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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät zur Vermessung eines Werkstücks mit einer optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung, die relativ zum zu vermessenden Werkstück entlang mindestens einer Achse verfahrbar ist, sowie eine optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung für ein Koordinatenmessgerät und ein Verfahren zum Ausrüsten, insbesondere Nachrüsten eines Koordinatenmessgeräts mit einer optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Für die Qualitätssicherung ist es in der Fertigung in vielen Bereichen erforderlich, Werkstücke genau zu vermessen und die Dimensionen und / oder Formen der Werkstücke zu bestimmen. Dazu werden sogenannte Koordinatenmessgeräte eingesetzt, die über optische und / oder taktile Sensoren (Kontaktsensoren) Koordinaten eines zu vermessenden Werkstücks bestimmen können. Hierzu wird ein Messkopf mit einem entsprechenden Sensor dreidimensional im Raum verfahren, um das im Messvolumen gelagerte Werkstück zu vermessen, wobei das Messvolumen den Raum darstellt, in dem eine Messung möglich ist und somit auch die Dimensionen eines zu vermessenden Werkstücks definiert. Ein Beispiel für ein derartiges Koordinatenmessgerät ist in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 229 823 A1 beschrieben.
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Bei derartigen Koordinatenmessgeräten wird häufig eine Messeinrichtung, die beispielsweise die von dem optischen Sensor erfassten Lichtsignale auswertet und / oder die Lichtquellen zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht für den optischen Sensor aufweist, entfernt von dem optischen Sensor angeordnet, um Einflüsse der Messeinrichtung, wie beispielsweise Wärmeentwicklung und dergleichen, auf das zu vermessende Werkstück zu vermeiden. Entsprechend werden bei optischen Sensoreinrichtungen mit räumlich getrennten optischen Sensoren und Messeinrichtungen einschließlich Beleuchtungseinrichtungen Lichtleiter verwendet, um optische Signale bzw. Licht übertragen zu können.
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Derartige Lichtleiter werden üblicherweise in der Trägerstruktur für den optischen Sensor eingebaut, wie beispielsweise in einer beweglichen Pinole. Dies ist beispielsweise in den Dokumenten
DE 10 2014 113 044 B4 ,
EP 0 362 625 A2 und
DE 38 34 117 A1 dargestellt. Ein derartiger Einbau von Lichtleitern in bewegliche Komponenten der Trägerstruktur ist jedoch aufwändig.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Koordinatenmessgerät bzw. eine optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, bei welcher die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung mit möglichst geringem Aufwand am Koordinatenmessgerät montiert werden kann. Insbesondere soll eine optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung auch nachträglich an einem Koordinatenmessgerät installiert werden können. Gleichzeitig soll jedoch ein sicherer und zuverlässiger Betrieb des Koordinatenmessgerät und der optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung gewährleistet werden.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Koordinatenmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie einem Verfahren zum Ausrüsten eines Koordinatenmessgeräts mit einer optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung schlägt vor, bei einem Koordinatenmessgerät mit einer optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung, die an einer entlang ihrer Längsachse in mindestens einer Raumrichtung beweglichen Pinole des Koordinatenmessgeräts angeordnet ist, mindestens einen Lichtleiter zumindest teilweise entlang der Längsrichtung der Pinole an der Außenseite der Pinole anzuordnen, sodass eine einfache Montage eines Lichtleiters ermöglicht wird, der beispielsweise das von einem optischen Sensor der Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung erfasste Licht bzw. die optischen Signale eines optischen Sensors an eine Messeinheit überträgt oder von Lichtquellen der Messeinheit Licht an eine Beleuchtungseinrichtung der Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung an dem optischen Sensor leitet. Entsprechend kann in einfacher Weise eine Messeinheit zur Auswertung der optischen Signale des optischen Sensors und / oder zur Bereitstellung von Licht für eine Beleuchtungseinrichtung an dem optischen Sensor zur Beleuchtung des zu vermessenden Werkstücks entfernt von dem optischen Sensor bzw. der Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden, beispielsweise an einem Ende der beweglichen Pinole, das dem Ende mit dem optischen Sensor und / oder der Beleuchtungseinrichtung gegenüberliegt, da in einfacher Weise eine optische Verbindung über einen Lichtleiter entlang der Längsrichtung bzw. Bewegungsrichtung der Pinole hergestellt werden kann.
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Dies ist insbesondere deshalb möglich, da der mindestens eine Lichtleiter an der Außenseite der Pinole außerhalb von Lauf - und / oder Führungsflächen der Pinole, die zur beweglichen Lagerung der Pinole dienen, angeordnet werden kann. Bei einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt der Pinole kann der mindestens eine Lichtleiter vorzugsweise an einer Ecke des rechteckigen oder quadratischen Querschnitts bzw. an und insbesondere entlang einer Kante der quaderförmigen Pinole angeordnet werden, da die Lauf - und / oder Führungsflächen der Pinole insbesondere bei einer Luftlagerung üblicherweise in den mittleren Bereichen der entsprechenden Seitenflächen der Pinole angeordnet sind. Vorzugsweise kann der Lichtleiter an einer Kante zwischen zwei benachbarten Außenflächen der Pinole im Bereich der Ecke des quadratischen oder rechteckigen Querschnitts der Pinole angeordnet sein.
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Der mindestens eine Lichtleiter kann mit entsprechenden Befestigungsmittel, beispielsweise Haken, Schrauben, Klemmen, Klebemittel und dergleichen an der Pinole befestigt werden. Vorzugsweise kann der Lichtleiter zumindest teilweise in einer Umhüllung, wie beispielsweise einem Rohr aufgenommen werden, welches wiederum über geeignete Befestigungsmittel an der Pinole angeordnet wird. Das Rohr kann insbesondere entlang der Längsachse geschlitzt sein, also eine längliche Öffnung aufweisen, sodass der Lichtleiter auch seitlich in das Rohr eingeführt werden kann.
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Die entsprechende optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung kann bei unterschiedlichsten Koordinatenmessgeräten eingesetzt werden, wie beispielsweise Koordinatenmessgeräten, die gemäß der Ständerbauweise, der Portalbauweise, der Brückenbauweise oder der Auslegerbauweise aufgebaut sind. Entsprechend kann die bewegliche Pinole in einer Tragstruktur aufgenommen sein, sodass die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung an der Pinole entlang von mehreren unabhängigen Raumrichtungen und / oder um mehrere unabhängige Raumrichtungen bewegt werden kann, insbesondere translatorisch entlang dreier unabhängiger Raumrichtungen verfahren werden kann.
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Die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung, die aufgrund ihrer Gestaltung mit mindestens einem außen an einer beweglichen Pinole anzuordnenden Lichtleiter kann in einfacher Weise an verschiedenen Koordinatenmessgeräten angebracht bzw. nachgerüstet werden. Dazu umfasst die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung einen optischen Sensor und / oder eine Beleuchtungseinrichtung, die ausgebildet sind, um an eine Kopplungsvorrichtung an einer Pinole eines Koordinatenmessgeräten angekoppelt zu werden und mindestens einen Lichtleiter, der Befestigungsmittel aufweist, mit deren Hilfe der Lichtleiter an der Außenseite einer beweglichen Pinole eines Koordinatenmessgeräten angebracht werden kann.
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Die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung kann weiterhin einen Adapter zur Ankopplung des optischen Sensors und / oder der Beleuchtungseinrichtung an ein Koordinatenmessgerät umfassen, wobei der Adapter an der Kopplungsvorrichtung einer beweglichen Pinole eines Koordinatenmessgeräts angekoppelt wird und die entsprechende Verbindungsmöglichkeit für die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung aufweist.
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Die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung kann weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des zu vermessenden Werkstücks aufweisen, die beispielsweise über den mindestens einen Lichtleiter mit Licht versorgt werden kann. Insbesondere kann die Beleuchtungseinrichtung an dem optischen Sensor angeordnet sein.
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Ferner kann die optische Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung weiterhin eine Messeinheit vorsehen, die mindestens eine Lichtquelle umfasst, die das Licht für die Beleuchtungseinrichtung der optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung bereitstellen kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Messeinheit über den mindestens einen optischen Leiter mit den optischen Sensor verbunden werden, um vom optischen Sensor erfasstes Licht bzw. Lichtsignale an die Messeinheit zu übertragen, wobei die Messeinheit so ausgebildet sein kann, dass sie das empfangene Licht bzw. die empfangenen Lichtsignale entsprechend auswerten kann.
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Der mindestens eine Lichtleiter der optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung kann einen optischen Stecker umfassen, der in der Kopplungsvorrichtung der Pinole oder dem Adapter anbringbar ist, um eine Steckverbindung mit dem optischen Sensor und / oder einer Beleuchtungseinrichtung der optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen. Der optische Stecker kann alternativ auch seitlich von der Kopplungsvorrichtung oder dem Adapter angeordnet sein.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
- 1 eine Darstellung eines Koordinatenmessgeräts und in
- 2 eine Schnittdarstellung der Aufnahme für die Pinole im Laufwagen des Koordinatenmessgeräts aus 1.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Die 1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Koordinatenmessgerät 1 umfasst eine Trägerstruktur mit einem verfahrbaren Portalträger 2 mit vier Säulen 6 und einem oberen Rahmen 7, in welchem wiederum verfahrbar ein Laufwagen 3 aufgenommen ist, an welchem ein optischer Sensor 5 am unteren Ende einer vertikal verfahrbaren Pinole 8 angeordnet ist. Der optische Sensor 5 kann beliebige optische Sensorelemente umfassen, wie Kameras, chromatische Weißlichtsensorelemente etc., mit welchen ein zu vermessendes Werkstück 9 erfasst werden kann. Neben dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Erfindung in weiteren Koordinatenmessgeräten eingesetzt werden, die unterschiedlich aufgebaut sein können, z.B. lediglich zwei Säulen statt vier Säulen aufweisen können. Insbesondere kann die Pinole nicht nur vertikal verfahrbar sein, sondern auch horizontal oder in anderen Raumrichtungen. Auch für andere Typen von Koordinatenmessgeräten ist die vorliegende Erfindung einsetzbar.
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Der Portalträger 2 ist mit den Säulen 6 entlang einer Schienenanordnung mit Schienen 4 verfahrbar, wobei die Längserstreckung der Schienen 4 der X - Richtung entspricht, sodass der optische Sensor 5 durch ein Verfahren des Portalträgers 2 entlang der Schienen 4 in X - Richtung verstellt werden kann. Der Laufwagen 3 kann in dem Portalträger 2 in einer Richtung quer zur X - Richtung, nämlich der Y - Richtung verfahren werden, wobei zusätzlich eine Bewegung des optischen Sensors 5 mit der vertikal im Laufwagen 3 verfahrbaren Pinole 8 senkrecht zu der durch die X - und Y - Richtung aufgespannten Ebene möglich ist, sodass der optische Sensor 5 entlang der Koordinatenachsen X, Y und Z an jeden beliebigen Punkt im vom Koordinatenmessgerät 1 definierten Messvolumen bewegt werden kann.
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Die Lagerung und Führung der beweglichen Komponenten der Trägerstruktur, also des Portalträgers 2 sowie des Laufwagens 3 und der Pinole 8 ist zumindest teilweise durch Luftlager realisiert, bei denen zwischen zwei beweglichen Bauteilen durch Druckluft ein Spalt mit einem Druckluftpolster erzeugt wird.
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Dies ist für die im Laufwagen 3 beweglich angeordnete Pinole 8 in der Querschnittsansicht der 2 dargestellt. In einem Aufnahmeraum 11 des Laufwagens 3 ist die im Querschnitt quadratische Pinole 8 aufgenommen, wobei die Pinole 8 an ihren Außenseiten jeweils eine Lauf - und / oder Führungsfläche 13 aufweist, die mit Luftlagerelementen 12 zusammenwirken, die an den verschiedenen Seiten des Aufnahmeraums 11 des Laufwagens 3 angeordnet sind. Die Luftlagerelemente 12 erzeugen zwischen sich und den Lauf - und / oder Führungsflächen 13 ein Luftpolster und ermöglichen zusammen mit den Lauf - und / oder Führungsflächen 13 der Pinole 8, dass die Pinole 8 sich im Laufwagen 3 auf und ab bewegen kann.
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Wie ebenfalls der 2 zu entnehmen ist, ist an einer Ecke 14 des quadratischen Querschnitts der Pinole 8 bzw. an der Kante im Bereich der Ecke 14, die parallel zur Längsachse der Pinole 8 und somit senkrecht zur Bildebene verläuft, ein Lichtleiter 15 angeordnet, der in einer Röhre 16 aufgenommen ist. Der Lichtleiter 15 verbindet den optischen Sensor 5 mit der Messeinrichtung 10, die wie in 1 gezeigt ist, an dem optischen Sensor 5 gegenüberliegenden Ende der Pinole 8 angeordnet ist. Die Messeinrichtung 10 dient zur Verarbeitung der optischen Signale, die über den Lichtleiter 15 von den optischen Sensor 5 übermittelt werden.
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Der Lichtleiter 15, der an der Außenseite der Pinole 8 angeordnet ist und mindestens über einen Großteil der Längserstreckung der Pinole 8 an der Außenseite entlang der Längsrichtung der Pinole 8 verläuft, kann anstelle der Übertragung von optischen Signalen, die von einem Sensorelement des optischen Sensors 5 erfasst worden sind, auch dazu dienen, Licht von einer Lichtquelle, die in der Messeinheit 10 angeordnet ist, an eine Beleuchtungseinrichtung zu liefern, die an der optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung des zu vermessenden Werkstücks 9 angeordnet ist.
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In der 1 ist weiterhin ein Adapter 17 gezeigt, mit dessen Hilfe der optische Sensor 5 an die Pinole 8 angekoppelt werden kann. Der der Adapter 17 kann beispielsweise dazu verwendet werden einen optischen Stecker, mit dem der optische Sensor 5 mit dem Lichtleiter 15 verbunden wird, aufzunehmen, wenn an der Kopplungseinrichtung der Pinole 8 kein ausreichender Platz für die Anordnung des optischen Steckers vorhanden sein sollte. Darüber hinaus kann der Adapter 17 die Kopplung eines beliebigen optischen Sensors 5 an die Kopplungseinrichtung der Pinole für ein Tastelement des Koordinatenmessgeräts ermöglichen. Allerdings ist auch eine direkte Anordnung des optischen Sensors 5 an die Kopplungseinrichtung der Pinole und die Anordnung eines optischen Steckers zur Verbindung des Lichtleiters 15 mit dem optischen Sensor 5 in der Kopplungsfläche zwischen Pinole 8 und optischem Sensor 5 oder seitlich davon möglich.
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Durch die entsprechende Gestaltung der optischen Sensor - und / oder Beleuchtungsvorrichtung mit dem optischen Sensor 5, dem optionalen Adapter 17, dem Lichtleiter 15, der optionalen Röhre 16 und der Messeinheit 10 kann in einfacher Weise ein Koordinatenmessgerät mit einer optischen Sensoreinrichtung nachgerüstet werden. Hierzu sind lediglich der Lichtleiter 15 bzw. entsprechende Befestigungselemente für den Lichtleiter, wie beispielsweise die Röhre 16, an der Außenseite der Pinole 8 anzubringen, sodass ein an der Pinole 8 angeordneter optische Sensor 5 über den Lichtleiter 15 mit einer entfernt angeordneten Messeinheit 10 verbunden werden kann. Damit ist der Aufwand für die Nachrüstung sehr gering. Entsprechend kann eine derartige Gestaltung und Anordnung auch für eine bereits anfänglich für ein Koordinatenmessgerät vorgesehene optische Sensoreinrichtung vorgesehen werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koordinatenmessgerät
- 2
- Portalträger
- 3
- Laufwagen
- 4
- Schiene
- 5
- optischer Sensor
- 6
- Säule
- 7
- Rahmen
- 8
- Pinole
- 9
- zu vermessendes Werkstück
- 10
- Messeinheit
- 11
- Aufnahmeraum des Laufwagens für die Pinole
- 12
- Luftlagerelement
- 13
- Lauf - und / oder Führungsfläche
- 14
- Ecke
- 15
- Lichtleiter
- 16
- Röhre
- 17
- Adapter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10229823 A1 [0002]
- DE 202012101465 U1 [0003]
- DE 102014113044 B4 [0003, 0005]
- EP 0362625 A2 [0003, 0005]
- DE 3834117 A1 [0003, 0005]
- EP 3066415 B1 [0003]
