgerätes durchgeführt wird.
Beim Verfahren der Pinole ist wenigstens ein Strom-Istwert wenigstens einer Achse des Koordinatenmesswertes vorhanden, nämlich aus dem Antrieb der wenigstens einen Achse. Die Achsen des Koordinatenmessgerätes werden mit Motoren elektrisch angetrieben. Aus den unterschiedlichen Antriebssträngen jeder Achse des Koordinatenmessgerätes ist wenigstens ein Strom-Istwert bekannt. Wird beispielsweise die Pinole in X-Richtung verfahren, wird der Strom-Istwert dieses Antriebsstranges erfasst. Erhöht sich der Strom-Istwert, bedeutet das, dass die Pinole gegen ein Hindernis gefahren ist. Hierdurch ist es möglich, über das Erfassen und Auswerten des wenigstens einen Strom-Istwertes den Zentriervorgang zur Aufnahme des Tastkopfes oder des Sensors durchzuführen.
Fährt die Pinole gegen ein Hindernis oder gegen einen Widerstand, steigt der Strom an, da der Motor des oder der Antriebsstränge versucht, weiter zu verfahren. Der Motor bringt hierbei eine höhere Leistung auf. Durch die höhere Leistung erhöht sich der wenigstens eine Strom-Istwert in wenigstens einer Antriebsachse des Koordinatenmessgerätes.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein Strom-Istwert wenigstens eines Motors wenigstens eines Antriebsstranges des Koordinatenmessgerätes erfasst. Dieser wenigstens eine Strom-Istwert wird erfasst und ausgewertet. Der Zentriervorgang der Pinole wird aufgrund des wenigstens einen erfassten und ausgewerteten Strom-Istwertes durchgeführt.
Bei der Auswertung des Strom-Istwertes wird der Strom-Istwert beispielsweise mit einem Normalwert oder mit einem Sollwert verglichen.
Grundsätzlich können die Strom-Istwerte einzelner oder sämtlicher Verfahrrichtungen erfasst und ausgewertet werden. Es besteht daher die Möglichkeit, die Strom-Istwerte einer Achse, von zwei Achsen oder von drei Achsen zu erfassen.
Die Pinole oder das an der Pinole angeordnete Interface nimmt einen Tastkopf oder einen Sensor aus der Tastkopf- oder Sensorhalterung gemäß der Erfindung auf. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Aufnehmen des Tastkopfes oder des Sensors derart verfahren, dass mit der Pinole ohne Sensorik, dass heißt ohne einen an der Pinole angeordneten Tastkopf oder Sensor ein Zentriervorgang zur Aufnahme des Tastkopfes oder Sensors durchgeführt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass der Zentriervorgang durch Erfassen und Auswerten von Strom-Istwerten von zwei oder drei Achsen des Koordinatenmessgerätes durchgeführt wird. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Zentriervorgang durch Erfassen und Auswerten von Strom-Istwerten wenigstens einer Achse durchgeführt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Überschreiten eines ersten Strom-Sollwertes die Pinole in wenigstens einer Achse in einer kreisförmigen und/oder mäanderförmigen und/oder zickzackförmigen und/oder oszillierenden Bewegung verfahren wird. Andere Bewegungen sind auch möglich. Überschreitet der Strom-Istwert einen ersten Strom-Sollwert, beginnt die Pinole eine von der gradlinigen Bewegung abweichende Bewegung durchzuführen. Hierdurch ist es möglich, dass die Pinole sich der Position des Tastkopfes oder Sensors in der Halterung annähert und durch weiteres Messen des Strom-Istwertes und durch weiteres Erfassen und Auswerten des Strom-Istwertes die Zielposition zur Aufnahme des Tastkopfes findet.
Gelangt die Pinole nicht unmittelbar in die Zielposition der Tastkopf- oder Sensorhalterung, erhöht sich wenigstens ein Strom-Istwert. Durch eine von der geradlinigen Bewegung abweichende Bewegung gelangt die Pinole in die Zielposition. Befindet sich die Pinole in der Zielposition zur Aufnahme eines Tastkopfes oder Sensors, werden Strom-Istwerte gemessen, die dem Normalwert oder einem Strom-Sollwert entsprechen oder annähernd entsprechen.
Gelangt die Pinole in eine Position, in der sie den Tastkopf oder Sensor aufnehmen kann, entspricht der Strom-Istwert zumindest annähernd einem Strom-Istwert, der bei einem normalen Verfahren der Pinole erfasst wird.
Durch Anfahren eines Hindernisses erhöht sich der Strom-Istwert, was gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfasst wird und zu der von der geradlinigen Bewegung der Pinole abweichenden Bewegung führt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster Tastkopf oder Sensor in einer Tastkopf- oder Sensorhalterung abgelegt und anschließend dieser erste Tastkopf oder Sensor oder ein anderer Tastkopf oder Sensor aus einer Tastkopf- oder Sensorhalterung aufgenommen wird. Dazwischen wird die Pinole wenigstens ein Wegstück ohne den Tastkopf oder den Sensor verfahren. Hierbei erhält die Pinole keine Werte aus dem Tastkopf oder Sensor, so dass sie quasi „blind“ verfährt.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Pinole zu Beginn eines Messvorganges ohne vorheriges Ablegen eines Tastkopfes oder Sensors einen Tastkopf oder Sensor aus einer Tastkopf- oder Sensorhalterung aufnimmt. Auch hierbei wird die Pinole ohne Tastkopf oder Sensor zu dem aufzunehmenden Tastkopf oder Sensor verfahren und kann nicht auf ein Tastkopf- oder Sensorsignal zurückgreifen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer Überschreitung wenigstens eines zweiten Strom-Sollwertes die Pinole stoppt und/oder in eine sichere Position gefahren wird. Der zweite Strom-Sollwert wird beispielsweise größer als der erste Strom-Sollwert sein.
Der Strom-Istwert erhöht sich, wenn die Pinole gegen ein Hindernis fährt. Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform führt die Pinole eine von der geradlinigen Bewegung abweichende Bewegung aus, wenn ein erster Strom-Sollwert von dem Strom-Istwert überschritten wird. Fährt die Pinole gegen ein Hindernis im Falle einer Kollision, wird der zweite Strom-Sollwert von dem Strom-Istwert überschritten, was vorteilhaft einen Notstopp zur Folge hat. Die Pinole kann auch in eine sichere Position gefahren werden. Beispielsweise fährt die Pinole hierbei den Weg zurück, auf dem die Pinole zuletzt verfahren wurde.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kollision der Pinole mit wenigstens einem zusätzlichen Sensor erfasst wird. Bei einer Kollision der Pinole mit einem Hindernis können große Schäden an dem Koordinatenmessgerät auftreten. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, wenigstens einen zusätzlichen Sensor vorzusehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann als zusätzlicher Sensor ein kapazitiver Sensor oder ein Ultraschallsensor vorgesehen sein. Diese Sensoren weisen die erforderliche Empfindlichkeit auf, um eine Kollision zu erfassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Zentriervorgang wenigstens ein Zentrierstift oder ein Zentrierbolzen in wenigstens eine Öffnung gefahren wird.
Dieser Zentriervorgang erlaubt ein genaues Zentrieren, da die Pinole so lange verfährt, bis der Zentrierstift oder Zentrierbolzen in der wenigstens einen Öffnung angeordnet ist. Durch diese Zentrierung wird die genaue Position zur Aufnahme des Tastkopfes oder Sensors festgelegt, wodurch der Tastkopf oder Sensor ohne Kollision aufgenommen werden kann. Der Tastkopf oder Sensor kann hierbei in einer reproduzierbaren Lage an der Pinole oder einem Interface angeordnet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Zentriervorgang wenigstens ein Zentrierstift oder ein Zentrierbolzen der Pinole oder eines an der Pinole angeordneten Interfaces in wenigstens eine Öffnung des Tastkopfes oder Sensors gefahren wird. Grundsätzlich ist auch der umgekehrte Fall denkbar, nämlich dass der Zentrierstift oder Zentrierbolzen an dem Tastkopf oder Sensor angeordnet ist und die Öffnung oder Bohrung an der Pinole oder an dem an der Pinole angeordneten Interface.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Tastkopf oder Sensor in einer reproduzierbaren Lage an der Pinole oder an dem an der Pinole angeordneten Interface angeordnet wird.
Hierzu kann beispielsweise eine Dreipunktlagerung vorgesehen sein, bei der an dem einen Teil, beispielsweise dem Tastkopf oder Sensor drei Kugeln oder Halbkugeln oder Kugelabschnitte angeordnet sind, die in Gegenlager greifen, die beispielsweise als Planlager, Trippellager und V-Lager ausgebildet sind oder beispielsweise jeweils aus zwei parallel zueinander angeordneten Zylindern bestehen, so dass die Kugeln oder Kugelabschnitte insgesamt mit sechs Lagerpunkten an den Gegenlagern anliegen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein schaltender oder ein messender Tastkopf oder ein optischer Tastkopf oder optischer Sensor oder ein Rauheitssensor oder ein Barkhausen-Sensor eingewechselt wird. Die Tastköpfe oder Sensoren werden je nach Bedarf der Messaufgabe eingewechselt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Interface bei einem Tastkopf- oder Sensorwechselvorgang eingewechselt wird oder an der Pinole verbleibt. In der Regel wird das Interface an der Pinole bleiben. Das Interface stellt vorteilhaft eine Sensor-Universalschnittstelle dar, die einen vollautomatischen Tastkopf- beziehungsweise Sensorwechsel innerhalb eines Messprogrammes ermöglicht. Tastköpfe werden auch als Sensoren bezeichnet. Hierdurch kann das Koordinatenmessgerät zu einem Multisensor-Messsystem erweitert werden. Das Interface unterstützt den einfachen Wechsel zwischen verschiedenen Sensortechnologien. Durch automatisierte Wechsel können taktile oder messende Tastköpfe oder Sensoren, wie auch optische Tastköpfe oder Sensoren oder Rauheitssensoren oder Barkhausen-Sensoren oder andere Sensoren in demselben Messprogramm verwendet werden. Das Interface kann vorteilhaft eine zusätzliche Sensorerkennung zur Identifizierung von Tastkopf und Tastkopfstatus oder Sensor und Sensorstatus aufweisen. Durch das Interface ist es möglich, dass ein erneutes Einmessen der Tastköpfe oder Sensoren nach einem Wechsel entfällt und so für reibungslose und rasche Messabläufe sorgt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht die Möglichkeit, dass der Strom nachgeregelt wird, damit die Pinole eine bestimmte Position erreicht, nämlich um einen Tastkopf oder Sensor aufzunehmen.
Wie schon beschrieben, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass ein Tastkopf oder Sensor aufgenommen wird und dass zur Zentrierung wenigstens ein Zentrierstift oder wenigstens ein Zentrierbolzen in eine Öffnung greift. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Toleranz der Bohrung für den Zentrierstift oder den Zentrierbolzen zu verkleinern. Hierdurch wird die Sicherheit bei dem Tastkopf- oder Sensorwechselvorgang erhöht.
Vorteilhaft ist bei dem Zentriervorgang vorgesehen, dass zwei Zentierstifte oder zwei Zentrierbolzen in zwei zu den Zentrierstiften oder Zentrierbolzen korrespondierende Öffnungen gefahren werden. Es kann jedoch auch eine hiervon abweichende Anzahl von Zentierstiften, Zentierbolzen und hierzu korrespondierende Öffnungen vorgesehen sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnungen, in der mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Koordinatenmessgerät in perspektivischer Ansicht;
2 eine Einzelheit zur Aufnahme eines Tastkopfes in einer federgelagerten Tastkopfgarage als Prinzipskizze;
3 eine Funktionsskizze zur Durchführung eines Zentriervorganges;
4 einen Signalverlauf des Strom-Istwertes bei einem Zentriervorgang;
5 eine Dreipunktlagerung in Draufsicht;
6 ein Gegenstück zur Dreipunktlagerung in Draufsicht;
7 eine Pinole mit Interface und Tastkopf in Seitenansicht.

1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 1 in Portalbauweise mit einem Werkzeugtisch 2 und einem Portal 3. Das Portal 3 weist eine Traverse 4 auf. An der Traverse 4 ist ein Schlitten 5 angeordnet, an dem wiederum eine Pinole 6 angeordnet ist. Das Portal 3 ist in X-Richtung beweglich, der Schlitten 5 in Y-Richtung und die Pinole 6 in Z-Richtung. An der Pinole 6 ist ein Tastkopf 7 angeordnet, der einen Taststift 8 trägt. Auf dem Messtisch 2 des Koordinatenmessgerätes ist ein Werkstück 9 angeordnet.
An dem Messtisch 2 ist ein Maßstab 10 angeordnet, an der Traverse 4 ein Maßstab 11 und an der Pinole 6 ein Maßstab 12. Über entsprechende Wegmesssysteme (nicht dargestellt) kann die Position des Taststiftes 8 erfasst werden. Das Portal 3 weist Portalfüße 13, 14 auf, mit denen das Portal 3 an dem Messtisch 2 beweglich angeordnet ist. Über einen Computer 15, der auch eine Steuereinheit enthält, werden die Messwerte erfasst und verarbeitet.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass das Portal feststehend angeordnet ist und der Werkzeugtisch mit dem Werkstück relativ zu dem Portal verfahren wird.
Darüber hinaus ist auch bekannt, zum Beispiel einen Drehtisch auf dem Werkzeugtisch 2 anzuordnen.
2 zeigt den Tastkopf 7. Der Tastkopf 7 weist zwei Bohrungen 16, 17 auf. Der Tastkopf 7 wird in einer Tastkopf- oder Sensorhalterung 18 abgelegt. Die Tastkopf- oder Sensorhalterung 18 weist zwei Zentrierstifte 19, 20 auf, die an der Tastkopf- oder Sensorhalterung 18 angeordnet sind. Die Tastkopf- oder Sensorhalterung 18 ist über Federn 21 federnd gelagert, so dass, falls sich die Lage der Tastkopf- oder Sensorhalterung 18, beispielsweise durch Temperatureinflüsse, verschiebt, die Zentrierstifte 19, 20 dennoch in den Bohrungen 16, 17 des Tastkopfes 7 angeordnet werden können.
3 zeigt den Zentrierstift 20, der entlang einer Aufnahme 22 verfahren wird. Der Zentrierstift 20 kann, wie in 3 dargestellt, über einen Antrieb 23 in X-Richtung verfahren werden. Hierzu ist ein Motor 24 vorgesehen. Der Motorstrom I_x wird erfasst. Es handelt sich hierbei um einen Strom-Istwert. Der Zentrierstift 20 kann darüber hinaus in Z-Richtung über einen Antrieb 25 verfahren werden. Hierzu ist ein Motor 26 vorgesehen. Der Motor 26 weist ebenfalls einen Strom-Istwert I_z auf.
Der Zentrierstift 20 kann in Richtung des Doppelpfeiles A verfahren werden. Steht der Zentrierstift 20 mit der Aufnahme 22 in Kontakt, ist ein bestimmter Strom-Istwert I_X vorhanden. Ebenso gilt dies für den Strom-Istwert I_Z. Gelangt der Zentrierstift 20 in die Lage 20', verändern sich die Strom-Istwerte I_X und I_Z, das heißt, die Strom-Istwerte vergrößern sich, da der Zentrierstift 20' sich in einer Endposition befindet, in der er nicht mehr weiter in die Aufnahme 22 hinein verfahren werden kann, sondern nur noch in Richtung des Doppelpfeiles B bewegt werden kann.
Die Motoren 24, 26 bringen in diesem Fall eine größere Leistung auf, so dass sich der Strom-Istwert I_X wie auch der Strom-Istwert I_Z erhöht.
Gemäß 4 sind die verschiedenen Positionen 20, 20', 20" des Zentrierstiftes dargestellt. Darüber hinaus sind für diese Positionen die Strom-Istwerte I_X und I_Z dargestellt.
Der Zentrierstift 20", steht nicht in Kontakt mit der Aufnahme 22. Dies ist die Phase 1. Hier sind bestimmte Strom-Istwerte I_X, I_Z vorhanden. Auch in Y-Richtung ist ein Strom-Istwert vorhanden. Dieser ist in 4 jedoch nicht dargestellt.
In der Phase 2 gelangt der Zentrierstift 20 mit der Aufnahme 22 in Kontakt, wenn er in Richtung des Pfeiles C bewegt wurde. Der Strom-Istwert I_X fällt ab, während der Strom-Istwert I_Z zunimmt. Dies ist die Phase 2.
In Phase 3, wenn der Zentrierstift 20 in Richtung des Pfeiles D in die Lage des Zentrierstiftes 20' bewegt wurde, wird der Zentrierstift 20' in Richtung des Doppelpfeiles E hin- und herbewegt. Bei Kontakt der Aufnahme 22 steigt der Strom-Istwert I_X jeweils an. Befindet sich der Zentrierstift 20' in einer Mittellage ohne Berührung mit der Aufnahme 22, ist der Strom-Istwert I_X kleiner als der Strom-Istwert während der Phase 1.
Über dieses Verfahren ist es möglich, den Zentrierstift 20 in einer Öffnung 17 zu zentrieren, ohne dass hierfür ein Tastkopfsignal erforderlich ist. Dieser Zentriervorgang ist sehr genau und der Zentriervorgang kann durchgeführt werden, ohne dass das Koordinatenmessgerät Schaden nimmt.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Strom-Istwerte zu filtern, um verrauschte Signale zu glätten.
5 zeigt die Pinole 6 mit drei Lagern 27. Die Lager 27 weisen jeweils zwei Zylinder 28 auf. Darüber hinaus ist eine Haltevorrichtung 29, beispielsweise in Form eines Hakens vorgesehen.
6 zeigt den Tastkopf 7, in dem drei Halbkugeln 30 angeordnet sind. Die Halbkugeln 30 kommen, wenn der Tastkopf 7 an der Pinole 6 angeordnet wird, mit den Zylindern 28 in Kontakt. Hierdurch wird eine reproduzierbare Lagerung erreicht. Der Tastkopf 7 weist ein Gegenstück 30 zu der Haltevorrichtung 29 auf.
7 zeigt einen Aufbau einer Pinole 6 mit einem Interface 31. Die Pinole 6 trägt das Interface 31, welches gemäß 7 fest an der Pinole 6 angeordnet ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Interface 31 austauschbar an der Pinole 6 anzuordnen (in 7 nicht dargestellt). Mittels einer schematisch dargestellten Dreipunktlagerung mit Halbkugeln 30 ist an dem Interface 31 der Tastkopf 7 angeordnet. An dem Tastkopf 7 ist wiederum lediglich schematisch dargestellt mittels der Halbkugeln 30 und den nicht dargestellten Gegenlagern 27 der Taststift 8 mit einem Taststiftteller 32 und einer Tastkugel 33 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Koordinatenmessgerät
2: Werkzeugtisch
3: Portal
4: Traverse
5: Schlitten
6: Pinole
7: Tastkopf
8: Taststift
9: Werkstück
10: Maßstab
11: Maßstab
12: Maßstab
13: Portalfuß
14: Portalfuß
15: Computer
16: Bohrung
17: Bohrung
18: Tastkopf- oder Sensorhalterung
19: Zentrierstift
20: Zentrierstift
21: Federn
22: Aufnahme
23: Antrieb in X-Richtung
24: Motor in X-Richtung
25: Antrieb in Z-Richtung
26: Motor in Z-Richtung
27: Lager
28: Zylinder
29: Haltevorrichtung
30: Gegenstück
31: Interface
32: Taststiftteller
33: Tastkugel
A: Pfeile
B: Pfeile
C: Pfeile
D: Pfeile
E: Pfeile

Claims

Verfahren zur Aufnahme oder zum Wechsel eines Tastkopfes (7) oder eines Sensors an einer Pinole (6) oder an einem an der Pinole (6) angeordneten Interface (31) eines Koordinatenmessgerätes (1), bei dem die Pinole (6) oder das an der Pinole (6) angeordnete Interface einen Tastkopf (7) oder einen Sensor aus einer Tastkopf- oder Sensorhalterung (18) aufnimmt, und bei dem zum Aufnehmen des Tastkopfes (7) oder des Sensors die Pinole (6) derart verfahren wird, dass mit der Pinole (6) ein Zentriervorgang zur Aufnahme des Tastkopfes (7) oder des Sensors durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pinole (6) zumindest teilweise ohne Tastkopf (7) und/oder ohne Sensor verfahren wird, und dass der Zentriervorgang durch Erfassen und Auswerten wenigstens eines Strom-Istwertes (I_X, I_Z) wenigstens einer Achse des Koordinatenmessgerätes (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriervorgang durch Erfassen und Auswerten von Strom-Istwerten (I_X, I_Z) von zwei oder drei Achsen des Koordinatenmessgerätes (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines ersten Strom-Sollwertes die Pinole (6) in wenigstens einer Achse in einer kreisenden und/oder mäanderförmigen und/oder zickzackförmigen und/oder oszillierenden Bewegung verfahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Tastkopf (7) oder Sensor in einer Tastkopf- oder Sensorhalterung (18) abgelegt und anschließend dieser erste Tastkopf (7) oder Sensor oder ein anderer Tastkopf oder Sensor aus einer Tastkopf- oder Sensorhalterung (18) aufgenommen wird oder dass die Pinole (6) zu Beginn eines Messvorganges ohne vorheriges Ablegen eines Tastkopfes (7) oder Sensors einen Tastkopf (7) oder Sensor aus einer Tastkopf- oder Sensorhalterung (18) aufnimmt, und dass die Pinole (6) wenigstens ein Wegstück ohne Tastkopf (7) oder Sensor verfahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Überschreitung wenigstens eines zweiten Strom-Sollwertes die Pinole (6) stoppt und/oder in eine sichere Position gefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kollision der Pinole (6) mit wenigstens einem zusätzlichen Sensor erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Sensor ein kapazitiver Sensor oder ein Ultraschallsensor vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zentriervorgang wenigstens ein Zentrierstift (19, 20) oder Zentrierbolzen in wenigstens eine Öffnung gefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zentriervorgang wenigstens ein Zentrierstift (19, 20) oder ein Zentrierbolzen der Pinole (6) oder eines an der Pinole (6) angeordneten Interfaces in wenigstens eine Öffnung des Tastkopfes (7) oder des Sensors gefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastkopf (7) oder der Sensor in einer reproduzierbaren Lage an der Pinole (6) oder an dem an der Pinole (6) angeordneten Interface (31) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein schaltender oder ein messender Tastkopf (7) oder ein optischer Tastkopf oder optischer Sensor oder ein Rauheitssensor oder ein Barkhausen-Sensor eingewechselt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Interface (31) bei einem Tastkopf- oder Sensorwechselvorgang eingewechselt wird oder an der Pinole (6) verbleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strom-Istwert (I_X, I_Z) gefiltert wird.