DE3590167C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Koordinatenmeßgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein solches Koordinatenmeßgerät ist aus der DE-A1 29 40 633 bekannt. Bei diesem Koordinatenmeßgerät ist für den am Z-Achsenschlitten (Meßtasterträger) angebrachten Taster eine Winkeleinstelleinrichtung nicht vorhanden, so daß für den Meßvorgang, d. h. die Ermittlung der Koordinaten des Antastpunktes, der Rundtisch mit seinem Grundgestell, mit den Antriebsvorrichtungen, mit dem Winkelmeßsystem und mit dem Werkstück bewegt werden muß. Folglich ist die Bewegung einer großen Masse erforderlich, wozu ein starker Antrieb benötigt wird und wobei aber auch zum Positionieren die Trägheit der bewegten Masse beherrscht werden muß.

Aus der DE-OS 26 40 256 ist eine Werkzeugmaschine bekannt, deren Arbeitskopf bezüglich der Stellung eines zu bearbeitenden Werkstücks eingestellt werden kann. Bei dieser Werkzeugmaschine können verschiedene Werkzeughalter selbsttätig ausgetauscht werden.

Aus der DE-OS 26 50 758 ist eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugträgspindel bekannt, mit der ein ausgerichtetes Einsetzen und Abnehmen von Werkzeugen relativ zu einer kraftgetriebenen Spindel möglich ist.

Ferner ist ein Koordinatenmeßgerät bekannt, bei dem ein ein Signal erzeugender Meßfühler, z. B. ein Tast­ kopf, der ein Signal unmittelbar liefert, oder ein Annäherungs­ signalkopf, der ein vorbestimmtes Annäherungssignal mittelbar erzeugt, dreidimensional bewegt werden, um die Gestalt eines zu vermessenden Werkstücks maßlich zu ermitteln. Im allgemeinen weist das Koordinatenmeßgerät der beschriebenen Art eine solche Anordnung auf, daß Ständer an einer Grundplatte für eine Bewegung in der Längsrichtung, d. h. in der Y-Achsenrichtung, vorgesehen sind, daß ein Schlitten die oberen Enden dieser Ständer in Querrichtung überspannt sowie in dieser Richtung, d. h. in der X-Achsen­ richtung, bewegbar ist und daß eine Z-Spindel, die in der Z-Achsenrichtung, bewegbar ist, vorhanden ist. Hierbei kommt eine Bauweise zur Anwendung, wonach die Ständer an der Grundplatte, dann der Splitter an den Ständern und schließlich die Z-Spindel am Schlitten nacheinander angebaut werden.

Wenn nicht steife Konstruktionen in Aufeinanderfolge von der Grundplatte zur Z-Spindel angewendet werden, so ist es folglich schwierig, die Genauigkeit zu gewährleisten. Das ruft bei einem sog. automatischen Koordinatenmeßgerät, bei dem die jeweiligen Achsen eine selbsttätig angetriebene Bauart haben, solche Nachteile hervor, daß eine Antriebsquelle zu einer hohen Leistung wegen einer Belastung von hohem Gewicht hochgefahren wird, daß auf Grund einer hohen Trägheit ein hochklassiges Steuersystem vorgesehen wird oder daß es schwierig wird, einen Vorschub mit hoher Ge­ schwindigkeit auszuführen. Ferner weist die gesamte Konstruktion große Abmessungen auf, was einen wirtschaftlichen Nachteil zum Ergebnis hat.

Des weiteren wird bei einem Koordinatenmeßgerät der Austausch von Tastsignalköpfen, deren Einrichtungen zum An- und Abbau einen Schraubvorgang od. dgl. erfordern, in der Hauptsache nicht automatisch ausgeführt, was Arbeitszeit erfordert. Darüber hinaus müssen solche Tastsignalköpfe, die in Übereinstimmung mit den jeweiligen Anwendungsfällen gegeneinander ausgetauscht werden sollen, jedesmal vorbereitet werden, und ein Winkel eines Meßelements des Tast­ signalkopfes, der angebaut worden ist, ist entsprechend der Gestalt des Werkstücks zu verändern. In jedem Fall erfordert der auf den Tastsignalkopf bezogene Arbeitsvorgang in nachteiliger Weise Arbeitszeit.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Koordinatenmeßgerät mit einer Winkeleinstellrichtung auszustatten, die eine feine, leicht durchzuführende Änderung in der Richtung eines Meßelements erlaubt, so daß eine optimale Positionierung des Meßelements mit Bezug zum zu vermessenden Werkstück zu erlangen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Koordinatenmeßgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausbildungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Gemäß dem Patentanspruch 1 wird die Richtung eines Meßelements mit Hilfe der Winkeleinstellrichtung verändert, so daß das Meßelement in einer geeigneten, gewünschten Richtung zum Werkstück hin gerichtet wird, wobei eine Messung unter optimalen Verhältnissen in Verbindung mit den Bewegungen des das Werkstück aufnehmenden Tisches, des querverlagerbaren Schlittens und des Z-Achsentragwerks gewährleistet wird.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Frontansicht der Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 vergrößerte Darstellungen von wesentlichen Teilen der Fig. 2;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Y-Achsen Antriebsmechanismus;

Fig. 7 und 8 eine vergrößerte Draufsicht sowie eine teilweise geschnittene vergrößerte Frontansicht eines X-Achsen-Antriebsmechanismus;

Fig. 9 eine vergrößerte, teilweise geschnittene und unter­ brochene Ansicht des Schlittens;

Fig. 10 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Sperrvorrichtung;

Fig. 11 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Luft- Ausgleicheinrichtung;

Fig. 12 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Tastkopf- An-/Abbaueinrichtung;

Fig. 13 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Tastkopfhalters;

Fig. 14 eine Draufsicht zu Fig. 13;

Fig. 15 eine vergrößerte Draufsicht auf den Tastkopf- Lagerständer;

Fig. 16 eine vergrößerte Draufsicht auf Fig. 15, wobei ein wesentliches Bauteil teilweise abgeschnitten wurde;

Fig. 17 eine teilweise abgebrochene Frontansicht zu Fig. 16;

Fig. 18 eine vergrößerte Schnittdarstellung zu Fig. 16 von unten gesehen;

Fig. 19 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Tast­ kopf-An-/Abbaumechanismus in einer anderen Aus­ führungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Gesamtanordnung ist eine aus einem steinartigen Material, z. B. Naturstein oder Kera­ mikmaterial, gebildete Grundplatte 10 durch eine Vielzahl von Horizontal-Ausrichtvorrichtungen 30 waagerecht auf einem Fundament 1 gelagert. Diese Grundplatte 10 weist allgemein eine Ausbildung mit einem aufragenden mittigen Teil auf. Ein erstes, aus einem steinartigen Material, das dem der Grundplatte 10 gleichartig ist, gefertigtes Füh­ rungselement 11, das eine Richtfläche in der Y-Achsenrich­ tung bildet, ist in der Mitte der Oberfläche des aufragen­ den Teils der Grundplatte 10 mit dieser verschraubt. Fer­ ner sind zwei zweite, aus einem steinartigen Material ge­ fertigte Führungselemente 12 auf den gegenüberliegenden Seiten des ersten Führungselements 11 symmetrisch und der­ art festgeschraubt, daß sie teilweise von der oberen Flä­ che des aufragenden mittigen Teils der Grundplatte 10 vor­ stehen. In diesem Fall ist, wie Fig. 3 zeigt, das erste Führungselement 11 oder eines der zweiten Führungselemen­ te 12 an der Grundplatte 10 dadurch befestigt, daß ein das erste bzw. das zweite Führungselement 11 bzw. 12 durchset­ zender Schraubenbolzen 16 in eine Gewindebohrung 15, die in einem in ein Sackloch 13 in der Grundplatte 10 einge­ klebtes sowie fixiertes Befestigungsglied 14 ausgebildet ist, eingeschraubt wird. Ferner wird in dieser Beschrei­ bung die Richtung von rechts nach links in Fig. 2 als die X-Achsenrichtung, die die Zeichnungsebene in Fig. 2 recht­ winklig schneidende Richtung als die Y-Achsenrichtung und die von der Ober- zur Unterkante der Fig. 2 verlaufen­ de Richtung, d. h. die Vertikalrichtung, als die Z-Achsen­ richtung bezeichnet. Demzufolge sind diese X-, Y- und Z- Achsen drei Achsen, von denen die X- und Y-Achse in der horizontalen Ebene enthalten sind und die Z-Achse auf der horizontalen Ebene senkrecht steht, wobei alle drei Achsen zueinander rechtwinklig sind.

Wie Fig. 4 zeigt, umfaßt jede der Horizontal-Ausricht­ vorrichtungen 30 ein Auflager 31 mit allgemein U-förmigem Längsschnitt, ein Gleitstück 33, das in dem Auflager 31 aufgenommen ist und eine obere Keilfläche 32 hat, einen in ein hochragendes Teil des Auflagers 31 derart einge­ schraubten Schraubenbolzen 34, daß er linear beweglich ist und dem Gleitstück 33 eine Längsbewegung auf der Bodenflä­ che des Auflagers 31 vermittelt, und ein Auflagerstück 36, das zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Auflagers 31 so aufgenommen ist, daß es in der verti­ kalen Richtung verlagerbar ist, und das eine mit der Keil­ fläche 32 des Gleitstücks 33 in Anlage befindliche Keil­ fläche 35 hat sowie an der unteren Fläche der Grundplatte 10 anliegt; eine Drehung des Schraubenbolzens 34 macht es somit möglich, die Höhenlage der Grundplatte 10 mit Bezug zum Fundament 1 mit Hilfe der Keilflächen 32 und 35 einzustellen, so daß die Grundplatte 10 in der horizon­ talen Richtung genau ausgerichtet werden kann.

An auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Führungsele­ ments 11 befindlichen Stellen ist eine Mehrzahl, d. h. drei oder mehr Paare und in der Praxis etwa 16 oder 32 Paare, von Längs-Ausrichtvorrichtungen 40 angeordnet, um die Geradlinigkeit des ersten Führungselements 11 zu ge­ währleisten. Wie Fig. 5 zeigt, umfaßt jede dieser Längs- Ausrichtvorrichtungen 40 ein ortsfestes Teil 42, das an eine Seitenfläche einer in der Oberfläche der Grundplatte 10 eingearbeiteten Nut 17 geklebt sowie an dieser fixiert ist und an der zur Befestigungfläche entgegengesetzten Seite eine Schrägfläche 41 hat, ein bewegbares Teil 45 mit einer Schrägfläche 43, die mit der Schrägfläche 41 des ortsfesten Teils 42 zur Anlage gelangt, sowie mit einer Vertikalfläche 44, die gegen eine Parallel-Richtfläche 18 anliegt, um die Bewegung des ersten Führungselements 11 in der X-Achsenrichtung auf der zur Schrägfläche 43 entgegen­ gesetzten Seite einzuregeln, ein in ein in der Grundplatte 10 ausgebildetes Sackloch 19 eingeklebtes sowie darin fi­ xiertes Befestigungsglied 47, das in seinem mittigen Teil eine Gewindebohrung 46 hat, und einen das bewegbare Teil 45 durchsetzenden Schraubenbolzen 48, der in die im Befe­ stigungsglied 47 ausgebildete Gewindebohrung 46 geschraubt ist; durch Einstellen des Eindrehwerts des Schraubenbolzens 48 wird die Angriffsstellung zwischen den Schrägflä­ chen 41 und 43 verändert, so daß die Parallel-Richtfläche 18 durch die Vertikalfläche 44 verschoben werden kann, um die Geradlinigkeit des ersten Führungselements 11 zu richten.

Auf der Grundplatte 10 ist ein Metalltisch 50 so angeordnet, daß er in Y-Achsenrichtung bewegbar ist. Über Stützen 52 an der unteren Fläche des Tisches 50, sind den Parallelrichtflächen 18 des ersten Führungselements 11 gegenüberliegend Luftlager 51 befestigt, die auf den Tisch, bei seiner Bewegung in Y-Richtung, in X-Richtung stabilisierend wirken. Weiter befinden sich der oberen sowie der unteren Führungsfläche 20 des Führungselements 12 gegenüberliegend große Luftlager 53, die den Tisch bei einer Bewegung in Y-Richtung in Y-Richtung stabilisieren. Des weiteren sind den unteren sowie den oberen Führungsflächen 20 der Führungselemente 12 gegenüberliegend Luftlager 54 über Bügel 55 am Tisch 50 befestigt, um eine Bewegung des Tisches in Y-Richtung in Y-Richtung zu stabilisieren. Somit kann der Tisch mit Hilfe der Führungselemente 11 und 12 und den jeweiligen Luftlagern 51, 53 und 54 bei einer schwachen Krafteinwirkung eine geradlinige Bewegung in Y-Achsenrichtung ausführen.

Des weiteren ist für den Antrieb des Tisches 50 in Rich­ tung der Y-Achse ein Y-Achsenantrieb 60 zwischen der Grundplatte 10 und dem Tisch 50 vorhanden. Wie Fig. 6 zeigt, umfaßt der Y-Achsenantrieb 60 einen durch eine Kon­ sole 61 an der Grundplatte 10 befestigten Motor 62, eine mit der Abtriebswelle des Motors 62 über eine Kupplung 63 verbundene Schraubspindel 64, eine mit der Schraubspindel 64 durch ein Gewinde verbundene, bewegbare Spindelmutter 66, die am Tisch 50 durch einen Kragarm 65 befestigt ist, eine Magnetbremse 67 mit einer an der Schraubspindel 64 festen drehenden Scheibe und mit einer die Scheibe in ihrer Drehung anhaltenden Bremse, ein an der Konsole 61 angeordnetes und den einen Endabschnitt der Schraubspindel 64 abstützendes Lager 68, ein in einer im ersten Führungs­ element 11 ausgebildeten Kehle 21 befestigtes, den anderen Endabschnitt der Schraubspindel 64 abstützendes Lager 69 und einen an der unteren Fläche der Konsole 61 vorgesehe­ nen elektronischen Schaltkreis 70, der dem Motor 62 u. dgl. ein vorbestimmtes Signal zuführt.

Wie die Fig. 2 zeigt, wird der Verschiebungswert des vom Motor 62 angetriebenen Tischs 50 durch eine Y-Achsen- Bewegungsgrößenmeßeinrichtung 75 ermittelt, die eine Skala 76 am ersten Führungselement 11, einen Meßfühler 77 an einer Stütze 52 am Tisch 50 und eine Nullageeinstellein­ richtung 80 zur Ermittlung einer Ausgangslage des Tischs 50 umfaßt, d. h., daß eine absolute Lage durch eine am ersten Führungselement 11 vorhandene Nullmarke 81 sowie einen am Tisch 50 vorhandenen Erfassungsschalter 82 fest­ gesetzt wird. Ferner wird der Bewegungsbereich des Tischs 50 durch einen an der Grundplatte 10 angeordneten Anschlag 85 und durch (nicht gezeigte) Endschalter am Tisch 50 eingeregelt.

Gemäß Fig. 2 sind an den jeweils einander entgegengesetz­ ten Seitenflächen der Grundplatte 10 Ständer 90 befestigt, und zwar durch Schraubenbolzen 25, die Durchgangslöcher 24 durchsetzen sowie in Befestigungselemente 23 eingeschraubt sind, welche allgemein die Form von Hanteln haben und in Öffnungen 22 eingesetzt sind, die an mehreren Stellen in der Y-Achsenrichtung an den einander entgegengesetzten Seitenflächen der Grundplatte 10 ausgebildet sind. Diese Ständer 90 bestehen aus Metall, z. B. Eisen, und ein aus einem zur Grundplatte 10 gleichartigen Material gebilde­ ter Querbalken 100, der als ein unbewegliches Bauteil aus­ gebildet ist, ist quer über die oberen Enden der Ständer 90 hinweg gespannt und an diesen befestigt. Dieser Quer­ balken ist an den Ständern 90 in zur Befestigung dieser Ständer an der Grundplatte 10 gleichartiger Weise festge­ halten, wobei die Befestigungskonstruktion Löcher 101 im beispielsweise aus Naturstein gefertigten Querbalken 100, Befestigungselemente 102 in Form von Kantein und Schrauben­ bolzen 104, die Durchgangslöcher 103 durchsetzen sowie in Gewindebohrungen in den Befestigungselementen 102 einge­ schraubt sind, umfaßt.

Am Querbalken 100 ist ein Schlitten 110 so gelagert, daß er in der X-Achsenrichtung bewegbar ist, wobei hinter dem Schlitten 110 eine Führungsschiene 105 für dessen Füh­ rung und eine Skala 106 zur Ermittlung eines Bewegungs­ werts des Schlittens 100 vorhanden sind.

Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, ist im hinteren Teil des Querbalkens 100 ein den Schlitten 110 in der X-Achsenrich­ tung antreibender X-Achsenantrieb 120 vorgesehen. Dieser X-Achsenantrieb 120 umfaßt: einen an einem der Ständer 90 über eine Stütze 121 gehaltenen Motor 122; eine vom Motor 122 über einen Zahnriemen 123 in Umdrehung versetzte Schraub­ spindel 124; ein den einen Endabschnitt der Schraubspindel 124 drehbar lagerndes und an der Stütze 121 über einen obe­ ren Träger 125 befestigtes Lager 126; ein den anderen End­ abschnitt der Schraubspindel 124 drehbar lagerndes sowie am anderen der Ständer 90 durch eine Stütze 127 gehaltenes Lager 128; eine mit der Schraubspindel 124 in Gewindeein­ griff befindliche, axial bewegbare Spindelmutter 129; eine an dieser Mutter 129 fest angebrachte Verbindungsplatte 130; einen Bügel 133 von in der Draufsicht kopfstehender U-Form, der am Schlitten 110 befestigt ist und entgegenge­ setzte Flächen eines vorragenden Teils der Verbindungsplat­ te 130 derart lagert, daß diese Verbindungsplatte 130 in der Achsrichtung der Schraubspindel 124 unbewegbar sowie in deren Radialrichtung durch ein Schublager 131 und eine an ihrem vorderen Ende einen Kugelabschnitt aufweisende Stellschraube 132 bewegbar ist; ein an seinem einen Endab­ schnitt an die Verbindungsplatte 130 angeschlossenes Ver­ bindungsglied 134, das in der Draufsicht kurbelförmig ausgebildet ist; ein Paar von am anderen Endabschnitt des Verbindungsglieds 134 drehbar befestigten Rollen 135, die mit der Führungsschiene 105 hinter dem Querbalken 100 in Klemmanlage sind und die Bewegung der Spindelmutter 129 in der Achsrichtung der Schraubspindel 124 mit niedriger Rei­ bung zulassen sowie die Drehung der Spindelmutter 129 ver­ hindern; eine mit einer drehenden Scheibe 136, die am frei­ en Ende des anderen Endabschnitts der Schraubspindel 124 befestigt ist, sowie mit einem die Drehung der drehenden Scheibe 136 durch Magnetkraft anhaltenden Bremsmagnet 138, welcher über einen Tragarm 137 an der Stütze 127 befestigt ist, ausgestattete Magnetbremse 139. Durch die Drehung des Motors 122 wird der Schlitten 110 in der X-Achsenrichtung angetrieben, wobei ein Bewegungswert des Schlittens 110 durch eine Skala 106 und einen Meßfühler 118 (s. Fig. 9) optischer Bauart od. dgl., der am Schlitten 110 in Gegen­ überlage zur Skala 106 angebracht ist, gemessen werden kann. Ferner wird die Unterbindung einer Drehung der Spindelmutter 129 nicht durch den Schlitten 110 bewirkt, sondern wird die Spindelmutter 129 vom Querbalken 100 als eine unbewegbare Konstruktion gelagert, wobei die auf den Schlitten 110 in der Drehrichtung aufgebrachte Kraft beseitigt wird, so daß die Meßgenauigkeit des vom Schlitten 110 getragenen Meß­ fühlerteils nicht beeinträchtigt wird. Des weiteren bilden das Drucklager 131, die Stellschraube 132 und der U-Bügel 133 eine Verbindungseinrichtung.

Gemäß Fig. 9 umfaßt der Schlitten 110: ein X-Achsen-Füh­ rungslager 112, das den Querbalken 100 umgibt und Luftlager 111 aufweist, von denen jedes einer Fläche des rechtecki­ gen Querbalkens 100 zugewandt ist; ein Paar von oberen und unteren Z-Achsen-Führungslagern 114, die an der Frontseite des X-Achsen-Führungslagers 112 befestigt sind sowie in einer in der Draufsicht rechteckigen Form angeordnete Luft­ lager 113 enthalten; ein Z-Achsen-Tragwerk 180, das diese Z-Achsen-Führungslager 114 in einer in der Z-Achsenrichtung bewegbaren Weise durchsetzt; einen Z-Achsen-Antrieb 140, der an einem auf dem X-Achsen-Führungslager 112 stehend ange­ ordneten Tragständer 115 gelagert ist; eine am oberen Endteil des Tragständers 115 angeordnete Sperrvorrichtung 160, die eine freie Drehung des Z-Achsen-Antriebs 140 und damit ein Abfallen des Z-Achsen-Tragwerks 180 unterbindet.

Der Z-Achsen-Antriebsmechanismus 140 umfaßt: einen am Trag­ ständer 115 gelagerten Motor 141; eine Schraubspindel 145 mit einer relativ großen Gewindesteigung von beispielsweise 4 mm oder mehr, die von dem Motor 141 über einen Zahnriemen 142 gedreht und an ihrem oberen sowie unteren Endabschnitt in am oberen sowie unteren Ende des Tragständers 115 an­ gebrachten Lagern 143 und 144 geführt ist; eine axial be­ wegbar von der Schraubspindel 145 aufgenommene Spindelmut­ ter 146; zwei von der Spindelmutter 146 drehbar getragene Rollen 148, die an gegenüberliegenden Flächen einer an einer (nicht gezeigten) Wand auf der Sichtseite in Fig. 9 befe­ stigten Führungsschiene 147 so in Anlage sind, daß sie die gegenüberliegenden Flächen der Führungsschiene 147 beidseits erfassen und die Spindelmutter 146 in einer Weise führen, daß sie in der Z-Richtung leicht bewegbar, jedoch nicht drehbar ist; einen am oberen Ende des Z-Achsen-Tragwerks 180 befestigten Träger 152, der mit der oberen sowie unteren Fläche der vorstehenden Enden dieser Verbindungsplatte 149 durch Drucklager 150 sowie je einen Kugelabschnitt am vor­ deren Ende aufweisende Stellschrauben 151 verbunden ist. Das Z-Achsen-Tragwerk 180 kann somit durch den Träger 152 in Richtung der Z-Achse bewegt werden. In diesem Fall wird der auf einem Spiel, einer Exzentrizität od. dgl. der Schraubspindel 145 beruhende Einfluß durch den in der Achs­ richtung unbewegbar gehaltenen, in der Radialrichtung der Schraubspindel 145 relativ zur Verbindungsplatte 149 beweg­ baren Teil des Drucklagers 150 aufgezehrt.

Gemäß Fig. 10 umfaßt die Sperrvorrichtung 160: eine am obe­ ren Ende der Schraubspindel 145 befestigte Scheibe 161; ein Paar von einen vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen­ den Schwingarmen 163, die mit ihren mittig gelegenen Teilen an einer am oberen Endabschnitt des Tragständers 115 ge­ haltenen Konsole 162 schwenkbar gelagert sind und deren erste Endteile der Scheibe 161 gegenüberliegen; Schrauben 164, die in diese der Scheibe 161 nahegelegenen ersten End­ teile der Schwingarme 163 eingedreht und mit kugelförmigen Abschnitten an den der Scheibe 161 zugewandten Enden verse­ hen sind; eine zwischen die anderen, zweiten Endteile der Schwingarme 163 eingefügte Feder 165, die die Schrauben 164 konstant gegen die obere sowie untere Fläche der Scheibe 161 preßt; eine an dem zweiten Endteil eines der beiden Schwingarme 163 befestigte Stange 166; einen durch einen Tragarm 167 am zweiten Endteil des anderen der beiden Schwingarme 163 gehaltenen Druckluftzylinder 169 mit einer Kolbenstange 168, deren freies Ende mit der Stange 166 ver­ bunden ist. Wenn dem Zylinder 169 Druckluft zum Einfahren der Kolbenstange 168 zugeführt wird, so werden die beiden Schwingarme 163 gegen die Kraft der Feder 165 so bewegt, daß ihre ersten Endteile, an denen die Schrauben 164 ange­ bracht sind, geöffnet werden, so daß die Scheibe 161 frei drehen kann. Wird andererseits die Druckluftzufuhr zum Zy­ linder 169 abgesperrt, so werden die beiden Schwingarme durch die Kraft der Feder 165 in der entgegengesetzten Richtung bewegt, womit die Scheibe 161 zwischen den freien Enden der Schrauben 164 festgeklemmt und an einem freien Drehen gehindert wird, so daß die auf die Schraubspindel 145 geschraubte Spindelmutter 146 keine Bewegung ausführen kann und damit ein Abfallen des Z-Achsen-Tragwerks 180, das über die Verbindungsplatte 149, den Träger 152 u. dgl. mit der Spindelmutter 146 verbunden ist, verhindert wird.

Wie die Fig. 9 zeigt, weist das Z-Achsen-Tragwerk 180 einen im Querschnitt quadratischen Gehäusemantel 181 auf, der in seinem Inneren eine Luft-Ausgleicheinrichtung 190 sowie eine Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung enthält. Ferner ist an der (in der Fig. 9) rückwärtigen Fläche des Gehäusemantels 181 eine Skala 185 befestigt, während der Tragständer 115 mit einem Meßfühler 186 ausgestattet ist, der die Strich­ einteilung der Skala 185 abliest, so daß ein Bewegungswert des Z-Achsen-Tragwerks 180 in Richtung der Z-Achse durch die Skala 185 sowie den Meßfühler 186 ermittelt werden kann.

Wie Fig. 11 zeigt, umfaßt die Luft-Ausgleicheinrichtung 190 einen an seiner unteren Stirnseite nach unten hin offe­ nen Zylinder 191, in dem ein Kolben 192 verschiebbar aufge­ nommen ist; eine an ihrem einen Ende mit dem Kolben 192 verbundene Kolbenstange 194, die mit ihrem anderen Ende durch die obere Stirnseite des Zylinders 191 ragt und durch ein Drucklager 193 am oberen Ende des Tragständers 115 drehbar gelagert ist; eine die obere Stirnseite des Zylin­ ders 191 abschließende Kopfplatte 196 mit einem Rohran­ schluß 195, über den der Innenraum des Zylinders 191 durch ein (nicht gezeigtes) Magnetventil mit einer Druckluft­ quelle oder der Atmosphäre in Verbindung gebracht werden kann. Durch diese Ausbildung wirkt im Zylinder 191 der Luft-Ausgleicheinrichtung 190 gespeicherte Luft als ein Dämpfungsmittel, um einen Ausgleich zum Gewicht des Z- Achsen-Tragwerks 180 zu erlangen, so daß dieses Tragwerk 180 in Richtung der Z-Achse mit Hilfe einer sehr kleinen Kraft bewegt werden kann.

Gemäß Fig. 12 umfaßt die Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 einen in einem oberen Gehäuse 201, das am Gehäusemantel 181 befestigt ist, aufgenommenen und von diesem getragenen Schaltmotor 202; eine durch einen Getriebezug 203 mit der Abtriebswelle des Schaltmotors 202 verbundene und am oberen Gehäuse 201 drehbar gelagerte Zwischenhülse 204; eine axial bewegbare sowie durch eine Kupplung 205 mit der Zwischenhül­ se 204 drehungsübertragend verbundene Büchse 207, die dreh­ bar an einem unteren, am Gehäusemantel 181 gelagerten Gehäuse 206 gehalten ist und zusammen mit dem Motor 202, dem Getriebezug 203, der Zwischenhülse 204 sowie der Kupp­ lung 205 eine Drehantriebseinrichtung bildet; eine am unte­ ren Ende der Büchse 207 befestigte erste Zahnscheibe 211, die das eine Eingriffsteil einer Kupplung 210 ist, welche eine Vielwinkel-Positioniereinrichtung bildet; eine mit der ersten Zahnscheibe 211 in vielen Winkellagen zum Ein­ griff zu bringende zweite Zahnscheibe 212, die das andere Eingriffselement der Kupplung 210 bildet; eine Membran 213, die ein Drehsperrglied für die zweite Zahnscheibe 212 der­ art darstellt, daß diese vertikal bewegbar und undrehbar gehalten wird; einen Zahnscheiben-Vertikalbewegungskolben 214, der an seinem unteren Ende mit der Membran 213 fest verbunden ist sowie am Außenumfang der Büchse 207 vertikal bewegbar anliegt; einen Zahnscheiben-Vertikalbewegungszy­ linder 215, in dem der Vertikalbewegungskolben 214 ver­ schiebbar aufgenommen ist und der zusammen mit dem am unte­ ren Gehäuse 206 festen Kolben 214 eine Axialantriebsein­ richtung bildet; eine zwischen den Zahnscheiben-Vertikal­ bewegungskolben 214 sowie den Vertikalbewegungszylinder 215 eingefügte Feder 216, die konstant die zweite, durch die Membran 213 am unteren Ende des Zahnscheiben-Vertikalbe­ wegungskolbens 214 feste Zahnscheibe 212 in Richtung zur ersten Zahnscheibe 211 hin belastet; eine hohle Z-Spindel 220, die an ihrem oberen Ende mit dem unteren Ende der Büch­ se 207 fest verbunden ist, so daß eine Drehung im Gleich­ klang mit der ersten Zahnscheibe 211 erfolgt, und die am unteren Gehäuse 206 durch zwei vertikal angeordnete Lager, von denen das eine ein radiales Luftlager 217 und das andere ein Axial-Luftlager 218 ist, gelagert ist sowie eine Kegel­ bohrung 219 aufweist, die als Halterbefestigung dient und imstande ist, den einen Endabschnitt eines Tastkopfhalters 250 aufzunehmen; eine Luftleitung 222 zur Zufuhr von Druck­ luft zum oberen Radial- sowie zum unteren Axial-Luftlager 217 bzw. 218 durch im unteren Gehäuse 206 usw. ausgebildete Kanäle; eine in der Z-Spindel 220 axial verschiebbar auf­ genommene Antriebsstange 227, die an ihrem unteren Ende mit einer Kugelfassung 226 versehen ist, welche eine Meßfüh­ ler-Trageinrichtung bildet sowie eine Mehrzahl von radial bewegbaren, gegen ein Ausfallen gesicherten Kugeln 225 auf­ weist; eine Belleville-Feder 228, die eine Zugeinrichtung bildet und zwischen den oberen Teil der Zugstange 227 sowie die Z-Spindel 220 eingefügt ist, um die Kugelfassung 226 in die Z-Spindel 220 zu drücken und ein Vorragen der Kugeln 225 in einwärtiger Richtung durch kleinkalibrige, in der Z-Spindel ausgebildete Führungslöcher 221 zu bewirken, so daß damit die Zugstange 251 des Tastkopfhalters 250 erfaßt wird; eine Zwischenstange 230, die an ihrem unteren Ende mit dem oberen Ende der Antriebsstange 227 über eine Kugel 229 in Anlage sowie axial bewegbar in der Büchse 207 aufge­ nommen ist; eine Kolbenstange 232, die an ihrem unteren Ende über eine Kugel 231 mit dem oberen Ende der Zwischen­ stange 230 in Anlage und vertikal bewegbar ist; einen am oberen Gehäuse 201 fest angebrachten Stellantrieb 235, der in seinem Inneren mehrere Kolben 233 verschiebbar auf­ nimmt, die mit dem oberen Endabschnitt der Kolbenstange 232 fest verbunden sind, wobei die Kolben 233 jeweils in durch Trennwände 234 abgegrenzten Kammern enthalten sind, so daß eine Mehrzahl von seriellen Mehrstufen-Druckaufnahmeflächen vorhanden ist; eine Kolbenstangen-Axiallagefühleinrichtung 238 mit einem an einer mittigen Stelle der Kolbenstange 232 angebrachten Anschlag 236 und mit einem Paar von am oberen Gehäuse 201 festen, einander gegenüberstehenden und den An­ schlag 236 zwischen sich aufnehmenden Fühlern 237; einen am unteren Endabschnitt der Z-Spindel 220 vorstehenden, den Tastkopfhalter 250 positionierenden Vorsprung 239; einen am unteren Endabschnitt der Z-Spindel 220 versenkbar angeordneten Stift 241, der durch die Kraft einer Feder 240 ständig in Richtung auf ein Vorstehen aus der unteren Stirn­ seite belastet und mit dem Tastkopfhalter elektrisch lei­ tend zu verbinden ist; einen drehenden Verschlüßler 245 mit einer an der Zwischenhülse 204 festen drehenden Scheibe 242 und mit einem vom oberen Gehäuse 201 getragenen Meßwertgeber 243, welcher einen vom Schaltmotor 202 der Zwischenhülse 204 vermittelten Drehwinkel sowie ferner einen Drehwinkel der ersten Zahnscheibe 211 erfaßt.

Bei der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 mit dem oben be­ schriebenen Aufbau wird der Stellantrieb 235 gegen die Kraft der Belleville-Feder 228 betätigt, wird die Antriebs­ stange 227 abgesenkt, wird die Kugelfassung 226 vom Füh­ rungsloch 221 gelöst, so daß die Kugeln 225 radial zu bewe­ gen sind, und wird die Zugstange 251 des Tastkopfhalters 250 in die Kugelfassung 226 eingeführt. Wenn in diesem Zu­ stand der Stellantrieb 235 freigegeben wird, dann wird die Antriebsstange 227 durch die Belleville-Feder 228 angeho­ ben, wird die Zugstange 251 des Tastkopfhalters 250 in die Kegelbohrung 219 der Z-Spindel 220 durch die Kugelfassung 226 gezogen, wobei die Zugstange 251 durch die Wirkung des Führungslochs 221 sowie der Kugeln 225 erfaßt und gehalten werden kann, und wird der Zahnscheiben-Vertikal­ bewegungszylinder 215 in diesem Zustand des Erfassens sowie Haltens des Tastkopfhalters 250 oder in dem Zustand des Nicht-Haltens des Tastkopfhalters 250 betätigt, um den Zahn­ scheiben-Vertikalbewegungskolben 214 gegen die Kraft der Feder 216 anzuheben, so daß die zweite und erste Zahnschei­ be 212 bzw. 211 der Kupplung 211 voneinander gelöst werden. Wenn in diesem Zustand der Schaltmotor 202 gedreht wird, so wird die erste Zahnscheibe 210 über den Getriebezug 203, die Zwischenhülse 204, die Kupplung 205 und die Büchse 207 gedreht. Wird der der Scheiben-Vertikalbewegungszylinder 215 in diesem Zustand außer Betrieb gesetzt, nachdem er um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat, so werden die zwei­ te Zahnscheibe 212 und mit ihr der Zahnscheiben-Vertikalbe­ wegungskolben 214 durch die Kraft der Feder 216 sowie der Membran 213 abgesenkt, wobei die zweite und erste Zahn­ scheibe 212 bzw. 211 miteinander in einer zur Ausgangslage unterschiedlichen Stellung in Eingriff gebracht werden, so daß der Eingriffswinkel zwischen den beiden Zahnschei­ ben 211, 212 geändert ist. Mit der Drehung der ersten Zahn­ scheibe 211 wird durch die Büchse 207 auch die Z-Spindel 220 gedreht, womit der von der Kugelfassung 226 ergriffene Tastkopfhalter 250 gedreht wird, so daß die Winkelstellung des Tastkopfhalters 250 oder die Lage des am unteren Ende der Z-Spindel 220 festen Vorsprungs 239 geändert werden kann, um den Einstellwinkel des nächstes Mal zu montieren­ den Tastkopfhalters zu verändern. In diesem Fall wird der Drehwinkel der ersten Zahnscheibe 211 durch den drehenden Verschlüßler 245, der die am mittigen Teil der Zwischenhül­ se 204 befestigte Drehscheibe 242 und den vom oberen Gehäuse 201 getragenen Meßwertgeber 243 aufweist, ermittelt.

Wie die Fig. 13 und 14 zeigen, umfaßt der Tastkopfhalter 250: einen Hauptkörper 256, der aus einem Oberteil 254 sowie einem an einer unteren Fläche des Oberteils 254 befestigten Unterteil 255 besteht, wobei das obere Ende des Oberteils 254 mit der Zugstange 251, das untere Ende mit einem Ring­ bund 252 und der mittige Teil des Oberteils mit einer Kegel­ fläche 253 versehen sind; eine im Ringbund 252 des Oberteils 254 ausgebildete Eingriffsrinne 257, mit der der Vorsprung 239 am unteren Ende der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 in Eingriff treten kann und die im Zusammenwirken mit diesem Vorsprung 239 eine Positioniereinrichtung bildet; ein in das untere Endteil des Unterteils 255 mit Hilfe einer Iso­ lierhülse 258 eingesetzte und darin fixierte leitende Muffe 260, deren unterer Endabschnitt mit einem Innengewinde 259 versehen ist; einen axial bewegbaren, leitenden Stift 263, der in der leitenden Muffe 260 mittels einer Isoliermuffe 261 aufgenommen und durch eine Feder 262 ständig in einer nach außen gerichteten, vorstehenden Richtung belastet ist; einen durch eine Isolierbuchse 265 am Ringbund 252 befe­ stigten Kontaktstift 266, der durch Berührung mit dem am unteren Ende der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung befindlichen Stift 241 eine elektrisch leitende Verbindung herstellt und elektrisch mit dem leitenden Stift 263 verbunden ist; eine Stiftbohrung 268 sowie eine Eingriffsnut 269, die beide an der unteren Fläche des Ringbundes 252 ausgestaltet sind. In das im unteren Teil des Tastkopfhalters 250 ausgebilde­ te Innengewinde 259 wird ein Tastsignalkopf 270 oder 280 eingeschraubt. Die Tastsignalköpfe 270, 280 sind unter­ schiedlich ausgestaltete, ein Signal erzeugende Meßköpfe, von denen jeder an seinem unteren Ende mit einem Meßele­ ment 271 bzw. 281 und an seinem oberen Ende mit einem Außengewinde 272 bzw. 282 versehen ist. Im vorliegenden Fall ist der Tastsignalkopf 280 mit einem drehbaren Teil 283, an dem sich das Meßelement 281 befindet, ausgestattet, wobei dieses drehbare Teil 283 gegenüber dem mit dem Außen­ gewinde 282 versehenen Hauptteil 284 drehbar und in einer Drehlage mit Bezug zu diesem Hauptteil fixierbar ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen am Tisch 50 vorgesehenen Tastkopf-Lagerständer 290. Wie die Fig. 15-18 zeigen, umfaßt dieser Tastkopf-Lagerständer 290: einen am einen Ende, d. h. dem rückwärtigen Ende, des Tisches 50 befestig­ ten Halterahmen 291; eine Mehrzahl von oben auf dem Halte­ rahmen 291 fest angebrachten Halteplatten 293, von denen jede einen zum vorwärtigen Ende des Tischs 50 hin gerich­ teten, zum Tisch 50 einen vorbestimmten Abstand aufweisen­ den Ausschnitt 292 hat; an der oberen Fläche der Halteplat­ ten 293 auf gegenüberliegenden Seiten des Ausschnitts 292 aufstehende Stifte 294 und 295, die mit der Stiftbohrung 268 sowie der Eingriffsnut 269 an der unteren Fläche des Ringbundes 252 des Tastkopfhalters 250 zum Eingriff zu bringen sind und Tastkopf-Lageeinhalteeinrichtungen im Zusammenwirken mit der Stiftbohrung 268 sowie der Eingriffs­ nut 269 bilden; ein Paar von Ringbundträgern 296, die auf entgegengesetzten Seiten des Ausschnitts 292 der Halteplat­ te 293 angeordnet sowie aus Isoliermaterial gebildet sind und die untere Fläche des Ringbundes 252 des Tastkopfhal­ ters 250 abstützen; einen als Zungenschalter od. dgl. aus­ gebildeten Fühler 297, der in einer Ausnehmung eines jeden der beiden Ringbundträger 296 angeordnet ist und das Vor­ handensein des Tastkopfhalters 250 feststellt; Klemmstücke 300, von denen jedes an seinem einen Ende durch einen Bügel 298, die an der unteren Fläche der Halteplatte 293 auf den gegenüberliegenden Seiten des Ausschnitts 292 befestigt sind, schwenkbar gelagert ist, so daß sie an ihrem anderen, freien Ende um einen vorgegebenen Winkel durch einen Schwenkregelstift 299 am Bügel 298, der mit einer inneren Fläche in das Innere des Ausschnitts 292 hineinragt, ver­ schwenkt werden können; eine zwischen das Klemmstück 300 sowie den Bügel 298 eingefügte Blattfeder 301, die das Klemmstück 300 zu einem Vorstehen in das Innere des Aus­ schnitts 292 hinein belastet. Auf einer Halteplatte 293 dieses Tastkopf-Lagerständers 290 wird der Tastkopfhalter 250 in einer ausgerichteten Lage gehalten. In diesem Fall werden die jeweiligen Tastkopfhalter 250 durch die von den Blattfedern 301 belasteten Klemmstücke 300 an einem Her­ ausfallen aus den Halteplatten 293 gehindert.

Die Fig. 1 zeigt ein Steuergerät 310 mit einem Sichtgerät 311, das schematisch dargestellt ist und von (nicht dar­ gestellten) peripheren Bauelementen, z. B. einem Drucker, einer Kathodenstrahlröhre od. dgl., gebildet wird; ferner enthält das Steuergerät eine Computeranlage mit einer Re­ chenfunktion, Speicherfunktion usw., um die Arbeitsvor­ gänge der jeweiligen Gerätsektionen in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Programm zu steuern. Ein zu vermessen­ des Werkstück 320 ruht auf dem Tisch 50. Zum Staubschutz sind für den Y-Achsen-Antrieb 60 eine Faltenbalgabdeckung 26 und eine Seitenschutzabdeckung 27 vorgesehen. Die Tast­ kopf-An-/Abbaueinrichtung 200 und der Tastkopf-Lagerständer 290 bilden eine selbsttätige Tastkopf-An-/Abbauvorrichtung.

Es wird nun die Funktion der beschriebenen Ausführungsform erläutert. Der mit dem Tastsignalkopf 270 oder 280 von vor­ gegebener Gestalt versehene Tastkopfhalter 250 wird an der Halteplatte 293 des auf der Oberfläche des Tischs 50 befestigten Tastkopf-Lagerständers 290 fest angebracht, ein Werkstück 320 wird auf die Tischoberfläche gelegt und an dieser befestigt. Wenn in diesem Zustand vom Steuer­ gerät 310 ein vorbestimmter Befehl abgegeben wird, dann wird im Ansprechen auf diesen Befehl der Y-Achsen-Antrieb 60 in Gang gesetzt, wodurch der Tisch 50 (in Fig. 1) nach links vorwärts durch die Schraubspindel 64 usw. bewegt wird, so daß sich der Tastkopf-Lagerständer 290 unmittelbar un­ ter dem Z-Achsen-Tragwerk 180 befindet. Andererseits wird zugleich mit dem Betreiben des Y-Achsen-Antriebs auch der X-Achsen-Antrieb 120 betätigt, wobei der Schlitten 110 in der X-Achsenrichtung bewegt wird, so daß das Z-Achsen­ Tragwerk 180 an einer unmittelbar über einem vorbestimm­ ten, auf dem Tastkopf-Lagerständer 290 ruhenden Tastkopf­ halter 250 zum Halten gebracht werden kann.

In diesem Zustand wird der Motor 141 des Z-Achsen-Antriebs 140 im Schlitten 110 in Betrieb gesetzt, um das Z-Achsen- Tragwerk 180 abzusenken, wobei der Tastkopfhalter 250 in der Kegelbohrung 219, die das Tastkopf-Befestigungsteil der im Z-Achsen-Tragwerk 180 untergebrachten Z-Spindel 220 bildet, aufgenommen wird. Dann wird der Stellantrieb 235 betätigt, um die Antriebsstange 227 gegen die Kraft der Belleville-Feder 228 abwärts zu drücken, wobei die Kugel­ fassung 226 vom Führungsloch 221 freikommt und die Kugeln 225 einen freien Zustand einnehmen, so daß die am oberen Ende des Tastkopfhalters 250 angeordnete Zugstange 251 ohne weiteres in die Kugelfassung 226 eingesetzt werden kann.

Wenn anschließend der Stellantrieb 235 außer Tätigkeit ge­ setzt wird, dann wird die Antriebsstange 227 durch die Kraft der Belleville-Feder 228 angehoben, wobei die Zug­ stange 251 in die Kugelfassung 226 gezogen, die Kegelfläche 253 des Tastkopfhalters 250 mit der Kegelbohrung 219 zur Anlage gebracht, der am unteren Ende der Tastkopf-An-/Ab­ baueinrichtung 200 vorhandene Vorsprung 239 in die Ein­ griffsrinne 257 des Tastkopfhalters 250 eingeführt und des weiteren der Kontaktstift 266 des Tastkopfhalters 250 mit dem Stift 241 der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 in Berührung gebracht wird, so daß eine elektrische Ver­ bindung bewerkstelligt wird.

Um die Lage des Meßelements 281 des Tastsignalkopfes 280 in dem Zustand, da der Tastkopfhalter 250 durch die Tast­ kopf-An-/Abbaueinrichtung 200 des Z-Achsen-Tragwerks 180 gehalten wird, wie beschrieben wurde, zu verändern, können der Zahnscheiben-Vertikalbewegungszylinder 215 der Tastkopf- An-/Abbaueinrichtung 200 zum Anheben des Zahnscheiben- Vertikalbewegungskolbens 214 gegen die Kraft der Feder 216 betätigt und die erste sowie zweite Zahnscheibe 211 und 212 voneinander gelöst werden, in welchem Zustand der Schalt­ motor 202 betrieben wird, um die erste Zahnscheibe 211 um einen vorbestimmten Winkel mittels des Getriebezuges 203 und der Zwischenhülse 204 zu drehen.

Das Anbringen des Tastkopfhalters 250 an der Tastkopf- An-/Abbaueinrichtung 200 und die Winkeleinstellung werden in der oben beschriebenen Weise vorgenommen, worauf der Y-Achsen-Antrieb 60, der X-Achsen-Antrieb 120 und der Z-Achsen-Antrieb 140 im Ansprechen auf Befehle vom Steuer­ gerät 310 betrieben werden. Das Meßelement 281 des Tast­ signalkopfes 280, der am unteren Ende des Z-Achsen-Trag­ werks 180 angebracht ist, wird dazu gebracht, das Werkstück 320 an einer vorbestimmten Stelle zu berühren, wobei die Positionen des Meßelements 281 in Richtung der X-, Y- und Z-Achse zur Zeit einer Berührung durch das Steuergerät 310 gespeichert werden. Das maßliche Ermitteln der Berüh­ rungspunkte des Meßelements 281 mit dem Werkstück 320 wird aufeinanderfolgend ausgeführt, so daß schließlich die Ver­ messung des Werkstücks vollendet wird. Wenn ein Austausch des Tastsignalkopfes 280 bei Ausmessen des Werkstücks 320 erforderlich wird, so wird das Z-Achsen-Tragwerk 180 über dem Tastkopf-Lagerständer 290 - wie vorher - in Stellung gebracht und ein vorbestimmter, im Tastkopf-Lagerständer 290 ruhender Tastkopfhalter 250 am Z-Achsen-Tragwerk 180 angebracht. In diesem Fall wird der Tastkopfhalter 250, der benutzt worden ist, zu einem freien Platz bei einem der Ausschnitte 292 des Lagerständers 290 zurückgeführt. Dieses Zurückführen soll jedoch so bewerkstelligt werden, daß das Z-Achsen-Tragwerk 180 an dem freien Platz der Aus­ schnitte 292 angeordnet wird, worauf der Stellantrieb 235 zum Absenken der Antriebsstange 227 gegen die Kraft der Belleville-Feder 258 betätigt wird, dann der Eingriff der Zugstange 251 durch die Kugelfassung 226 aufgehoben und schließlich das Z-Achsen-Tragwerk 180 im freien Zustand hochgefahren wird.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann die folgenden Vorteile bieten.

Bei dieser Ausführungsform ist vor allem der Tisch 50 bewegbar, so daß die Ständer 90 usw., die ein hohes Gewicht haben, nicht bewegt werden müssen, womit der Antriebsme­ chanismus, d. h. der Y-Achsenantrieb 60, eine nur geringe Leistung benötigt und die Haltstellung des Tischs 50 wegen eines Beharrungsvermögens von kleinem Wert genau eingenom­ men werden kann. Da der Tisch 50 von zwei parallelen Flä­ chen geführt wird, nämlich einmal dem ersten Führungselement 11 an der Grundplatte 10, das ein X-Achsenbewegungs-Regel­ glied ist, und zum anderen von den zweiten Führungselemen­ ten 12, die ein Z-Achsenbewegungs-Regelglied sind, können beide Richtungen unabhängig voneinander eingeregelt werden, so daß die Führungsgenauigkeit im Gegensatz zur üblichen V-förmigen Führungskehle gesteigert werden kann. Ferner kann bei dem ersten Führungselement 11 die Geradlinigkeit der Parallel-Richtfläche 18 durch die Längs-Ausrichtvor­ richtungen 40 eingerichtet werden, so daß auch aus diesem Gesichtspunkt heraus die Führungsgenauigkeit erhöht werden kann. Darüber hinaus sind die ersten sowie zweiten Führungs­ elemente 11 und 12 unabhängig von der Grundplatte 10 ausge­ bildet, so daß bei der Bearbeitung dieser Führungsflächen eine relativ einfache Feinbearbeitung mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden kann.

Des weiteren ist das Z-Achsen-Tragwerk 180 in seinem Inne­ ren mit der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 versehen, trägt der Tisch 50 den Tastkopf-Lagerständer 290 und ist der Tisch 50 bewegbar, so daß die Funktion eines automa­ tischen Austauschs der Tastsignalköpfe 270 und 280 gegen­ einander ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden kann. Zu­ sätzlich werden Tastsignalköpfe in einer Vielzahl am Tast­ kopf-Lagerständer 290, in ihren Lagen eingestellt, bereit­ gehalten, kann die Tätigkeit für das Austauschen der Tast­ signalköpfe 270 und 280 gegeneinander in einer Zeitspanne ausgeführt werden, die im wesentlichen gleich der für den Meßvorgang an einer Stelle durch den Tastsignalkopf 270 oder 280 benötigten Zeitdauer gleich ist, so daß der Meß­ vorgang, während die Tastsignalköpfe 270 und 280 ausge­ tauscht werden, sehr schnell ausgeführt werden kann. In diesem Fall kann jedes Mal, wenn der Austausch zwischen den Tastsignalköpfen 270 und 280 ausgeführt wird, der Tast­ signalkopf 270 oder 280 mit der (nicht gezeigten) Null­ punktposition in Berührung gebracht werden, um die Null­ punktprüfung durchzuführen. Wenn, wie oben gesagt wurde, die Nullpunktprüfung bei jedem Austausch vorgenommen wird, so kann die Meßgenauigkeit weiter gesteigert werden.

Des weiteren sieht die Verbindungskonstruktion für die aus einem steinartigen Material gefertigte Grundplatte 10, den Querbalken 100 und die Ständer 90 durch die Durchgangs­ löcher 24 und 103 geführte, in die in die Öffnungen 22 sowie 101 eingesetzten Befestigungselemente 23 und 102 eingedrehte Schraubenbolzen 25 und 104 vor, so daß eine zuverlässige Befestigung durch eine vereinfachte Anordnung erreicht werden kann.

Ferner wird im X-Achsen-Antrieb 120 für die Bewegung des Schlittens 110 in der X-Achsenrichtung eine Blockierung der mit der Schraubspindel 124 in Gewindeeingriff befind­ lichen Spindelmutter 129 gegen Drehung durch die am Quer­ balken 100 vorhandene Führungsschiene 105, die ein ortsfe­ stes Teil ist, über das Verbindungsglied 135 bewirkt, so daß im Vergleich mit der herkömmlichen Konstruktion, wobei die Blockierung gegen Drehung durch den Schlitten 110 selbst ausgeführt wird, der Nachteil, daß der Schlitten 110 in der Verdrehrichtung verformt und damit die Genauigkeit verschlechtert wird, vermieden werden kann. Weiterhin wird die Bewegung der Spindelmutter 129 auf den Schlitten 110 durch die an der Spindelmutter 129 feste Verbindungsplatte 130, die Schublager 131, die in der Radialrichtung der Schraubspindel 124 an dieser Verbindungsplatte 130 beweg­ lich sind, die Stellschrauben 132 sowie den U-Bügel 133 übertragen, so daß jegliche nachteilige Beeinflussung der Meßgenauigkeit auf Grund einer radialen Ablenkung, Exzen­ trizität u. dgl. der Schraubspindel 124 durch die radia­ len Bewegungen der Verbindungsplatte und der Schublager 131 getilgt werden kann, womit der schädliche Einfluß auf den Schlitten 110 vermieden werden kann.

Des weiteren ist im Z-Achsen-Tragwerk 180 die Luft-Aus­ gleicheinrichtung 190 enthalten, wodurch die Antriebskraft für die Bewegung des Z-Achsen-Tragwerks 180 minimiert wer­ den kann, so daß der dem Antrieb des Z-Achsen-Tragwerks 180 dienende Motor 141 eine kompakte Größenabmessung er­ halten kann, was zum Ergebnis hat, daß der Schlitten 110 mit kompakten Abmessungen und mit geringem Gewicht gefer­ tigt werden kann. Zusätzlich kann der auf einer Exzentri­ zität u. dgl. der Schraubspindel 145 des Z-Achsen-Antriebs 140 beruhende nachteilige Einfluß durch die Wirkung der Verbindungsplatte 149 sowie der Drucklager 150 in gleichar­ tiger Weise wie bei dem X-Achsen-Antrieb 120 getilgt wer­ den, so daß die negative Beeinflussung der Meßgenauigkeit vermieden werden kann. Um das Z-Achsen-Tragwerk 180 mit hoher Geschwindigkeit antreiben zu können, ist es erforder­ lich, die Gewindesteigung der Schraubspindel 145 mit bei­ spielsweise 4 mm oder mehr vorzusehen. Wenn jedoch eine solch große Steigung zur Anwendung kommt und die Luft für den Ausgleich in der Luft-Ausgleicheinrichtung 190 aus dem einen oder anderen Grund verlustig geht, so besteht die Möglichkeit, daß die Schraubspindel 145 durch das an der Spindelmutter 146 angreifende Eigengewicht des Z-Achsen- Tragwerks 180 gedreht wird, so daß dieses Tragwerk 180 unter der Schwerkraft abfällt. Jedoch bietet bei dieser Ausführungsform die vorgesehene Sperrvorrichtung 160 die Möglichkeit, die am oberen Ende der Schraubspindel 145 be­ festigte Scheibe 161 durch die Feder 165 der Sperrvor­ richtung 160 über die Schwingarme 163 und die Schrauben 164 festzuklemmen, wenn die Luft ausgetreten ist, so daß bei einem Luftverlust eine Drehung der Schraubspindel 145 in dieser Abwärtsrichtung wirksam unterbunden und Schäden an Bauteilen, die auf ein Abfallen des Z-Achsen-Tragwerks 180 zurückzuführen sind, vermieden werden können.

Außerdem ist die Antriebsquelle der Antriebsstange 227 in der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 der Stellantrieb 235, der eine Mehrzahl von Druckaufnahmeflächen aufweist, so daß, selbst wenn die den Tastkopfhalter 250 haltende Bel­ leville-Feder 228 durch Verwendung von einen relativ nie­ drigen Druck aufweisender Druckluft, wie sie in üblichen Fa­ briken zur Anwendung kommt, in eine starke Feder umgewan­ delt wird, die Kraft der Belleville-Feder 228 in zufrieden­ stellender Weise überwunden werden kann, um die Antriebs­ stange 227 zu bewegen, womit der Tastkopfhalter 250 zuver­ lässig befestigt werden kann.

Ferner macht es das Vorsehen des Schaltmotors 202, der Kupp­ lung 210 und des Zahnscheiben-Vertikalbewegungszylinders 215 möglich, bei der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 die Z-Spindel 220 in Schritten zu schalten, so daß die Ausrich­ tung des am Tastkopfhalter 250 befestigten Tastsignalkopfes 280 mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit eingestellt werden kann.

Die Zwischenhülse 204 der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 und die Büchse 207 sind miteinander durch die axial be­ wegbare Kupplung 205 verbunden, womit der Einfluß der Axial­ bewegung der Büchse 207, die mit dem Anheben der zweiten Zahnscheibe in der Kupplung 210 einhergeht, nicht auf den an der Seite der Zwischenhülse 204 vorgesehenen drehenden Verschlüßler 245 zur Wirkung gebracht wird, so daß die Genauigkeit des drehenden Verschlüßlers 245 nicht gemin­ dert wird.

Die Z-Spindel 220 und der Tastkopfhalter 250 werden durch den Vorsprung 239 und die Eingriffsrinne 257 positioniert, so daß die Positionen der an der Z-Spindel 220 zu montie­ renden Tastköpfe ganz genau eingestellt werden können.

Wenn der Tastkopfhalter 250 im Tastkopf-Lagerständer 290 angebracht wird, so erfolgt eine Positionierung zwischen der Stiftbohrung 268, der Eingriffsnut 269 und der Stifte 294 sowie 295, wobei die Einbaulage exakt erhalten werden kann. Die ein Paar von Klemmstücken 300 aufweisende Klemm­ einrichtung am Tastkopf-Lagerständer 290 kann die Möglich­ keit eines Herausfallens der Tastkopfhalter 250 aus dem Lagerständer 290 durch die auf einer Bewegung usw. des Tischs 50 beruhende Beharrungskraft ausschalten, so daß im voraus eine unerwartete Betriebsstörung vermieden werden kann. Der Tastkopf-Lagerständer 290 ist mit dem Fühler 297 ausgestattet, so daß eine sofortige Beurteilung erfolgen kann, ob der Tastkopfhalter 250 aufliegt oder nicht, womit auf einfache Weise der Ausschnitt 292, der benutzt worden ist, bei Rückführung des Tastkopfhalters 250 festgestellt werden kann.

Ferner sind die Grundplatte 10 und der Querbalken 100 aus steinartigen Materialien gebildet, womit eine Verschlech­ terung in der Genauigkeit auf Grund von mit der Zeit eintre­ tenden Änderungen wirksam unterbunden werden kann.

Die Verbindung zwischen der Grundplatte 10 und dem ersten bzw. zweiten Führungselement 11 oder 12 wird so ausgebil­ det, daß der das erste oder zweite Führungselement 11 oder 12 durchsetzende Schraubenbolzen 16 in dem in das Sackloch 13 in der Grundplatte 10 eingeklebten sowie fixierten Be­ festigungsglied 14 festgezogen wird, so daß das Befestigen leicht und zuverlässig ausgeführt werden kann.

Das Verhindern eines Abfallens des Z-Achsen-Tragwerks 180 bei einem Luftverlust wird so bewerkstelligt, daß nicht das Z-Achsen-Tragwerk 180 in seiner Bewegung angehalten wird, sondern die Schraubspindel 145 bewegungslos gemacht wird, so daß das Blockieren mit einer Kraft von geringer Größe bewirkt und die Sperrvorrichtung 160 in ihrem Aufbau ver­ einfacht werden kann.

Bei der in Fig. 19 gezeigten weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die Z-Spindel 220 nicht von einem Luft­ lager, sondern von einem üblichen Kugellager abgestützt; ferner fehlt die Antriebsstange 227, wobei die Kolbenstange 232 als Antriebsstange wirkt, und darüber hinaus fehlt auch die längs der Kolbenstange 232 vorgesehene Axiallage­ fühleinrichtung 238. Die Zwischenhülse 204 wurde ebenfalls weggelassen, und deren Funktion wird von der Büchse 207 übernommen. In den anderen Beziehungen besteht mit Ausnahme von Unterschieden in der Gestalt usw. Gleichheit zu den vor­ herigen Ausführungsformen.

Auch bei der letztgenannten Ausführungsform kann in vorteil­ hafter und zu den vorher erläuterten Ausführungsformen gleicher Weise ein Austausch der Tastkopfhalter 250 bewerk­ stelligt werden.

Bei der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform ist am Tisch 50 ein von einem üblichen (nicht gezeigten) Drehantriebs­ mechanismus angetriebener, automatisch in Umdrehung zu ver­ setzender Drehtisch 58 vorgesehen. Andere Gesichtspunkte dieser Anordnung sind zur Ausführungsform von Fig. 1 iden­ tisch. Mit dieser Ausbildung eines Meßgeräts kann eine Automatisierung der Vermessung in noch mehr zufriedenstel­ lender Weise erreicht werden.

Zusätzlich ist bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis das Tragteil der Zugstange 251 in der Tastkopf-An-/ Abbaueinrichtung 200, d. h. die Kugelfassung 226, nicht not­ wendigerweise auf die oben beschriebene Konstruktion be­ grenzt, vielmehr kann ein Tragen mit Hilfe eines Elektro­ magneten oder eines Zangenspannfutters zur Anwendung kom­ men. Des weiteren ist die Art der Lagerung der Zugstange 251 in der Tastkopf-An-/Abbaueinrichtung 200 nicht unbedingt darauf beschränkt, daß die Zugstange wie bei der obigen Ausführungsform ständig gelagert wird, vielmehr kann vor­ gesehen werden, die Zugstange 251 nach Beendigung des Zu­ rückziehens durch die Kegelfläche 253 des Tastkopfhalters 250 und die Kegelbohrung 219 der Z-Spindel 220 zu halten. Ferner müssen die Motoren 62, 122 und 141 des Y-, X- und Z-Achsen-Antriebs 60, 120 und 140 nicht unbedingt Wechsel-, Gleichstrom- und Impulsmotoren sein, sondern sie können als pneumatischer, hydraulischer od. dgl. Motor ausge­ bildet sein. Von den drei einander rechtwinklig schnei­ denden X-, Y- und Z-Achsen muß die Z-Achse nicht notwen­ digerweise die vertikale Achse sein, sondern das kann auch die X-Achse sein, jedoch müßte in diesem Fall die Z-Spin­ del 220 horizontal angeordnet werden. Wenn sich die Be­ schreibung auf das Beispiel bezogen hat, wobei der Tast­ signalkopf erfindungsgemäß als der das Signal erzeugende Tastkopf zur Anwendung kommt, so ist die Art und Weise der Signalfeststellung nicht notwendigerweise auf das Tast­ signal begrenzt, vielmehr kann eine photoelektrische oder eine berührungslose Erfassung angewendet werden. Ferner ist der Tastsignalkopf nicht auf den Tastsignalkopf 270 oder 280 selbst eingeschränkt, vielmehr besteht die Mög­ lichkeit, irgendeine Art eines Signalkopfes am Kopfhalter 250 zu befestigen. Wenn des weiteren bei den beschriebe­ nen Ausführungsformen die Verbindung zwischen der Spindel­ mutter 66 und dem Kragarm 65 im Y-Achsen-Antrieb 60 eine feste Verbindung ist, so besteht hierauf keine Einschrän­ kung, vielmehr kann eine Konstruktion zur Anwendung kommen, daß der Y-Achsen-Antrieb 60 lediglich die Bewegung in der radialen Richtung in gleichartiger Weise wie bei dem X- oder Z-Achsen-Antrieb 120 bzw. 140 zuläßt.

Wie beschrieben wurde, bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß ein Koordinatenmeßgerät geschaffen wird, bei dem zum An- und Abbau des ein Signal erzeugenden Tast­ kopfes und zum Ausführen einer Richtungsänderung des Meßelements die Arbeitsleistung im Koordinatenmeßgerät gesteigert werden kann.

Die Erfindung kann, wenn das Werkstück dreidimensional vermessen wird, und insbesondere bei einem Vermessen, wobei die ein Signal erzeugenden Tastköpfe gegeneinander ausgetauscht werden, um den Tastkopf der besonderen Gestal­ tung des zu vermessenden Werkstücks entsprechend anzupas­ sen, Anwendung finden.

Claims (7)

1. Koordinatenmeßgerät mit einem auf einer Grundplatte wenigstens in der Y-Achsenrichtung, wobei die Y-Achse eine in der horizontalen Ebene von drei Achsen, die sich rechtwinklig schneiden und die eine X-, eine Y- sowie eine Z-Achse umfassen, liegende Achse ist, bewegbar gelagerten Tisch,

• - mit einem Z-Achsen-Tragwerk, das an einem die Grundplatte quer überspannenden, an einem Paar von an der Grundplatte befestigten Ständern in der X-Achsenrichtung bewegbar geführten Schlitten in der Z-Achsenrichtung verschiebbar gelagert ist, und
• - mit einem an dem Z-Achsen-Tragwerk vorgesehenen Tastsignalkopf mit einem Meßelement,
  gekennzeichnet durch
• - einen am Tisch (50) befestigten Tastkopf-Lagerstän­ der (290), der eine Mehrzahl von Tastkopfhaltern (250) mit zueinander verschiedenartigen Tastsignalköpfen (280) stehend aufnimmt, wobei das Meßelement (281) von mindestens einem Tastsignalkopf (280) zur Z-Achse geneigt ausgebildet ist,
• - durch eine Winkeleinstelleinrichtung, die eine Richtung eines Meßelements (281) des Tastsignalkopfes (280) durch eine Drehung verlagert und umfaßt;
• - ein am Z-Achsen-Tragwerk (180) axial verlagerbar und undrehbar angebrachtes Drehsperrelement (213),
• - eine Vielwinkel-Positioniereinrichtung (210) mit einem Paar von miteinander in vielen Winkelstellungen in der Umfangsrichtung in Eingriff zu bringenden Eingriffselementen (211, 212), von denen das eine (211) an einer Z-Spindel (220) des Z-Achsen-Tragwerks (180) und das andere (212) am Drehsperrelement (213) angebracht ist,
• - eine Belastungseinrichtung (216), die die beiden Eingriffselemente (211, 212) der Vielwinkel- Positioniereinrichtung in Richtung eines dauernden Eingriffs belastet,
• - eine in axialer Richtung tätige Antriebseinrichtung (214, 215), die die Kraft der Belastungseinrichtung (216) überwindet sowie das andere (212) der Eingriffselemente aus dem Eingriff mit dem einen (211) der Eingriffselemente löst, und
• - eine Drehantriebseinrichtung (202, 203, 204, 205, 207), die das eine (211) der Eingriffselemente zusammen mit der Z-Spindel (220) im durch die Axial-Antriebs­ einrichtung (214, 215) gelösten Zustand der Eingriffselemente (211, 212) zur Änderung der Eingriffswinkelstellung der beiden Eingriffselemente dreht.

2. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tisch (so) als Drehtisch (58) ausgebildet ist.

3. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eingriffselemente eine erste sowie zweite Zahn­ scheibe (211, 212) umfassen, von denen die zweite Zahnschei­ be (212) mit der ersten in vielen Winkelstellungen zum Ein­ griff zu bringen sowie vertikal bewegbar und undrehbar ist.

4. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Winkeleinstellung einen drehenden, ei­ ne Drehwinkellage des ersten Eingriffselements (211) erfas­ senden Verschlüßler (245) umfaßt.

5. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drehsperrelement eine die zweite Zahnscheibe (212) vertikal bewegbar sowie undrehbar haltende Membran (213) umfaßt, die in einem Gehäuse (206) gehalten ist, das zusammen mit der ersten und zweiten Zahnscheibe (211, 212) die Vielwinkel-Positioniereinrichtung (210) bildet.

6. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die in axialer Richtung tätige Antriebseinrichtung einen an seinem einen Ende an der Membran (213) festen Kol­ ben (214) und einen Zylinder (215), in dem der Kolben (214) vertikal bewegbar angeordnet ist, umfaßt.

7. Koordinatenmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Belastungseinrichtung (216) zwischen den Kolben (214) sowie den Zylinder (215) eingefügt ist und einen Ein­ griff der zweiten Zahnscheibe (212) mit der ersten Zahn­ scheibe (211) herstellt.