DE102012007183A1 - Changing device for changing scanning arm of e.g. profilometer, has control device for controlling current flow of solenoid assembly such that magnetic field of assembly overlaps with magnetic field of arrangement in delivery position - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Wechseleinrichtung zum Wechseln von Messkörpern eines Messgerätes.The invention relates to a changing device for changing measuring bodies of a measuring device.
Bei der Erfassung von Oberflächenformen sind verschiedene Techniken bekannt.In the detection of surface shapes, various techniques are known.
In der Oberflächenmesstechnik wird die Rauheit und/oder Welligkeit einer technischen Oberfläche nach der Methode des Tastschnittverfahrens erfasst.In surface metrology, the roughness and / or waviness of a technical surface is determined by the method of the stylus method.
In der Formmesstechnik werden Formabweichungen, insbesondere von zylinderischen Werkstücken, erfasst und ausgewertet.In the form of measuring technique deviations in shape, in particular of cylindrical workpieces, recorded and evaluated.
In der Koordinatenmesstechnik werden, zumeist im kartesischen Koordinatensystem, Raumpunkte des Werkstücks abgetastet. Das kontinuierliche Abtasten des Werkstücks entlang einer vorgegebenen Bahn wird als Scanning bezeichnet und stellt eine Erweiterung des punktweisen Antastens dar.In coordinate measuring technology, spatial points of the workpiece are scanned, usually in the Cartesian coordinate system. The continuous scanning of the workpiece along a given path is referred to as scanning and is an extension of the pointwise approach.
Die Konturmesstechnik hat mit der Form-/Oberflächenmesstechnik das Prinzip gemeinsam, dass zum Erreichen einer hohen Genauigkeit beim Erfassen der Messpunkte nur eine Achse bewegt wird. Wie die Oberflächenmesstechnik basiert die Konturmesstechnik auf dem Tastschnittverfahren.Contour measurement technology has in common with the form / surface measuring technology the principle that only one axis is moved to achieve a high accuracy when detecting the measuring points. Like surface metrology, contour metrology is based on the stylus method.
Entsprechende Messgeräte verwenden Messkörper, beispielsweise in Form von Taststiften, wobei sich die Aufgabe stellt, die Messkörper zur Anpassung an unterschiedliche Messaufgaben auszuwechseln, vorzugsweise automatisch oder halbautomatisch.Corresponding measuring devices use measuring bodies, for example in the form of styli, wherein the task is to replace the measuring body to adapt to different measurement tasks, preferably automatically or semi-automatically.
Durch
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Messgeräte mit auswechselbaren Messkörpern sind ferner durch
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wechseleinrichtung zum Wechseln von Messkörpern eines Messgerätes anzugeben, die bei relativ einfachem Aufbau auf schnelle und sichere Weise einen Wechsel von Messkörpern ermöglicht.The invention has for its object to provide a changing device for changing measuring bodies of a measuring device, which allows for a relatively simple construction in a fast and safe way, a change of measuring bodies.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention defined in claim 1.
Erfindungsgemäß ist eine Wechseleinheit vorgesehen, die zwischen wenigstens einer Aufnahmeposition und wenigstens einer Abgabeposition beweglich ist. In der Aufnahmeposition nimmt die Wechseleinheit einen Messkörper von einem Magazinplatz eines Magazines oder von einer Messkörperhalterung des Messgerätes auf. In der Abgabeposition gibt die Wechseleinheit einen Messkörper an einen Magazinplatz des Magazines oder die Messkörperhalterung ab. Ein Wechsel eines Messkörpers vollzieht sich beispielsweise dadurch, dass die Wechseleinheit einen Messkörper von der Messkörperhalterung aufnimmt und an einem Magazinplatzes des Magazines ablegt. Daran anschließend wird von einem anderen Magazinplatz des Magazines ein anderer Messkörper aufgenommen und an die Messkörperhalterung abgegeben.According to the invention, an exchange unit is provided, which is movable between at least one receiving position and at least one dispensing position. In the receiving position, the exchange unit picks up a measuring body from a magazine place of a magazine or from a measuring body holder of the measuring device. In the dispensing position, the exchange unit delivers a measuring body to a magazine location of the magazine or the measuring body holder. A change of a measuring body takes place, for example, in that the exchange unit receives a measuring body from the measuring body holder and deposits it at a magazine location of the magazine. Subsequently, another measuring element is picked up from another magazine location of the magazine and delivered to the measuring body holder.
Erfindungsgemäß wird der Messkörper sowohl an seinem Magazinplatz als auch an der Wechseleinheit permanentmagnetisch gehalten. Hierzu besteht der Messkörper wenigstens teilweise aus einem ferromagnetischen Material oder ist mit einem ferromagnetischen Material versehen. Zum permanentmagnetischen Halten des Messkörpers weist die Wechseleinheit eine erste Permanentmagnetanordnung auf und dem bzw. jedem Lagerplatz des Magazines ist eine zweite Permanentmagnetanordnung zugeordnet. Beispielsweise und insbesondere kann auch an der Messkörperhalterung des Messgerätes eine zweite Permanentmagnetanordnung vorgesehen sein, so dass der Messkörper dann sowohl an dem Magazinplatz als auch an der Messkörperhalterung sowie während eines Transportes zwischen einem Magazinplatz und der Messkörperhalterung auch an der Wechseleinheit permanentmagnetisch gehalten ist, so dass beispielsweise auch bei einem Stromausfall ein Abfallen des Messkörpers verhindert ist.According to the invention, the measuring body is kept permanently magnetic both at its magazine location and at the exchange unit. For this purpose, the measuring body consists at least partially of a ferromagnetic material or is provided with a ferromagnetic material. For permanently magnetic holding of the measuring body, the exchange unit has a first permanent magnet arrangement and the or each storage location of the magazine is assigned a second permanent magnet arrangement. For example and in particular, a second permanent magnet arrangement can also be provided on the measuring body holder of the measuring device, so that the measuring body is then permanently magnetically held both at the magazine location and at the measuring body holder and during transport between a magazine location and the measuring body holder also at the exchange unit, so that For example, a drop in the measuring body is prevented even in case of power failure.
Erfindungsgemäß weist die Wechseleinheit eine Elektromagnetanordnung auf, deren Speise-Gleichstrom durch eine Steuerungseinrichtung steuerbar ist. Hierbei ist die Steuerungseinrichtung für eine Steuerung des Speise-Gleichstromes der Elektromagnetanordnung derart ausgebildet, dass in der Aufnahmeposition das Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der zweiten Permanentmagnetanordnung wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Aufnahme des Messkörpers durch die Wechseleinheit und dass in der Abgabeposition des Magnetfeld der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der ersten Permanentmagnetanordnung wenigstens teilweise schwächend überlagert zur Abgabe des Messkörpers. Erfindungsgemäß kann somit der Wechsel von Messkörpern ausschliesslich durch Beinflussung der magnetischen Haltekräfte der Permanentmagneten vollzogen werden, so dass sich mechanische Einrichtungen, beispielsweise in Form von Greifern oder dgl. zum Überwinden der magnetischen Haltekräfte von Permanentmagneten vollständig erübrigen. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Wechseleinrichtung besonders einfach aufgebaut. Aufgrund einer Reduzierung bewegter mechanischer Bauteile ist die erfindungsgemäße Wechseleinrichtung darüber hinaus besonders robust. Gleichzeitig ermöglicht sie auf einfache und schnelle Weise den Wechsel von Messkörpern.According to the invention, the exchange unit has an electromagnet arrangement whose supply direct current can be controlled by a control device. In this case, the control device for controlling the supply direct current of the electromagnet assembly is designed such that in the receiving position, the magnetic field of the electromagnet assembly, the magnetic field of the second permanent magnet assembly at least partially debilitating superimposed for receiving the measuring body by the exchange unit and that in the dispensing position of the magnetic field of the electromagnet assembly Magnetic field of the first permanent magnet arrangement superimposed at least partially weakening for delivery of the measuring body. According to the invention, the change of measuring bodies can thus be carried out exclusively by influencing the magnetic holding forces of the permanent magnets, so that mechanical devices, for example in the form of grippers or the like, are completely unnecessary for overcoming the magnetic holding forces of permanent magnets. In this way, the changing device according to the invention is particularly simple. Due to a reduction of moving mechanical components, the changing device according to the invention is also particularly robust. At the same time, it enables the change of measuring bodies in a simple and fast way.
Grundsätzlich können die Elektromagnetanordnung und die erste Permanentmagnetanordnung relativ zueinander beweglich an der Wechseleinheit angeordnet sein. Um den Aufbau weiter zu vereinfachen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Elektromagnetanordnung und die erste Permanentmagnetanordnung relativ zueinander ortsfest an der Wechseleinheit angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Anzahl der beweglichen Bauteile weiter reduziert. Hierbei ist die Position der Elektromagnetanordnung relativ zu der ersten Permanentmagnetanordnung und – bezogen auf die Abgabe- bzw. Aufnahmeposition – relativ zu der zweiten Permanentmagnetanordnung an dem Abgabeort bzw. Aufnahmeort so gewählt, dass eine ausreichende Schwächung der magnetischen Haltekraft der jeweiligen Permanentmagnetanordnung erzielbar ist. Beider Abgabe eines Messkörpers von der Wechseleinheit an einen Magazinplatz oder die Messkörperhalterung wird dementsprechend die magnetische Haltekraft der ersten Permanentmagnetanordnung soweit geschwächt, dass sich der Messkörper unter der Einwirkung der entgegengesetzt wirkenden Magnetkraft der zweiten Permanentmagnetanordnung von der Wechseleinheit löst. Dementsprechend wird bei der Aufnahme eines Messkörpers durch die Wechseleinheit von einem Magazinplatz bzw. von der Messkörperhalterung die magnetische Haltekraft der am Aufnahmeort vorgesehenen zweiten Permanentmagnetanordnung soweit geschwächt, dass die Magnetkraft der ersten Permanentmagnetanordnung überwiegt und sich der Messkörper unter Einwirkung dieser Magnetkraft von dem Magazinplatz bzw. der Messkörperhalterung löst.In principle, the electromagnet arrangement and the first permanent magnet arrangement can be arranged so as to be movable relative to one another on the exchange unit. In order to further simplify the structure, an advantageous development of the invention provides that the electromagnet arrangement and the first permanent magnet arrangement are arranged fixedly relative to one another on the exchange unit. In this way, the number of moving parts is further reduced. In this case, the position of the electromagnet arrangement relative to the first permanent magnet arrangement and, with respect to the dispensing or receiving position, relative to the second permanent magnet arrangement at the dispensing location or location is selected such that a sufficient weakening of the magnetic holding force of the respective permanent magnet arrangement can be achieved. Upon delivery of a measuring body from the exchange unit to a magazine location or the measuring body holder, the magnetic holding force of the first permanent magnet arrangement is correspondingly weakened to such an extent that the measuring body releases from the exchange unit under the action of the oppositely acting magnetic force of the second permanent magnet arrangement. Accordingly, when receiving a measuring body by the exchange unit of a Magazine location or from the measuring body holder the magnetic holding force of the second permanent magnet arrangement provided at the receiving location weakened so far that the magnetic force of the first permanent magnet arrangement predominates and the measuring body dissolves under the influence of this magnetic force from the magazine location or the measuring body holder.
Erfindungsgemäß ist es in der zuvor beschriebenen Weise ausreichend, wenn mittels der Elektromagnetanordnung das Magnetfeld der den Messkörper haltenden Permanentmagnetanordnung soweit geschwächt wird, dass eine Übergabe des Messkörpers an die Wechseleinheit bzw. von der Wechseleinheit möglich ist. Um ein Lösen des Messkörpers zu erleichtern, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Speise-Gleichstrom der Elektromagnetanordnung so gewählt ist, dass in der Aufnahmeposition das Magnetfeld der zweiten Permanentmagnetanordnung und/oder in der Abgabeposition das Magnetfeld der ersten Permanentmagnetanordnung vollständig oder nahezu vollständig kompensiert wird.According to the invention, it is sufficient in the manner described above, if by means of the electromagnet arrangement, the magnetic field of the permanent magnet assembly holding the measuring body is weakened so much that a transfer of the measuring body to the exchange unit or from the exchange unit is possible. To facilitate release of the measuring body, another advantageous development of the invention provides that the DC supply current of the electromagnet arrangement is selected such that in the receiving position the magnetic field of the second permanent magnet arrangement and / or in the dispensing position the magnetic field of the first permanent magnet arrangement completely or is almost completely compensated.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wechseleinheit einen Wechselkopf aufweist, an dem die Elektromagnetanordnung und die erste Permanentmagnetanordnung angeordnet sind.Another advantageous development of the invention provides that the exchange unit has a replaceable head on which the electromagnet arrangement and the first permanent magnet arrangement are arranged.
Die Bewegung des Wechselkopfes zwischen einem Magazinplatz der Messkörperhalterung des Messgerätes kann einer beliebigen geeigneten Kinematik folgen. Insoweit sehen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung vor, dass der Wechselkopf an einem Ende eines um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten Hebels angeordnet ist und/oder dass der Wechselkopf an einem linear verfahrbaren Schlitten angeordnet ist.The movement of the replaceable head between a magazine location of the measuring body holder of the measuring device can follow any suitable kinematics. In that regard, advantageous developments of the invention provide that the interchangeable head is arranged at one end of a lever pivotally mounted about a pivot axis and / or that the interchangeable head is arranged on a linearly movable carriage.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsformen sieht vor, dass die Schwenkachse an dem Schlitten angeordnet ist. Diese Ausführungsform kombiniert also eine Linearbewegung des Schlittens mit einer Schwenkbewegung des den Wechselkopf tragenden Hebels, so dass der Wechselkopf sowohl eine Linearbewegung als auch eine Schwenkbewegung ausführen.An advantageous development of the aforementioned embodiments provides that the pivot axis is arranged on the carriage. Thus, this embodiment combines a linear movement of the carriage with a pivotal movement of the lever supporting the replaceable head, so that the replaceable head perform both a linear movement and a pivoting movement.
Das Magazin eines mit einer erfindungsgemäßen Wechseleinrichtung versehenen Messgerätes kann auf beliebige geeignete Weise ausgestaltet sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht insoweit vor, dass das Magazin um eine Drehachse drehbar gelagert ist und dass Magazinplätze zur Aufnahme einer Mehrzahl von Messkörpern in Umfangsrichtung der Drehachse zueinander beabstandet an dem Magazin angeordnet sind.The magazine of a measuring device provided with a change device according to the invention can be designed in any suitable manner. An advantageous development envisages that the magazine is rotatably mounted about a rotation axis and that magazine locations for receiving a plurality of measuring bodies in the circumferential direction of the rotation axis are arranged at a distance from one another on the magazine.
Die erfindungsgemäße Wechseleinrichtung ist in Kombination mit beliebigen geeigneten Messgeräten verwendbar. Insoweit sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der oder jeder Messkörper ein Tastarm eines Oberflächenmessgerätes oder Koordinatenmessgarätes, insbesondere eines Tastschnittgerätes ist.The changing device according to the invention can be used in combination with any suitable measuring devices. In that regard, an advantageous development of the invention that the or each measuring body is a probe arm of a surface measuring device or Koordinatenmessgarätes, in particular a stylus device.
Ein Messgerät, dass wenigstens eine Wechseleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, ist im Anspruch 10 angegeben.A measuring device which has at least one changing device according to one of claims 1 to 9 is specified in
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der stark schematisiert ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wechseleinrichtung dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger geeigneter Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which highly schematically an embodiment of a changing device according to the invention is shown. All described, illustrated in the drawings and claimed in the claims features taken alone and in any suitable combination with each other the subject of the invention, regardless of their summary in the claims and their dependency and regardless of their description or representation in the drawing ,
Es zeigt:It shows:
In
In
In der in
Die Wechseleinrichtung
Zum linearen Verfahren des Schlittens
Zur definierten Halterung des Tastarmes
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Wechseleinrichtung
Wie in
Die dann erreichte Übergabeposition, in der der Tastarm
In der Übergabeposition wirkt somit sowohl die von der ersten Permanentmagnetordnung
In hierzu entsprechender Weise vollzieht sich die Abgabe eines von einem Magazinplatz
Dreht man die Reihenfolge der zuvor beschriebenen
Daran anschließend wird, wie in den
Im Ergebnis ist der Tastarm
Die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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