DE3422161C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmeßinstrument mit einer in drei Achsen verlagerbaren Tastsonde, die an einem Führungskopf des Koordinaten-Meßinstruments beweglich durch eine die Tastsonde in eine Ausgangslage zurückführende Rückstelleinrichtung aufgenommen ist, wobei die Tastsonde einen mit einem abzutastenden Objekt in Berührung bringbaren, eine Tastspitze aufweisenden Tastfühler aufweist, dessen Raumkoordinaten elektrisch erfaßbar sind.

Allgemein werden zwei Arten von Tastsonden bei Koordinatenmeßinstrumenten verwendet. Zum einen werden Tastsonden vom Berührungstyp verwendet, um elektrisch eine mechanische Verschiebung dann zu erfassen, wenn ein Berührungselement in Berührung mit dem Werkstück gelangt, und zum anderen werden Tastsonden vom Leitungstyp verwendet, um eine elektrische Leitung mit einem Werkstück festzustellen. Jede dieser Tastsonden weist eine solche Anordnung auf, daß ein Fühler, der das Berührungs- bzw. Kontaktelement aufweist, an einem Hauptaufbau der Sonde durch einen Ausgangs-Rückstellmechanismus auf eine solche Weise gehalten wird, daß er schwenkbar und in eine vorbestimmte Lage rückstellbar ist.

Bei der herkömmlichen Tastsonde soll nun zum Ändern der Richtung eines Berührungselementes, das mit dem Werkstück in Berührung tritt, diese Lageänderung so vorgenommen werden, daß die Sonde selbst durch eine andere ersetzt wird, oder daß die Sonde zum Hauptaufbau des Meßinstrumentes hin geneigt wird.

Eine Änderung der Richtung der Berührung durch die oben beschriebenen Methoden kann allerdings Schwierigkeiten bereiten, und zwar in bezug auf die Genauigkeit der Koppelung des Sondenschaftes mit dem Hauptaufbau des Meßinstrumentes, weil der Berührungsabschnitt des Berührungselementes in der Lagezuordnung zum Hauptaufbau des Meßinstrumentes geändert wird. Dies führt dazu, daß jedesmal dann, wenn die Richtung der Berührung des Berührungselementes geändert wird, eine Überprüfung der Ausgangslage durchgeführt werden muß, um ein Koordinatensystem in Richtung der geänderten Berührung festzulegen. Dies macht die Einstellarbeit kompliziert und macht es außerdem erforderlich, eine Einrichtung zum Ändern in absoluten Koordinaten vorzusehen. Dies beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit des Arbeitsvorganges. Insbesondere im Fall der Messung von kontinuierlich gekrümmten Oberflächen etwa einer Form zum Abformen von Brillenrahmen bzw. Okkularrahmen oder dgl. ist die Frequenz der Änderung der Berührungsrichtungen hoch, wobei sich dann als Nachteil ergibt, daß die gemessenen Daten ungenau werden.

Tatsächlich kann dann, wenn das Berührungselement kugelförmig ausgebildet ist, dieses in allen Richtungen wirksam sein. Es ist jedoch notwendig, eine Korrektureinrichtung für den Durchmesser der Kugel vorzusehen. Außerdem ist es schwierig, den Hauptaufbau des Meßgehäuses und die Sonde konzentrisch zueinander anzubringen, wodurch die Justierung der Sonde häufiger und bei jeder Veränderung der Ausgangslage durchgeführt werden muß.

Ein Koordinatenmeßinstrument der eingangs genannten Art ist aus der DE-AS 26 20 100 bekannt, bei der eine Tastsonde mit Hilfe von in drei Raumachsen zugeordneten Schlitten zur Erfassung beliebiger Raumkoordinaten bewegbar ist. Die Tastsonde ist in einem kardanischen, würfelförmigen Blattfedersystem gelagert, um beständig eine Rückstellkraft auf die Tastsonde in eine nur von der Schwerkraft bestimmten Nullage auszuüben. Die stabförmige Tastsonde, die ein kugelförmiges Sensorelement besitzt, ist nach oben in ein würfelförmiges Endstück verändert, das als induktiver Geber mit in den Koordinatenachsen liegenden Induktionsspulen zusammenwirkt, um bei einer Auslenkung des Tasters durch Veränderung des Stromflusses in zugehörigen Induktionsspulen in Abhängigkeit von der Auslenkung des Tasters Stellsignale für die Schlittenbewegung erfassende Anzeigeeinrichtungen zu liefern.

Bei einer derartigen Meßeinrichtung ist allerdings ein Austausch des Tasters zur Anpassung an verschiedene Meßaufgaben praktisch nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich, wobei eine Veränderung der Masseverteilung des Tasters aufwendige Veränderungen des gesamten Induktions-Erfassungssystems bzw. einen kompletten Ersatz des Tasters einschließlich seiner Halterung notwendig machen. Die Verwendung eines kugelförmigen Sensorelementes an der Spitze des Tasters erfordert außerdem die ständige Berücksichtigung eines Korrektionswertes für den Kugelhalbmesser innerhalb der Meßwert-Verarbeitungseinrichtung. Da ein Austausch des kugelförmigen Fühlelementes des Tasters nicht erfolgen kann, ist die Anwendung dieser Meßeinrichtung auf relativ unkomplizierte Teile beschränkt, die die Heranführung eines relativ großvolumigen Abtastelementes an den jeweiligen Meßort gestatten.

Aus der US-PS 26 65 492 ist eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum genauen Ausrichten einer Werkstückkante auf eine imaginäre, resultierende Spindelachse einer Werkzeugmaschine, wie z. B. einer Bohrmaschine, bekannt.

Hierbei erfolgt die Ausrichtung unter Berücksichtigung der Tatsache, daß tatsächlich die Spindelachse infolge von Ungenauigkeiten in der Spindellagerung oder abnutzungsbedingten Deformationen keinen exakten Rundlauf mehr besitzt.

Für die Bearbeitung in Koordinaten-Werkzeugmaschinen werden zumindest bei primsmatischen Teilen im allgemeinen die vorgearbeiteten Werkstückkanten als Bezugskoordinaten verwendet, die daher exakt auf die wirksame Hauptspindelachse unter geeigneter Aufspannung des Werkstückes auf dem Maschinentisch ausgerichtet werden müssen. Zu diesem Zweck weist die Werkstückjustiervorrichtung gemäß US-PS 26 65 492 einen kegelförmigen Aufnahmeabschnitt zum Einsetzen der Vorrichtung in die Maschinenspindel sowie einen von diesem Einsatzkegel entkoppelbaren Meßuhrträger auf, an dem geneigt eine Meßuhr mit einer translatorisch bewegbaren Meßspindel angeordnet ist, wobei das Ende der Meßspindel in einem Kugelelement endet, das in etwa mit der Achse der Kegelaufnahme des Einsatzabschnittes übereinstimmt. Der Meßuhrträger besitzt zudem noch eine in bezug auf die axiale Lagerungsachse des Meßuhrträgers in der Maschinenspindel definierte Anlagefläche, die nach Einsetzen der Vorrichtung in die Meßspindel dazu dient, in Verbindung mit einem Kalibrierteil die Meßuhr für den gegebenen Fall zu eichen. Nachdem auf diese Weise eine Justierung zwischen Meßuhr und Maschinenspindel vorgenommen ist, kann das Werkstück entsprechend gegen die geneigte Meßspindel der Meßuhr gefahren werden, bis eine hinreichende Verschiebung der Meßspindel zu einer Nullstellung der Meßuhranzeige führt, wodurch das Werkstück theoretisch auch auf die Spindelachse ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann jedoch das Problem einer Lageänderung der Tastsonde eines Koordinatenmeßinstruments nicht gelöst werden.

Aus der DE-PS 26 36 645 ist ein Taster für Längenmeßmaschinen bekannt. Dieser Taster ist mit einem Tasterhalter verbindbar und besteht aus einem exzentrisch zur Einspannachse des Tasters angeordneten Tasterelement, das an seinem Vorderende einen Tastfühler besitzt, dessen Spitze oder Tastkante in der Einspannachse liegt, und wobei der Taster in seiner Gesamtheit um die Einspannachse schwenkbar ist, um den Tastfühler des Tastelementes stets in eine opponierende Stellung zu der zu erfassenden Fläche des Werkstückes zu bringen. Hierbei wird der Taster jeweils in Abhängigkeit von der Meßaufgabe wahlweise in eine der drei Koordinatenachsen unter Einschluß jeweils eines 90°-Winkels zwischen den Einspannachsen in den Haltekörper des Tasters eingespannt, so daß für jede Einspannlage des Tasters ein entsprechender Koordinatenabgleich erforderlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Koordinatenmeßinstrument der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Tastfühler mit hoher Genauigkeit auf einen gewünschten Meßort ausgerichtet werden kann, ohne daß es hierbei einer Überprüfung der Korrelation zwischen dem Tastfühler und dem zugehörigen Meßwert-Indikationssystem bedarf, und wobei auf tastfühlerbedingte Korrekturen des Meßergebnisses verzichtet werden soll. Außerdem soll es auf einfache Weise möglich sein, den Tastfühler mit minimalem Korrelationsaufwand auszutauschen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tastsonde mehrteilig ausgeführt ist und zumindest aus einem in der Rückstelleinrichtung aufgenommenen Lagerungskörper sowie einem den Tastfühler lagernden Haltekörper besteht, der federnd vorgespannt an dem Lagerungskörper um die Längsachse des Lagerungskörpers schwenkbar aufgenommen ist, derart, daß die Tastspitze des Tastfühlers unabhängig von einer ausgeführten Verschwenkung zwischen Haltekörper und Lagerungskörper stets in der Schwenkachse des Tastfühlers angeordnet ist.

Somit kann selbst dann, wenn die Lage des Hauptgehäuses der Tastsonde nicht geändert wird, der Haltekörper mit dem Tastfühler relativ zu dem Lagerungskörper derart gedreht werden, daß die Tastspitze des Tastfühlers mühelos in ihrer Richtung geändert werden kann. Ferner ist die Tastspitze des Tastfühlers auf der Schwenkachse des Lagerungskörpers derart angeordnet, daß Arbeiten zum Überprüfen der Ausgangslage der Tastsonde von Lageänderungen unterbleiben können.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Koordinatenmeßinstrument nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Perspektivansicht,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung wesentlicher Teile eines Tastsondenteiles des Koordinatenmeßinstrumentes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Druntersicht nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung einer Rückstelleinrichtung für das Tastsondenteil nach Fig. 2,

Fig. 5 eine Draufsicht einer Blattfeder der Rückstelleinrichtung nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer Montageeinrichtung zur Justierung der Tastspitze der Tastsonde an einem Haltekörper nach Fig. 2,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII in Fig. 6, und

Fig. 8 eine Darstellung eines modifizierten Ausführungsbeispiels der Tastspitzen einer Tastsonde des Koordinatenmeßinstrumentes.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Gesamtdarstellung des Koordinatenmeßinstrumentes nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In der Zeichnung ist eine Richtplatte 1, auf welcher ein zu vermessendes Werkstück W ruht, an ihren gegenüberliegenden Seiten mit Stützträgern 3 versehen, die in Längsrichtung angeordnet sind, und zwar über Stützen 2. Ein seitlicher Träger 4, der quer zu den Stützträgern 3 vorgesehen ist, ist in Längsrichtung beweglich (Richtung der Y-Achse), ein Schlitten 5 ist längs des seitlichen Trägers 4 in seitlicher Richtung (Richtung der X-Achse) beweglich, und ein Sondenschaft 7, der am Schlitten 5 vorgesehen ist und an seinem unteren Ende ein Tastsondenteil 6 aufweist, ist in vertikaler Richtung beweglich (Richtung der Z-Achse). Bei diesem Koordinatenmeßinstrument werden dann, wenn sich das Tastsondenteil 6 dreidimensional bewegt, um in Berührung mit dem Werkstück W zu gelangen, durch ein dann ausgegebenes Tastsignal die Momentanwerte der Position des Tastsondenteiles 6, d. h. ein Momentanwert des Schlittens 5 in Richtung der X-Achse, ein Momentanwert des seitlichen Trägers 4 in Richtung der Y-Achse und ein Momentanwert des Sondenschaftes 7 in Richtung der Z-Achse, von den jeweiligen, nicht gezeigten Lagemeßfühlern abgelesen, elektrisch verarbeitet und digital in einem Anzeiger 8 angezeigt.

Fig. 2 zeigt eine Frontfläche des Tastsondenteiles 6 und Fig. 3 zeigt eine Unterseite des Tastsondenteiles 6. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Hauptgehäuse 11 des Tastsondenteiles 6 einstückig mit einem Endabschnitt 12 ausgebildet, der abnehmbar am Sondenschaft 7 angebracht und hieran durch eine das Tastsondenteil 6 in die Ausgangslage zurückführende Rückstelleinrichtung 13 gehalten wird, wobei eine Tastsonde 14 mit dem Werkstück W auf eine solche Weise in Berührung gebracht wird, daß die Tastsonde 14 verschieblich und in eine bestimmte Lage rückstellbar ist. Wie in Fig. 4 beispielsweise gezeigt, weist die Rückstelleinrichtung 13 die folgenden Merkmale auf: eine scheibenförmige Blattfeder 17, die mit ihrem Umfangskantenabschnitt an der Innenseite des Hauptgehäuses 11 der Tastsonde 14 durch Schrauben 15 befestigt ist und in ihrem mittleren Abschnitt den oberen Endabschnitt der Tastsonde 14 durch eine Mutter 16 hält, eine Lageregulierplatte 18, die am oberen Endabschnitt der Tastsonde 14 in einer Richtung senkrecht zur Achse der Tastsonde 14 befestigt ist, und eine Feder 23, um die Lageregulierplatte 18 durch die Mutter 16 gegen drei Schrauben 19 zu drücken, die mit gleichem Winkelabstand an einem Umfang eingeschraubt sind, der konzentrisch zum Hauptgehäuse 11 des Tastsondenteiles 6 angeordnet ist, das auf die Achse der Tastsonde 14 zentriert ist. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Blattfeder 17 an ihrem Umfangskantenabschnitt mit einer Anzahl von Montagelöchern 20 versehen, durch welche die Schrauben 15 eingeführt sind, bzw. an ihrem Mittelabschnitt mit einem Halteloch 21 zum Halten des oberen Endabschnittes der Tastsonde 14 durch die Mutter 16, und ist ferner mit kreisförmig gebogenen Kerben bzw. Schlitzen 22 zwischen den Montagelöchern 20 und dem Halteloch 21 ausgebildet. Bei dieser Anordnung ist die Tastsonde 14 derart angeordnet, daß dann, wenn sich die Tastsonde 14 nicht in Berührung mit dem Werkstück W befindet, die Stellplatte 18 in einem Zustand gehalten wird, in welchem die Stellplatte 18 in Berührung mit allen Stellschrauben 19 steht, während dann, wenn die Tastsonde 14 in Berührung mit dem Werkstück W gebracht wird, die Stellplatte 18 von einer Stellschraube 19 getrennt und in einen geneigten Zustand gebracht ist.

Andererseits weist die Tastsonde 14 einen Lagerungskörper 31 und einen Haltekörper 33 auf, der einen Tastfühler als Berührungselement 32 aufweist. Der Lagerungskörper 31 weist einen Zylinderkörper 34 und einen Endkörper 35 auf, der mit dem unteren Ende des Zylinderkörpers 34 verbunden ist. Der Endkörper 35 ist an seinem oberen Endabschnitt mit einem Außengewinde 36 zur Schraubkopplung mit dem Zylinderkörper 34 versehen, der an seinem unteren Endabschnitt mit einem Innengewinde 37 versehen ist. Der Außenumfang des unteren Endes hiervon ist mit einem sich verjüngenden Aufnahmekegel 38 versehen, dessen Durchmesser sich fortlaufend nach unten verkleinert. Ferner ist der Haltekörper 33 drehbar mit dem Aufnahmekegel 38 des Endkörpers 35 gekoppelt und fest in einer gewünschten Drehlage durch eine Befestigungseinrichtung 39 angebracht. Die Befestigungseinrichtung 39 weist eine Federaufnahmewelle 40 auf, die in Gewindekopplung mit dem Innengewinde 37 des Endkörpers 35 steht, sowie eine Vorspannfeder 41, die zwischen einem Kopf der Federaufnahmewelle 40 und der unteren Fläche des Haltekörpers 33 eingeschlossen ist, um den Haltekörper 33 in Richtung des Bereiches des Aufnahmekegels 38 mit größerem Durchmesser zu drücken. Der Haltekörper 33 ist in seinem Inneren mit einer Kegelbohrung 42 für die Gewindekopplung mit dem Aufnahmekegel 38 des Endkörpers 35 sowie mit einer Zylinderbohrung 43, die zur Kegelbohrung 42 beabstandet angeordnet ist, versehen. Ein zylindrischer Ansatz 44 des Tastfühlers 32 erstreckt sich zur losen Kopplung in die Bohrung 43 und ist in dieser durch ein Klebemittel 45 festgelegt. Der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 weist eine konische Form auf, wobei eine Tastspitze TP in einer Schwenkachse L₁ des Haltekörpers 33 angeordnet ist und deren Achse L₂ die Achse L₁ unter einem bestimmten Winkel schneidet. Bei dieser Anordnung ist die Tastspitze TP des vorderen Endabschnittes 46 ständig an der Schwenkachse L₁ auch dann gehalten, wenn der Haltekörper 33 in eine gewünschte Drehlage bezüglich des Lagerungskörpers 31 gedreht wird.

Obwohl nicht gezeigt, öffnet dann, wenn der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 in Berührung mit dem Werkstück W gelangt, um den Lagerungskörper 31 zu neigen, ein Kontaktpunkt, der in Übereinstimmung mit der Neigung des Lagerungskörpers 31 schließt oder öffnet, um ein Tastsignal abzugeben. Wenn beispielsweise der Kontaktpunkt zwischen der Stellplatte 18 und den Schrauben 19 vorgesehen ist, dann wird, wenn die Stellplatte 18 von irgendeiner der Schrauben 19 infolge der Neigung des Lagerungskörpers 31 abhebt, ein Tastsignal ausgegeben.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird zur Durchführung der Messung der Haltekörper 33 von Hand ergriffen und in eine Lage nach unten bezüglich des Endkörpers 35 gegen die Feder 41 gedrückt, nachfolgend um den Endkörper 35 geschwenkt, so daß der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 im wesentlichen senkrecht zu einer gemessenen Fläche des Werkstücks W dieser gegenübersteht. Wenn hier die Hand vom Haltekörper 33 entfernt wird, dann wird der Haltekörper 33 durch die Feder 41 nach oben zurückgestellt und in einem Zustand fixiert, in welchem er mit dem Aufnahmekegel 38 des Endkörpers 35 gekoppelt ist. Dann ist der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 wiederum in der bestimmten Lage übereinstimmend mit der Schwenkachse L₁ angeordnet. Demzufolge wird selbst dann, wenn der Haltekörper 33 um den Endkörper 35 geschwenkt wird, um die Lage des Tastfühlers 32 zu ändern, d. h. die Richtung des Berührungselementes bezüglich dem Werkstück W zu ändern, der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 ständig in der bestimmten Lage in Übereinstimmung mit der Schwenkachse L₁ des Haltekörpers 33 angeordnet, wobei der vordere Endabschnitt 46 keine Verschiebung relativ zu den jeweiligen Verschiebungsmeßfühlern aufweist, welche zur Feststellung der Momentanwerte in den Richtungen der X-, Y- und Z-Achse vorgesehen sind, so daß keine Arbeiten zur Überprüfung der Ausgangslage erforderlich sind.

Ausgehend von einem Zustand, in dem der Haltekörper 33 an dem Endkörper 35 fest aufgenommen ist, wird das Tastsondenteil 6 dreidimensional in drei Richtungen bewegt, um hierdurch den vorderen Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 in Berührung mit dem Werkstück W zu bringen, ohne daß vorher Arbeiten zur Überprüfung der Ausgangslage durchgeführt werden mußten. Durch ein Tastberührungssignal zu jenem Zeitpunkt, in dem der vordere Endabschnitt 46 in Berührung mit dem Werkstück W gelangt, werden die Bewegungswerte des Tastsondenteiles 6, d. h. ein Momentanwert des Schlittens 5 in Richtung der X-Achse, ein Momentanwert des seitlichen Trägers 4 in Richtung der Y-Achse, und ein Momentanwert des Sondenschaftes 7 in Richtung der Achse Z von den jeweiligen Bewegungsmeßfühlern erfaßt bzw. abgelesen und digital von der Anzeigeeinrichtung 8 angezeigt. In diesem Fall gelangt der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 in Berührung mit dem Werkstück W. Selbst wenn hierbei ein übermäßiger Hub (Auslenkung) in einer Richtung stattfindet, wie oben beschrieben, wird diese Auslenkung des Lagerungskörpers 31 von der Rückstelleinrichtung 13 kompensiert, so daß die Möglichkeit einer Beschädigung des Tastsondenteiles 6 ausgeräumt ist.

Wenn der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 abfolgend entlang und in Übereinstimmung mit der gemessenen Oberfläche des Werkstücks W geführt wird und dabei der vordere Endabschnitt 46 in Berührung mit der gemessenen Fläche des Werkstücks W gebracht wird, dann kann die Kontur des Werkstücks W gemessen werden.

Nach diesem Ausführungsbeispiel wird der Lagerungskörper 31 am Hauptaufbau 11 der Sonde gehalten, die beweglich am Koordinatenmeßinstrument vorgesehen ist, und zwar durch die Rückstelleinrichtung 13 derart, daß er geneigt werden und in seine bestimmte Ausgangslage wieder zurückgeführt werden kann, wobei der Lagerungskörper 31 den Haltekörper 33 trägt, der den Tastfühler 32 aufweist, derart, daß dieser drehbar und durch die Befestigungseinrichtung 39 feststellbar ist, und der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 konisch geformt ist, wobei dessen Tastspitze auf der Schwenkachse L₁ angeordnet ist, während seine Achse L₂ die Schwenkachse L₁ schneidet. Durch diesen Aufbau kann dann, wenn der Haltekörper 33 relativ zum Lagerungskörper 31 in Übereinstimmung mit der gemessenen Oberfläche des Werkstücks W gedreht wird, während der Hauptaufbau 11 der Sonde an dem Koordinatenmeßinstrument festgelegt bleibt, der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 in seiner Richtung wunschgemäß geändert werden. Es ist deshalb nicht erforderlich, das Tastsondenteil durch ein neues für den Hauptaufbau des Koordinatenmeßinstrumentes zu ersetzen oder die Lage des Hauptaufbaus des Tastsondenteils zu ändern, so daß die Lage mühelos geändert werden kann und der Montageabschnitt für den Hauptaufbau 11 der Sonde am Koordinatenmeßinstrument braucht nicht mit hoher Genauigkeit hergestellt zu sein. Außerdem ist die Tastspitze TP des vorderen Endabschnittes 46 ständig in der Drehachse L₁ des Haltekörpers 33 angeordnet, und es findet zwischen diesen Elementen keine Relativbewegung statt, so daß kein Erfordernis besteht, Arbeiten zur Überprüfung der Ausgangslage durchzuführen und daher die Messung mit denselben Koordinaten durchgeführt werden kann.

Somit kann in vorteilhafter Weise selbst dann, wenn das Werkstück W eine gekrümmte Oberfläche aufweist, wie etwa eine kontinuierlich gekrümmte Oberfläche, die Messung effizient und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Außerdem ist, da kein die Koordinaten ändernder Mechanismus erforderlich ist, der Kostenaufwand für die Installation niedrig. Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß es die Anordnung eines Mechanismus zum Ändern der Koordinaten ermöglicht, eine große Ausweitung in den Benutzungsformen zu erwarten. Andererseits erfordert im Vergleich zwischen einer Tastspitze, die kugelförmig ausgebildet ist, und der Tastspitze nach der vorliegenden Erfindung letztere keine Rechenfunktion zur Korrektur des Kugeldurchmessers, so daß die Herstellungskosten in vorteilhafter Weise niedrig sind.

Ferner ist der Lagerungskörper 31 mit dem verjüngten Aufnahmekegel 38 versehen, bzw. der Haltekörper 33 ist mit der Kegelbohrung 42 versehen zur Aufnahme des Haltekörpers 33 an dem Lagerungskörper 31, wobei der Haltekörper 33 durch die Vorspannfeder 41 in Richtung der Durchmesserzunahme des Aufnahmekegels 38 vorgespannt gehalten wird, so daß dann, wenn der Haltekörper 33 von Hand entgegen der Vorspannfeder 41 in Richtung des sich verringernden Durchmessers des Aufnahmekegels 38 bewegt wird, der Haltekörper 33 in diesem Zustand gedreht und in seiner Richtung mühelos geändert werden kann. Nach Freigabe des Haltekörpers 33 wird dieser in beliebiger Umfangsorientierung an dem Aufnahmekegel 38 gekoppelt und arretiert, derart, daß der Tastfühler 32, der am Haltekörper 33 befestigt ist, in gewünschter Weise bezüglich der Achse L₁ orientiert sein kann. Außerdem sind der Lagerungskörper 31 und der Haltekörper 33 durch den Aufnahmekegel 38 und die Kegelbohrung 42 miteinander gekoppelt, wobei selbst dann, wenn eine Änderung in der Lage des Tastfühlers 32 bewirkt wird, die Tastspitze TP des vorderen Endabschnittes 46 konstant in der bestimmten Lage (in der Schwenkachse L₁) gehalten werden kann.

Ferner muß der Haltekörper 33 mit der Zylinderbohrung 43 ausgebildet werden, wobei der zylindrische Ansatz 44 des Tastfühlers 32 lose in die Zylinderbohrung 43 eingesetzt und nachfolgend durch den Klebstoff 45 befestigt wird. Demzufolge kann dann, wenn der zylindrische Ansatz 44 des Tastfühlers 32 lose in der Zylinderbohrung 43 aufgenommen ist und der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 auf der Schwenkachse des Haltekörpers 33 (d. h. der Mittelachse der Kegelbohrung 42) angeordnet ist, durch Einkleben des Ansatzes 44 in die Zylinderbohrung 43 die Tastspitze TP des vorderen Endabschnittes 46 auch dann genau in der Schwenkachse L₁ des Haltekörpers 33 angeordnet werden, wenn die Lagegenauigkeit zwischen der Kegelbohrung 42 und der Zylinderbohrung 43 nicht besonders hoch ist. Bei Verwendung einer Montagevorrichtung 51, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, kann die Justierung und Positionierung mühelos ausgeführt werden. Die Montagevorrichtung 51 ist so aufgebaut, daß ein Gewindeabschnitt 55 in Gewindeeingriff mit einer Mutter 54 gebracht wird und am nächstgelegenen Endabschnitt eines Schaftes 53 ausgebildet ist, der einen Kegelschaft 52 aufweist, der in die Kegelbohrung 42 des Haltekörpers 33 eingesetzt werden muß. In die Mitte des Schaftes 53 ist eine Nut 56 eingeschnitten, die an der einen Seite des vorderen Endabschnittes des Schaftes 53 ausgebildet ist. Demzufolge wird in einem Zustand, in welchem der verjüngte Schaft 52 in die Kegelbohrung 42 des Haltekörpers 33 eingesetzt ist, die Mutter 54 auf den Gewindeabschnitt 55 aufgeschraubt, um die Montagevorrichtung 51 am Haltekörper 33 zu befestigen, und nachfolgend wird der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32, dessen zylindrischer Ansatz 44 lose in der Zylinderbohrung 43 aufgenommen wird, in die eingeschnittene Nut 56 eingesetzt, wenn der Klebstoff 45 eingefüllt wird, und dann kann der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 auf die Schwenkachse L₁ des Haltekörpers 33 eingestellt werden.

Bei der Herstellung bzw. Ausführung braucht die Rückstelleinrichtung 13 für die Ausgangslage nicht notwendigerweise auf die im obigen Ausführungsbeispiel beschriebene Anordnung beschränkt zu sein. Vielmehr kann jeder Aufbau herangezogen werden, der dann, wenn eine bestimmte Auslenkung wieder aufgehoben und der unbelastete Zustand wieder hergestellt ist, den Tastfühler 32 auch wieder in den Ausgangszustand zurückführt.

Ferner kann als System zum Feststellen einer Berührung zwischen dem Berührungselement und dem Werkstück auch eine sogenannte Leitungseinrichtung herangezogen werden, um die elektrische Leitung mit dem Werkstück zu messen, zusätzlich zu der Art mit einem Berührungspunkt zur EIN/AUS-Betätigung des Berührungspunktes durch Verlagerung der Tastsonde 14, die durch die Berührung mit dem Werkstück hervorgerufen wurde, wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben.

Ferner können mehrere Arten Haltekörper 33 vorbereitet werden, die Tastfühler aufweisen, deren Gestalt sich voneinander unterscheidet, und jeder der Haltekörper kann wahlweise am Lagerungskörper 31 entsprechend den zugemessenen Oberflächen des Werkstücks angebracht werden.

In diesem Fall kann der vordere Endabschnitt 46 des Tastfühlers 32 austauschbar an dem Tastfühler 32 angebracht sein, wobei unterschiedliche Arten von vorderen Endabschnitten 46, die sich in der Tastspitze TP und der konischen Form des vorderen Endabschnittes 46 voneinander unterscheiden, wahlweise an dem Tastfühler 32 angeordnet sein.

Ferner ist die Gestalt des vorderen Endabschnittes 46 nicht notwendigerweise auf die konische Form begrenzt, wie im obigen Ausführungsbeispiel dargestellt, sondern kann beispielsweise auch Pyramidenform aufweisen. Wenn in diesem Fall allerdings der vordere Endabschnitt 46 eine Form aufweist, die Oberflächen hat, die die Drehachse des Haltekörpers 33 enthalten, und die Achse, die diese Drehachse senkrecht schneidet, d. h. eine konische Form mit einem Scheitelwinkel von 90° aufweisen, oder eine Form mit mindestens zwei ebenen Flächen aufweist, die einander senkrecht schneiden, wie in Fig. 8 gezeigt, dann wird die ebene Fläche oder die konische oder pyramidenförmige Fläche in Berührung mit dem am weitesten vorspringenden Abschnitt des Werkstücks W gebracht, so daß der größte Vorsprungswert mühelos erhalten werden kann.

Claims (13)

1. Koordinatenmeßinstrument mit einer in drei Achsen verlagerbaren Tastsonde, die an einem Führungskopf des Koordinaten-Meßinstruments beweglich durch eine die Tastsonde in eine Ausgangslage zurückführende Rückstelleinrichtung aufgenommen ist, wobei die Tastsonde einen mit einem abzutastenden Objekt in Berührung bringbaren, eine Tastspitze aufweisenden Tastfühler aufweist, dessen Raumkoordinaten elektrisch erfaßbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastsonde (14) mehrteilig ausgeführt ist und zumindest aus einem in der Rückstelleinrichtung (13) aufgenommenen Lagerungskörper (31) sowie einem den Tastfühler (32) lagernden Haltekörper (33) besteht, der federnd vorgespannt an dem Lagerungskörper (31) um die Längsachse des Lagerungskörpers schwenkbar aufgenommen ist, derart, daß die Tastspitze (TP) des Tastfühlers (32) unabhängig von einer ausgeführten Verschwenkung zwischen Haltekörper (33) und Lagerungskörper (31) stets in der Schwenkachse (L₁) des Tastfühlers (32) angeordnet ist.

2. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfühler (32) an dem Lagerungskörper (31) einstellbar fest in einem Haltekörper (33) aufgenommen und dieser schwenkbar an dem Lagerungskörper (31) befestigt ist.

3. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Befestigungsvorrichtung (39) vorgesehen ist, um den Haltekörper (33) an dem Lagerungskörper (31) in einer eingestellten Schwenklage zu arretieren.

4. Koordinatenmeßinstrument nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (33) durch einen federbelasteten Kegelsitz (38, 42) an dem Lagerungskörper (31) aufgenommen ist.

5. Koordinatenmeßinstrument nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Endabschnitt (35) des Lagerungskörpers (31) mit einem Aufnahmekegel (38) versehen ist und der Haltekörper (33) eine Kegelbohrung (42) aufweist, mit der dieser auf dem Aufnahmekegel (38) des Lagerungskörpers (31) aufgenommen ist, um den Haltekörper (33) schwenkbar zu lagern.

6. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (39) eine den Haltekörper (33) in Richtung des Lagerungskörpers (31) belastende Vorspannfeder (41) in Verbindung mit einer, die Vorspannfeder (41) haltenden, stirnseitig in den Lagerungskörper (31) einschraubbaren Stellschraube (40) umfaßt.

7. Koordinatenmeßinstrument nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerungskörper (31) aus einem Zylinderkörper (34) sowie einem koaxial in diesen eingeschraubten Endkörper (35) besteht, dessen Umfangsfläche den Aufnahmekegel (38) bildet.

8. Koordinatenmeßinstrument nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfühler (32) koaxial zu der Kegelbohrung (42) des Haltekörpers (33) mit einem zylindrischen Ansatz (44) in einer Zylinderbohrung (43) des Haltekörpers (33) aufgenommen ist und sich in einem ersten Bereich nahe des Haltekörpers (33) im wesentlichen gleichachsig zum Lagerungskörper (31) erstreckt, während ein zweiter, vorderer Endabschnitt (46) des Tastfühlers (32) mit der Tastspitze (TP) zur Schwenkachse (L₁) des Tastfühlers (32) geneigt ist.

9. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Ansatz (44) des Tastfühlers (32) unter Anwendung einer Justiervorrichtung (53) für die Tastspitze (TP) des Tastfühlers (32) in die den Ansatz (44) mit Spiel aufnehmende Zylinderbohrung (43) des Haltekörpers (33) eingeklebt ist.

10. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (46) des Tastfühlers (32) kegelförmig ausgebildet ist.

11. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (46) einen Kegelwinkel von 90° aufweist und der vordere Endabschnitt (46) des Tastfühlers (32) unter einem Winkel von 45° zur Schwenkachse (L₁) des Tastfühlers (32) geneigt ist.

12. Koordinatenmeßinstrument nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (13) eine im Führungskopf (11) gelagerte Blattfeder (17), mit der ein Endstück des Lagerungskörpers (31) verbunden ist, ferner eine mit dem Lagerungskörper (31) gekoppelte Stellplatte (18) sowie eine axiale Vorspannfeder (23) zur Vorspannung der Tastsonde (14) in Axialrichtung umfaßt.

13. Koordinatenmeßinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellplatte (18) senkrecht zur Achse des Lagerungskörpers (31) an diesem befestigt ist und die Stellplatte (18) durch in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnete Stellschrauben (19) im Führungskopf (11) entgegen der Kraft der Vorspannfeder (23) abgestützt ist.