DE102021107928B4

DE102021107928B4 - Anbindung einer verfahrbaren Zusatzsensorik an einer Vorrichtung zum Messen von Form, Lage und Dimensionsmerkmalen an Maschinenelementen

Info

Publication number: DE102021107928B4
Application number: DE102021107928.4A
Authority: DE
Inventors: Carsten Tuch; Sascha Licht; Bernd Weger; Toni Fohri
Original assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2041-03-30
Also published as: DE102021107928A1

Abstract

Optische Messmaschine (100) mit einer linear entlang einer Vermessungsachse (105) verfahrbaren Sensoreinrichtung (110) zum Vermessen eines parallel zu der Vermessungsachse (105) drehbar zwischen einem ersten Halteelement (115) und einem zweiten Halteelement (120) der optischen Messmaschine (100) aufnehmbaren Werkstücks (125), wobei die optische Messmaschine (100) die folgenden Merkmale aufweist:
einen Kreuztisch (130) mit einem auf einer ersten Achse (140) beweglichen ersten Abschnitt (142) und einem auf einer sich von der ersten Achse (140) unterscheidenden zweiten Achse (145) beweglichen zweiten Abschnitt (147) zum Tragen zumindest eines Zusatzsensors (148) zum Vermessen des Werkstücks (125), und
eine Koppeleinrichtung (135), die den ersten Abschnitt (142) des Kreuztisches (130) mit einem Gehäuseabschnitt (150) der Sensoreinrichtung (110) koppelt, wobei die Koppeleinrichtung (135) ein Rotationslager (400) aufweist, das zum rotativ kraftfreien Koppeln des ersten Abschnitts (142) an dem Gehäuseabschnitt (150) ausgeformt ist.

Description

Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine optische Messmaschine.
Die DE 10 2012 104 008 B3 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen von Form-, Lage- und Dimensionsmerkmalen an Maschinenelementen.
In der DE 10 2018 127 439 A1 wird eine 3D Messeinrichtung mit einem vorzugsweise im Schattenbildverfahren arbeitendem optischen Messsystem offengelegt.
Die DE 40 30 994 A1 und die DE 10 2008 013 308 A1 offenbaren Zusatzsensoren an einer entlang der Vermessungsachse verfahrbaren Sensoreinrichtung.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit dem vorliegenden Ansatz eine optische Messmaschine gemäß dem Hauptanspruch vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine optische Messmaschine geschaffen wird, die eine flexible Aufnahmemöglichkeit für einen oder mehrere zusätzliche Sensoren schafft. Ein in der optischen Messmaschine zu vermessendes Werkstück kann so besonders umfänglich, beispielsweise unter Verwendung zusätzlich geschaffener Achsen vermessen werden.
Eine optische Messmaschine mit einer linear entlang einer Vermessungsachse verfahrbaren Sensoreinrichtung zum Vermessen eines parallel zu der Vermessungsachse drehbar zwischen einem ersten Halteelement und einem zweiten Halteelement der optischen Messmaschine aufnehmbaren Werkstücks weist einen Kreuztisch und eine Koppeleinrichtung auf. Der Kreuztisch weist einen auf einer ersten Achse beweglichen ersten Abschnitt und einen auf einer sich von der ersten Achse unterscheidenden zweiten Achse beweglichen zweiten Abschnitt zum Tragen zumindest eines oder mehrerer Zusatzsensoren zum Vermessen des Werkstücks auf. Die Koppeleinrichtung koppelt den ersten Abschnitt des Kreuztisches mit einem Gehäuseabschnitt der Sensoreinrichtung.
Die Sensoreinrichtung kann zum Messen von Form-, Lage- und zusätzlich oder alternativ Dimensionsmerkmalen des aufgenommenen Werkstücks entlang der Vermessungsachse ausgeformt sein. Hierzu kann die Sensoreinrichtung der optischen Messmaschine entlang einer oder mehrerer Vermessungsachsen, beispielsweise entlang, beziehungsweise um zwei Vermessungsachsen, diese werden im Folgenden auch Z-Achse und C-Achse genannt, verfahrbar sein. Die Sensoreinrichtung zum Vermessen des Werkstückes der optischen Messmaschine besteht zumindest aus einem Beleuchtungsmodul und einem Kameramodul, um eine beispielsweise berührungslose optische Wellenmesstechnik zu ermöglichen. Der Kreuztisch, auch „XY-Tisch“ genannt, kann als eine mehrachsige Führungseinrichtung zur mehrachsig beweglichen Aufnahme des Zusatzsensors dienen. Es ist bei der hier vorgestellten optischen Messmaschine vorteilhaft verschiedene Zusatzsensoren zu der bereits vorhandenen Sensoreinrichtung hinzuzufügen, wobei die Zusatzsensoren dank des Kreuztischs ein Vermessen des Werkstücks in weiteren Achsen ermöglichen. Die Koppeleinrichtung schafft vorteilhafterweise eine besonders stabile und verzugsfreie Aufnahmemöglichkeit des Kreuztisches an der Sensoreinrichtung.
Die Koppeleinrichtung kann ausgeformt sein, um den ersten Abschnitt flächig an einem ebenen Gehäuseabschnitt der Sensoreinrichtung zu koppeln. Eine flächige Kopplung ermöglich eine besonders beständige Befestigung zwischen dem ersten Abschnitt und dem Gehäuseabschnitt aufgrund einer großen Kopplungsfläche. Beispielsweise können hierbei mehr als zehn Prozent einer Oberfläche des ersten Abschnitts, oder mehr als 50 Prozent, oder sogar die gesamte Oberfläche des ersten Abschnitts an dem ebenen Gehäuseabschnitt gekoppelt sein, diesen beispielsweise kontaktieren. Die Koppeleinrichtung kann beispielsweise mittels Schrauben, Klemmen und zusätzlich oder alternativ eines stoffschlüssigen Verbindungsmittels realisiert sein.
Erfindungsgemäß weist die Koppeleinrichtung ein Rotationslager auf, das zum rotativ kraftfreien Koppeln des ersten Abschnitts an dem Gehäuseabschnitt ausgeformt ist. So kann eine Beweglichkeit des ersten Abschnitts gegenüber dem Gehäuseabschnitt ermöglicht werden, um beispielsweise bei einem Last- und zusätzlich oder alternativ Temperaturwechsel eine Lageänderung des Kreuztisches auszugleichen, welche eine Dejustage oder Verformung der Achsen und damit verbundene Messfehler zur Folge haben könnte.
Die Koppeleinrichtung kann auch ein Federblech aufweisen, das zum federbaren Koppeln des ersten Abschnitts an dem Gehäuseabschnitt ausgeformt ist. Auch mittels eines Federblechs kann eine Beweglichkeit des ersten Abschnitts gegenüber dem Gehäuseabschnitt ermöglicht werden, um beispielsweise bei Last- und zusätzlich oder alternativ Temperaturwechsel eine Lageänderung des Kreuztisches auszugleichen, welche eine Dejustage oder Verformung der Achsen und damit verbundene Messfehler zur Folge haben könnte.
Das Rotationslager oder Federblech kann beispielsweise stirnseitig an der Koppeleinrichtung angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Beweglichkeit des ersten Abschnitts an der Stirnseite. Eine der Stirnseite gegenüberliegende Rückseite der Koppeleinrichtung kann beispielsweise fest oder unbeweglich mit dem Gehäuseabschnitt gekoppelt sein.
Die Koppeleinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform ferner einen Lagerbock zum Lagern eines Endes des ersten Abschnitts an dem Gehäuseabschnitt aufweisen. Ein solcher Lagerbock ermöglicht eine stabile Lagerung des Endes oder eine stabile Aufnahmemöglichkeit für beispielsweise das Rotationslager oder das Federblech. Hierbei kann das Ende die Stirnseite der Koppeleinrichtung aufweisen.
Die Koppeleinrichtung kann auch einen weiteren Lagerbock zum Lagern eines dem Ende gegenüberliegenden weiteren Endes des ersten Abschnitts an dem Gehäuseabschnitt aufweisen. Der weitere Lagerbock kann eine stabile, beispielsweise unbewegliche, Lagerung des weiteren Endes, ermöglichen. Hierbei kann das weitere Ende die Rückseite der Koppeleinrichtung aufweisen.
Die erste Achse und zusätzlich oder alternativ zweite Achse können sich von der Vermessungsachse der optischen Messmaschine unterscheiden. So können zusätzliche Achsen zum Detektieren von Messgrößen des Werkstücks geschaffen werden.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn die erste Achse und zusätzlich oder alternativ zweite Achse beispielsweise quer zu der Vermessungsachse angeordnet sein können. So können beispielsweise drei oder vier Vermessungsachsen geschaffen werden, um das Werkstück beispielsweise dreidimensional ausmessen zu können.
Die optische Messmaschine kann ferner den Zusatzsensor aufweisen. Der Zusatzsensor kann lösbar oder fest an dem zweiten Abschnitt aufgenommen oder aufnehmbar sein. Der Zusatzsensor ermöglicht eine zusätzliche Messmethode zum Vermessen des Werkstücks für die optische Messmaschine.
Die Zusatzsensoren können sowohl berührend als auch berührungslos ausgeformt sein und dabei verschiedenste physikalische Größen detektieren. Beispielsweise können die Zusatzsensoren als berührende und/oder berührungslose Mess- und/oder Rauhigkeitstaster ausgeformt sein. Solche Zusatzsensoren ermöglichen das Detektieren von Merkmalen des Werkstücks, welche mittels optischer Wellenmesstechnik schwer erfassbar sind, wie beispielsweise Hinterschnitte, Rauigkeit, bestimmte Formmerkmale und zusätzlich oder alternativ Verschmutzungen und Temperatur an dem Werkstück.
Der Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 bis 3 je eine schematische Darstellung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 bis 15 je eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
16 eine schematische Darstellung eines ersten Abschnitts eines Kreuztischs einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
17 eine schematische Darstellung einer Detailansicht eines Rotationslagers einer Koppeleinrichtung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
18 eine schematische Darstellung einer Detailansicht eines Lagerelements einer Koppeleinrichtung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
19 eine schematische Darstellung einer Detailansicht eines Nivellierelements einer Koppeleinrichtung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Messmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die optische Messmaschine 100 weist eine linear entlang einer Vermessungsachse 105 verfahrbare Sensoreinrichtung 110 zum Vermessen eines parallel zu der Vermessungsachse 105 drehbar zwischen einem ersten Halteelement 115 und einem zweiten Halteelement 120 der optischen Messmaschine 100 aufnehmbaren Werkstücks 125, einen Kreuztisch 130 und eine Koppeleinrichtung 135 auf. Der Kreuztisch 130 weist einen auf einer ersten Achse 140 beweglichen ersten Abschnitt 142 und einen auf einer sich von der ersten Achse 140 unterscheidenden zweiten Achse 145 beweglichen zweiten Abschnitt 147 zum Tragen zumindest eines Zusatzsensors 148 zum Vermessen des Werkstücks 125 auf. Die Koppeleinrichtung 135 koppelt den ersten Abschnitt 142 des Kreuztisches 130 mit einem Gehäuseabschnitt 150 der Sensoreinrichtung 110.
Lediglich beispielhaft ist das Werkstück 125 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten Halteelement 115 und einem zweiten Halteelement 120 aufgenommen. Das erste Halteelement 115 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Reitstock 152 und/oder eine erste drehbare Zentrierspitze 155 auf. Das zweite Halteelement 120 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Spindelstock 157 und/oder eine zweite drehbare Zentrierspitze 160 auf. Das Werkstück 125 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen den koaxial angeordneten Zentrierspitzen 155, 160 aufgenommen. Eine der Zentrierspitzen 155, 160 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel antreibbar ausgebildet, wobei die andere der Zentrierspitzen 155, 160 mitlaufbar ausgebildet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Zentrierspitze 160 antreibbar und die erste Zentrierspitze 155 mitlaufend ausgebildet. Der Reitstock 152 und der Spindelstock 157 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel koaxial an einem Maschinenbett 165 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Reitstock 152 an dem Maschinenbett 165 beweglich und der Spindelstock 157 fest an dem Maschinenbett 165 angeordnet. Der Reitstock 152 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an dem Maschinenbett 165 entlang einer parallel zu der Vermessungsachse 105 verlaufenden Linearführung 170 linear beweglich angeordnet. Die Sensoreinrichtung 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest ein optisches Modul 175 auf, das zum optischen Vermessen des Werkstücks 125, beispielsweise mittels einer berührungslosen Wellenmesstechnik, ausgebildet ist. Zum Vermessen des Werkstücks 125 weist die Sensoreinrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Beleuchtungsmodul und/oder ein Kameramodul auf. Die Sensoreinrichtung 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dem Werkstück 125 zugewandt ausgerichtet.
Die erste Achse 140 und/oder zweite Achse 145 unterscheiden sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der Vermessungsachse 105 der optischen Messmaschine 100. Die erste Achse 140 und/oder zweite Achse 145 sind hierbei beispielhaft quer zu der Vermessungsachse 105 angeordnet. Die hier gezeigten Pfeile zur Darstellung der ersten Achse 140 und zweiten Achse 145 sind beispielhaft gewählt. Die Pfeile können gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel vertauscht angeordnet sein.
Die Koppeleinrichtung 135 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeformt, um den ersten Abschnitt 142 flächig an einem ebenen Gehäuseabschnitt 150 der Sensoreinrichtung 110 zu koppeln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind mehr als zehn Prozent einer Oberfläche des ersten Abschnitts 142, oder mehr als 50 Prozent, oder sogar die gesamte Oberfläche des ersten Abschnitts 142 an dem ebenen Gehäuseabschnitt 150 gekoppelt, beispielsweise mit diesem kontaktiert. Die Koppeleinrichtung 135 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel mittels Schrauben, Klemmen und/oder eines stoffschlüssigen Verbindungsmittels realisiert. Der Gehäuseabschnitt 150 dient hierbei als Montagefläche für die Koppeleinrichtung 135 und/oder den Kreuztisch 130.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind das Maschinenbett 165 und/oder die Linearführung 170 ebenfalls Komponenten der hier vorgestellten optischen Messmaschine 100.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Messmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene optische Messmaschine 100 in Form einer optischen Messmaschine handeln. Die optische Messmaschine 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 200 und den Zusatzsensor 148 auf. In dem Gehäuse 200 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die vorangehend beschriebenen Komponenten 110, 115, 120, 130, 148 der optischen Messmaschine 100 aufgenommen. Der Zusatzsensor 148 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu dem Werkstück oder einem für das Werkstück vorgesehenen Werkstückaufnahmeplatz 210 ausgerichtet.
Die hier vorgestellte optische Messmaschine 100 ermöglicht eine Kopplung eines Moduls bestehend aus zwei translatorischen Achsen in Form eines Kreuztisches 130 an eine Sensoreinrichtung 110 in Form einer Messmaschine zur Erweiterung von bestehenden messtechnischen Möglichkeiten.
Immer häufiger möchten Kunden mit optischen Messmaschinen Messaufgaben lösen, die den Einbau zusätzlicher Messsensoren erforderlich machen. Diese entweder taktil oder optisch wirkenden Zusatzsensoren 148 sollen in die richtige Arbeitsposition bezüglich des zu vermessenden Werkstücks gebracht werden. Hierzu sind bei der hier vorgestellten optischen Messmaschine 100 die in der optischem Messmaschine 100 bereits vorhandenen Vermessungsachsen, beispielsweise eine Z-Achse und C-Achse, um zwei weitere Achsen, nämlich die erste Achse und die zweite Achse, ergänzt, hier beispielsweise um eine X-Achse und eine Y-Achse. Diese beiden Achsen sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Kreuztisch 130 an ein Gehäuse der Sensoreinrichtung 110 in Form einer optischen Messeinheit angebunden. Die Art und Weise der Anbindung ist entscheidend für die spätere Messgenauigkeit und Langzeitstabilität der Maschine. Die Anbindung ist daher so ausgeführt, dass weder durch die Montage noch durch thermische Einflüsse Verspannungen entstehen können, die eine Dejustage oder Verformung der Achsen zur Folge haben.
Der Kreuztisch 130, auch „XY-Tisch“ genannt, ermöglicht vorteilhafterweise an der optischen Messmaschine 100 eine Bewegung von zusätzlichen Sensoren entlang mehrerer Zustellachsen. Die Anbindungsart des Kreuztisches 130 an die optische Messmaschine 100 ist dabei besonders stabil realisiert. Dies ist wichtig, da bei Last- und Temperaturwechsel der XY-Tisch zur Lageänderung neigt, was Messfehler zur Folge haben kann. Die Anbindung des Kreuztisches 130 ist bei den hier vorgestellten optischen Messmaschinen 100 sehr stabil und es kommt nicht zum Wanken und zur Verwindung unter Lastwechseln durch eine ungenügende Abstützung des XY-Tisches.
Ermöglicht ist bei der hier vorgestellten optischen Messmaschine 100 eine Messung von Messmerkmalen an Werkstücken, die durch eine optische Wellenmesstechnik nicht oder nur unzulänglich gemessen werden können, z. B. Hinterschnitte, Rauigkeit, bestimmte Formmerkmale und/oder verschmutzte Werkstücke. Hierbei entstehen stabile Messergebnisse auch in einer Fertigungsumgebung durch eine mechanisch, thermisch und zeitlich stabile Aufnahme des Zusatzsensors 148 in Form von zusätzlicher Messsensorik.
Die Anbringung des Kreuztisches 130 ist in verschiedenen Ausführungen gestaltbar und wurde messtechnisch untersucht. Eine bevorzugte Lösung ist die gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschriebene flächige Anbringung des Kreuztisches 130 an eine ebene Montagefläche an der Messeinheit. Dank des hier vorgestellten Ansatzes ist eine Erhöhung der Messgenauigkeit realisiert, es ist eine weitere Zusatzsensorik möglich, z. B. der Zusatzsensor 148 in Form von Rauigkeitssensorik, optischen Tastern, beispielsweise 3D-Tastern. Ferner sind mitfahrende nachführende Messungen möglich, z. B. eine Hublagermessung. Bei der Ausführung ist darauf zu achten, dass die Ebenheiten der Kontaktflächen entsprechend gering toleriert sind, sodass sich eventuelle Unebenheiten des einen Teiles nicht auf das Gegenteil auswirken und dies zum Verzug führt. Auch sind gleiche Ausdehnungskoeffizienten der Teile zu bevorzugen um thermische Spannungen und damit wiederum Verzug zu vermeiden.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Messmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 oder 2 beschriebene optische Messmaschine 100 handeln, mit dem Unterschied, dass der Kreuztisch 130 gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einem dem Gehäuseabschnitt 150 gegenüberliegenden Gehäuseabschnitt 300 der Sensoreinrichtung 110 angeordnet ist. Der erste Abschnitt 142 des Kreuztischs 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel über die Koppeleinrichtung 135 mit dem gegenüberliegenden Gehäuseabschnitt 300 der Sensoreinrichtung 110 gekoppelt und der zweite Abschnitt 147 des Kreuztischs 130 trägt gemäß diesem Ausführungsbeispiel den Zusatzsensor 148. Insgesamt sind der Kreuztisch 130, die Koppeleinrichtung 135 und der Zusatzsensor 148 gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf dem gegenüberliegenden Gehäuseabschnitt 300 angeordnet, der eine Oberseite der Sensoreinrichtung 110 ausformt, wohingegen der Kreuztisch 130, die Koppeleinrichtung 135 und der Zusatzsensor 148 in den 1 und 2 unter dem Gehäuseabschnitt 150 angeordnet sind, der eine Unterseite der Sensoreinrichtung 110 ausformt.
Der Zusatzsensor 148 ist gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen lösbar oder fest an dem zweiten Abschnitt 147 aufgenommen. Der Zusatzsensor 148 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein berührender und/oder berührungsloser Mess- und/oder Rauhigkeitstaster ausgeformt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Zusatzsensor 148 kapazitive, induktive und/oder Temperatur erfassende Sensoren auf. Der Kreuztisch 130 realisiert zwei zusätzlich angebundene Zustellachsen.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel der in einer der 1 bis 3 beschriebenen Koppeleinrichtung 135 handeln, die als seitlicher Querschnitt dargestellt ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Koppeleinrichtung 135 ein spielfreies Rotationslager 400 auf, das zum rotativ kraftfreien Koppeln des ersten Abschnitts 142 an dem Gehäuseabschnitt 150 ausgeformt ist. Das Rotationslager 400 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer Stirnseite 405 stirnseitig an der Koppeleinrichtung 135 angeordnet. Eine der Stirnseite 405 gegenüberliegende Rückseite 410 der Koppeleinrichtung 135 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel fest oder unbeweglich mit dem Gehäuseabschnitt 150 gekoppelt. Die Koppeleinrichtung 135 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner einen Lagerbock 415 zum Lagern eines Endes, hier beispielhaft der Stirnseite 405, des ersten Abschnitts 142 an dem Gehäuseabschnitt 150 auf. Das Rotationslager 400 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest teilweise in dem Lagerbock 415 gelagert. Die Koppeleinrichtung 135 weist weiterhin gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Lagerbock 420 zum Lagern eines dem Ende gegenüberliegenden weiteren Endes des ersten Abschnitts 142, hier beispielhaft der Rückseite 410, an dem Gehäuseabschnitt 150 auf. Der weitere Lagerbock 420 nimmt für eine stabile, beispielsweise unbewegliche, Lagerung des weiteren Endes gemäß einem Ausführungsbeispiel einen oder zwei Lagerelemente 425 auf, die mit dem weiteren Ende gekoppelt sind. In einer Variante mit zwei Lagerelementen 425 sind diese gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet. 4 zeigt auch, dass zwischen dem Gehäuseabschnitt 150 und dem ersten Abschnitt 142 ein Spalt 430 angeordnet ist.
Eine hier gezeigte Anbindungsvariante realisiert eine 3-Punktauflage mit einem mit Hilfe von Federelementen spielfreien stirnseitigen Rotationslager 400 und/oder seitlichen Stützblechen. Die beiden Lagerelemente 425 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel als Kugel-Pfanne-Scheibe ausgeführt oder weisen je zumindest eine Kugel-Pfanne-Scheibe auf.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 4 beschriebene Koppeleinrichtung 135 mit dem Rotationslager 400 handeln, wobei die Koppeleinrichtung 135 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Schnitt durch eine Aufsicht auf die Koppeleinrichtung 135 dargestellt ist. In zwei gegenüberliegenden Eckbereichen weist die Stirnseite 405 des ersten Abschnitts 142 je ein Befestigungselement in Form einer Schraube 500 auf. Die Schrauben 500 sind in einer gemeinsamen Ebene zwischen dem Rotationslager 400 und dem Gehäuseabschnitt 150 angeordnet.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 4 oder 5 beschriebene Koppeleinrichtung 135 im seitlichen Querschnitt handeln, mit dem Unterschied, dass die Koppeleinrichtung 135 gemäß diesem Ausführungsbeispiel anstelle des Rotationslagers ein fixes und/oder federbares Lager 600 beispielsweise mit zumindest einem Federblech aufweist.
Das Federblech ist zum federbaren Koppeln des ersten Abschnitts 142 an dem Gehäuseabschnitt 150 ausgeformt. Das Federblech ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest teilweise in oder an dem Lagerbock 415 gelagert. Die Koppeleinrichtung 135 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner zumindest ein zweites Federblech auf, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel benachbart zu dem Federblech angeordnet ist, hier auch an der Stirnseite. Eine hier gezeigte Anbindungsvariante realisiert eine justierbare 3-Punktauflage mit Einstellmöglichkeit in Form zumindest eines stirnseitigen Federblechs.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das fixe und/oder federbare Lager 600 zumindest ein in der Stirnseite fixiertes Fixierelement 605 und/oder zumindest ein in dem Lagerbock 415 fixiertes weiteres Fixierelement 610 auf, das hier optional in einer vertikalen Ebene zwischen dem Fixierelement 605 und dem Gehäuseabschnitt 150 angeordnet ist. Das Lagerelement 425 und das Fixierelement 605 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das fixe und/oder federbare Lager 600 zusätzlich oder alternativ zumindest ein Federblech auf, das rotierbar, beispielsweise als ein Rotationslager, realisiert ist.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 6 beschriebene Koppeleinrichtung 135 handeln, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Schnitt durch eine Aufsicht auf die Koppeleinrichtung 135 in der Ebene des Fixierelements 605 dargestellt ist. Das fixe und/oder federbare Lager weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel sichtbar drei der Fixierelemente 605 auf, die gleichmäßig zueinander beabstandet und/oder in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind. Die hier gezeigte Projektionsansicht zeigt die Ausdehnung des Federbleches.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel der in einer der 1 bis 3 beschriebenen Koppeleinrichtung 135 handeln, die im seitlichem Querschnitt dargestellt ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Koppeleinrichtung 135 ein festes und/oder federbares Lager 800 auf, das den ersten Abschnitt 142 fest und/oder federbar an dem Gehäuseabschnitt 150 befestigt. Das feste und/oder federbare Lager 800 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest ein erstes Fixierelement in Form eines Nivellierelements 805 auf, das an einer Stirnseite 405 stirnseitig an der Koppeleinrichtung 135 den ersten Abschnitt 142 fest oder federbar an dem Gehäuseabschnitt 150 fixiert. Eine der Stirnseite 405 gegenüberliegende Rückseite 410 des ersten Abschnitts 142 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel fest oder unbeweglich mittels eines zweiten Fixierelements 810 mit dem Gehäuseabschnitt 150 gekoppelt. Die Stirnseite 405 und Rückseite 410 formen gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei einander gegenüberliegende Ende des ersten Abschnitts 142 aus. Das Nivellierelement 805 und das zweite Fixierelement 810 erstrecken sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel senkrecht durch einander zugewandte parallele Oberflächen des ersten Abschnitts 142 und des Gehäuseabschnitts 150. 8 zeigt auch, dass zwischen den parallelen Oberflächen des ersten Abschnitts 142 und des Gehäuseabschnitts 150 ein Spalt 430 angeordnet ist. Mittels der Nivellierelemente 805 ist der Kreuztisch über eine 3-Punktlagerung um die Achse X und Y einstellbar. Der Festpunkt in Z ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel über eine Kugel-Pfanne-Verbindung drehbar gelagert.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 8 beschriebene Koppeleinrichtung 135 handeln, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Aufsicht auf die Koppeleinrichtung 135 und den ersten Abschnitt 142 dargestellt ist. Das feste und/oder federbare Lager weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel sichtbar zwei der Nivellierelemente 805 auf, die in einer gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind. Ein Abstand des zweiten Fixierelements 810 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu jedem der zwei Nivellierelemente 805 gleich.
10 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 8 beschriebene Koppeleinrichtung 135 im seitlichen Querschnitt handeln, mit dem Unterschied, dass das/die erste/n Fixierelement/e gemäß diesem Ausführungsbeispiel dem zweiten Fixierelement 810 entsprechend ausgeformt sind.
11 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 9 beschriebene Koppeleinrichtung 135 handeln, mit dem Unterschied, dass das/die erste/n Fixierelement/e gemäß diesem Ausführungsbeispiel dem zweiten Fixierelement 810 entsprechend ausgeformt sind.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 10 beschriebene Koppeleinrichtung 135 handeln, mit dem Unterschied, dass die Koppeleinrichtung 135 anstelle der zweiten Fixierelemente Nivellierelemente 1200 sowie zumindest zwei zusätzliche Nivellierelemente 1200 aufweist, die gleichmäßig beabstandet und/oder zwischen dem Nivellierelement 1200 an der Stirnseite 405 und dem Nivellierelement 1200 an der Rückseite 410 angeordnet sind. Die Nivellierelemente 1200 ermöglichen eine feste Anbindung und die Einflussnahme auf die Geradheit der oberen Führung des Kreuztisches und gleichen Unebenheiten der Koppelflächen zwischen Sensorgehäuse und Kreuztisch aus. Eine Detailansicht eines solchen Nivellierelements 1200 ist in 19 gezeigt.
13 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 12 beschriebene Koppeleinrichtung 135 handeln, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Aufsicht auf die Koppeleinrichtung 135 und den ersten Abschnitt 142 dargestellt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind vier der Nivellierelemente 1200 gleichmäßig zueinander beabstandet über eine Länge des ersten Abschnitts 142 fluchtend zueinander entlang eines Rands 1300 des ersten Abschnitts 142 angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind ferner vier weitere der Nivellierelemente 1200 gleichmäßig zueinander beabstandet über die Länge des ersten Abschnitts 142 fluchtend zueinander entlang eines dem Rand 1300 gegenüberliegenden Rands 1305 des ersten Abschnitts 142 angeordnet.
14 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei sind der erste Abschnitt 142 des Kreuztisches und der Gehäuseabschnitt 150 flächig miteinander verschraubt oder geklemmt. Die Kontaktflächen sind als eine durchgehende Fläche ausgeführt. Die Ebenheiten auf der Zeichnung verdeutlichen, dass diese eine große Rolle in der Geradheit spielen. Ein Abstand zwischen dem ersten Abschnitt 142 und dem Gehäuseabschnitt 150 beträgt gemäß einem Ausführungsbeispiel 5µm, wobei dieser Wert nur als eine Orientierung und nicht absolut zu sehen ist.
15 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 14 beschriebene Koppeleinrichtung 135 handeln, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Aufsicht auf die Koppeleinrichtung 135 und den ersten Abschnitt 142 dargestellt ist.
16 zeigt eine schematische Darstellung einer Koppeleinrichtung 135 einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei sind der erste Abschnitt 142 eines Kreuztisches und der Gehäuseabschnitt flächig mit einander verschraubt oder geklemmt. Die Kontaktflächen sind als einzelne Schraubinseln ausgeführt.
17 zeigt eine schematische Darstellung einer Detailansicht eines Rotationslagers 400 einer Koppeleinrichtung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 4 beschriebene Rotationslager 400 handeln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist zu erkennen, dass ein Federelement in Form eines Federblechs 1700 des Rotationslagers 400 zwei Rillenkugellager 1705 gegeneinander spielfrei drückt. Weiterhin ist eine thermische Ausdehnung durch das dünne Federblech 1700, das auch als Tellerfeder bezeichnet werden kann, möglich.
18 zeigt eine schematische Darstellung einer Detailansicht eines Lagerelements 425 einer Koppeleinrichtung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 4 beschriebene Lagerelement 425 handeln. Die beiden Lagerelemente 425 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Kugel-Pfanne-Scheibe 1800 ausgeführt oder weisen je zumindest eine Kugel-Pfanne-Scheibe 1800 auf.
19 zeigt eine schematische Darstellung einer Detailansicht eines Nivellierelements 1200 einer Koppeleinrichtung einer optischen Messmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 12 beschriebene Nivellierelement 1200 handeln.

Claims

Optische Messmaschine (100) mit einer linear entlang einer Vermessungsachse (105) verfahrbaren Sensoreinrichtung (110) zum Vermessen eines parallel zu der Vermessungsachse (105) drehbar zwischen einem ersten Halteelement (115) und einem zweiten Halteelement (120) der optischen Messmaschine (100) aufnehmbaren Werkstücks (125), wobei die optische Messmaschine (100) die folgenden Merkmale aufweist: einen Kreuztisch (130) mit einem auf einer ersten Achse (140) beweglichen ersten Abschnitt (142) und einem auf einer sich von der ersten Achse (140) unterscheidenden zweiten Achse (145) beweglichen zweiten Abschnitt (147) zum Tragen zumindest eines Zusatzsensors (148) zum Vermessen des Werkstücks (125), und eine Koppeleinrichtung (135), die den ersten Abschnitt (142) des Kreuztisches (130) mit einem Gehäuseabschnitt (150) der Sensoreinrichtung (110) koppelt, wobei die Koppeleinrichtung (135) ein Rotationslager (400) aufweist, das zum rotativ kraftfreien Koppeln des ersten Abschnitts (142) an dem Gehäuseabschnitt (150) ausgeformt ist.
Optische Messmaschine (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Koppeleinrichtung (135) ausgeformt ist, um den ersten Abschnitt (142) flächig an einem ebenen Gehäuseabschnitt (150) der Sensoreinrichtung (110) zu koppeln.
Optische Messmaschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Koppeleinrichtung (135) ein Federblech (1700) aufweist, das zum federbaren Koppeln des ersten Abschnitts (142) an dem Gehäuseabschnitt (150) ausgeformt ist.
Optische Messmaschine (100) gemäß einem der Ansprüche 3, bei der die Koppeleinrichtung (135) das Rotationslager (400) oder Federblech (1700) stirnseitig aufweist.
Optische Messmaschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Koppeleinrichtung (135) einen Lagerbock (415) zum Lagern eines Endes des ersten Abschnitts (142) an dem Gehäuseabschnitt (150) aufweist.
Optische Messmaschine (100) gemäß Anspruch 5, bei der die Koppeleinrichtung (135) einen weiteren Lagerbock (420) zum Lagern eines dem Ende gegenüberliegenden weiteren Endes des ersten Abschnitts (142) an dem Gehäuseabschnitt (150) aufweist.
Optische Messmaschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der sich die erste Achse (140) und zweite Achse (145) von der Vermessungsachse (105) der optischen Messmaschine (100) unterscheiden.
Optische Messmaschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die erste Achse (140) und zweite Achse (145) quer zu der Vermessungsachse (105) angeordnet sind.
Optische Messmaschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit dem zumindest einen Zusatzsensor (148).
Optische Messmaschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Zusatzsensor (148) als ein berührender und/oder berührungsloser Mess- und/oder Rauhigkeitstaster ausgeformt ist.