DE102014115320A1

DE102014115320A1 - Coordinate measuring device for determining geometric properties of a measurement object

Info

Publication number: DE102014115320A1
Application number: DE102014115320.0A
Authority: DE
Inventors: Carsten Glasenapp; Ferdinand Bader; Christian-Alexander Wirnsberger; Philipp Willier; Andreas BUCHER; Michael Ramp
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Ein Koordinatenmessgerät (10) besitzt einen Messkopf (24), an dem ein Messwerkzeug (28) trennbar befestigt ist. Der Messkopf (24) ist an einem Gestell (14) angeordnet, das relativ zu einer Messobjektaufnahme (12) verfahrbar ist, um den Messkopf (24) in eine definierte Position relativ zu einem Messobjekt (38) zu bringen. An dem Gestell (14) ist ein Werkzeugmagazin (40) befestigt. Das Werkzeugmagazin (40) besitzt eine Vielzahl von Magazinplätzen (42), in denen jeweils ein Messwerkzeug (28) ablegbar ist. Das Werkzeugmagazin besitzt einen integrierten Antrieb, der dazu ausgebildet ist, die Magazinplätze (42) relativ zu dem Gestell (14) zu verfahren).A coordinate measuring machine (10) has a measuring head (24) on which a measuring tool (28) is detachably mounted. The measuring head (24) is arranged on a frame (14) which can be moved relative to a measuring object receptacle (12) in order to bring the measuring head (24) into a defined position relative to a measuring object (38). On the frame (14) a tool magazine (40) is attached. The tool magazine (40) has a plurality of magazine locations (42), in each of which a measuring tool (28) can be placed. The tool magazine has an integrated drive which is designed to move the magazine locations (42) relative to the frame (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von geometrischen Eigenschaften eines Messobjekts, mit einem Messkopf mit einer Messkopfbasis und einem Messwerkzeug, das dazu ausgebildet ist, definierte Messpunkte an dem Messobjekt zu erfassen, wobei das Messwerkzeug an der Messkopfbasis trennbar befestigt ist, mit einer Messobjektaufnahme zum Positionieren des Messobjekts im Bereich des Messkopfes, mit einem Gestell, an dem der Messkopf angeordnet ist, wobei das Gestell relativ zu der Messobjektaufnahme verfahrbar ist, um den Messkopf mit dem Messwerkzeug in eine definierte Position relativ zu dem Messobjekt zu bringen, und mit einem ersten Werkzeugmagazin, das an dem Gestell befestigt ist und eine Vielzahl von ersten Magazinplätzen besitzt, in denen jeweils ein Messwerkzeug ablegbar ist, wobei das erste Werkzeugmagazin einen Antrieb aufweist, der dazu ausgebildet ist, die ersten Magazinplätze relativ zu dem Messkopf zu verfahren.The present invention relates to a coordinate measuring machine for determining geometric properties of a test object, having a measuring head with a measuring head base and a measuring tool, which is designed to detect defined measuring points on the measuring object, wherein the measuring tool is detachably fastened to the measuring head base, with a measuring object holder for positioning the measuring object in the region of the measuring head, with a frame on which the measuring head is arranged, wherein the frame is movable relative to the measuring object holder to bring the measuring head with the measuring tool in a defined position relative to the measuring object, and with a first tool magazine, which is attached to the frame and has a plurality of first magazine locations, in each of which a measuring tool can be placed, wherein the first tool magazine has a drive which is adapted to move the first magazine locations relative to the measuring head.

Ein solches Koordinatenmessgerät ist beispielsweise aus EP 0 406 781 B1 bekannt.Such a coordinate measuring machine is for example off EP 0 406 781 B1 known.

Koordinatenmessgeräte werden seit vielen Jahren verwendet, um geometrische Eigenschaften von Werkstücken, wie etwa die Tiefe und/oder der Durchmesser einer Bohrung, der Abstand zweier Werkstückkanten oder auch die komplette äußere Form des Werkstücks, zu bestimmen. Typischerweise erfolgt die Messung, indem der Messkopf des Koordinatenmessgerätes in eine definierte Position relativ zu einem ausgewählten Messpunkt an dem Werkstück gebracht wird. Anschließend werden aus der definierten Position des Messkopfes relativ zum Messpunkt und aus der Position des Messkopfes innerhalb des Messvolumens des Koordinatenmessgerätes Raumkoordinaten für den ausgewählten Messpunkt bestimmt. Die Raumkoordinaten repräsentieren die Lage des ausgewählten Messpunktes innerhalb eines Koordinatensystems, das von dem Koordinatenmessgerät aufgespannt wird. Bestimmt man die Raumkoordinaten für eine Vielzahl von Messpunkten, kann man die geometrischen Eigenschaften des Werkstücks anhand der Messpunktkoordinaten bestimmen.Coordinate measuring machines have been used for many years to determine geometric properties of workpieces, such as the depth and / or the diameter of a bore, the distance between two workpiece edges or even the complete outer shape of the workpiece. Typically, the measurement is performed by bringing the measuring head of the coordinate measuring machine into a defined position relative to a selected measuring point on the workpiece. Subsequently, space coordinates for the selected measuring point are determined from the defined position of the measuring head relative to the measuring point and from the position of the measuring head within the measuring volume of the coordinate measuring machine. The spatial coordinates represent the position of the selected measuring point within a coordinate system spanned by the coordinate measuring machine. If one determines the spatial coordinates for a large number of measuring points, one can determine the geometrical properties of the workpiece on the basis of the measuring point coordinates.

In vielen Fällen ist das Messwerkzeug ein Tastelement, beispielsweise ein Taststift mit einem kugelförmigen Ende, mit dessen Hilfe der ausgewählte Messpunkt berührt wird, um den Messkopf in die definierte Position relativ zu dem Messpunkt zu bringen. Es gibt aber auch Messwerkzeuge, die berührungslos arbeiten, beispielsweise mit Licht und/oder Kamerasensoren. Für eine komplexe Messaufgabe werden in der Praxis häufig mehrere Messwerkzeuge benötigt, um alle ausgewählten Messpunkte an einem Werkstück optimal zu erfassen. Daher ist es bekannt, Koordinatenmessgeräte mit einem Werkzeugmagazin auszurüsten, in dem mehrere Messwerkzeuge bereitgestellt werden, die für die Messaufgabe benötigt werden.In many cases, the measuring tool is a probe element, such as a stylus with a spherical end, by means of which the selected measuring point is touched to bring the measuring head in the defined position relative to the measuring point. But there are also measuring tools that work without contact, for example, with light and / or camera sensors. In practice, multiple measuring tools are often required for a complex measuring task in order to optimally record all selected measuring points on a workpiece. Therefore, it is known to equip coordinate measuring machines with a tool magazine, in which several measuring tools are provided, which are required for the measuring task.

Die eingangs genannte EP 0 406 781 B1 offenbart ein solches Koordinatenmessgerät. Das Werkzeugmagazin ist neben dem Arbeitsbereich des Messkopfes auf einem Maschinentisch angeordnet und besitzt einen Schlitten mit einem Greifer, der dazu ausgebildet ist, Messwerkzeuge zwischen dem Messkopf und den Magazinplätzen zu transferieren. Die Magazinplätze sind an einer drehbaren Scheibe angeordnet, so dass der Greifer jeden Magazinplatz erreichen kann.The aforementioned EP 0 406 781 B1 discloses such a coordinate measuring machine. The tool magazine is arranged next to the working area of the measuring head on a machine table and has a carriage with a gripper, which is designed to transfer measuring tools between the measuring head and the magazine locations. The magazine places are arranged on a rotatable disc, so that the gripper can reach every magazine place.

DE 10 2012 007 183 A1 offenbart ein sogenanntes Tastschnittgerät, mit dem die Rauigkeit einer Werkstückoberfläche vermessen werden kann. Das Messgerät besitzt eine feststehende Säule, an der sowohl ein Messkopf als auch ein Wechselmagazin vertikal verfahrbar angeordnet sind. Das Wechselmagazin besitzt eine Vielzahl von Magazinplätzen, die an einer drehbaren Scheibe angeordnet sind. Auch in diesem Fall dient ein Greifelement dazu, ein Messwerkzeug zwischen dem Messkopf und dem Werkzeugmagazin zu transferieren. DE 10 2012 007 183 A1 discloses a so-called stylus instrument, with which the roughness of a workpiece surface can be measured. The measuring device has a fixed column, on which both a measuring head and an exchangeable magazine can be moved vertically. The change magazine has a plurality of magazine locations, which are arranged on a rotatable disc. Also in this case, a gripping element is used to transfer a measuring tool between the measuring head and the tool magazine.

US 4,631,834 offenbar ein Koordinatenmessgerät mit einem Messkopf, der an einem Portal angeordnet ist. Ein Werkzeugmagazin ist an einem Werkstücktisch angeordnet, der relativ zu dem Portal verfahren werden kann. Bei diesem bekannten Koordinatenmessgerät ist es daher möglich, ein Messwerkzeug auszuwechseln, indem der Messkopf durch Verfahren des Werkstücktisches direkt zu dem Werkzeugmagazin gebracht wird. Dementsprechend kommt das Werkzeugmagazin hier ohne eigenen Antrieb aus. US 4,631,834 apparently a coordinate measuring machine with a measuring head, which is arranged on a portal. A tool magazine is arranged on a workpiece table, which can be moved relative to the portal. In this known coordinate measuring machine, it is therefore possible to replace a measuring tool by the measuring head is brought by moving the workpiece table directly to the tool magazine. Accordingly, the tool magazine comes out here without its own drive.

Ein ähnliches Koordinatenmessgerät mit einem Werkzeugmagazin ist aus DE 39 29 602 C2 bekannt. Auch in diesem Fall ist das Werkzeugmagazin auf einem Tisch bzw. einer Basis befestigt, die unter einem Portal angeordnet ist. Der Messkopf kann mit Hilfe des Portals und der Maschinenantriebe direkt zu dem Werkzeugmagazin verfahren werden, um einen Werkzeugwechsel durchzuführen.A similar coordinate measuring machine with a tool magazine is off DE 39 29 602 C2 known. Also in this case, the tool magazine is mounted on a table or a base, which is arranged under a portal. The measuring head can be moved directly to the tool magazine with the aid of the gantry and the machine drives in order to carry out a tool change.

DE 10 2011 050 315 B3 offenbart ein Werkzeugmagazin für ein Koordinatenmessgerät mit einer Vielzahl von Magazinplätzen, die stationär nebeneinander angeordnet sind. Eine separate Wechseleinrichtung besitzt einen Doppelgreifer, der an einem Schlitten angeordnet ist. Der Doppelgreifer ist in der Lage, ein Messwerkzeug aus einem der Magazinplätze aufzunehmen und zu einer Übergabeposition zu bringen, an der das Messwerkzeug in den Messkopf des Koordinatenmessgerätes eingewechselt werden kann. Des Weiteren kann der Doppelgreifer das auszuwechselnde Messwerkzeug an der Übergabeposition aufnehmen und zu einem der stationären Magazinplätze transferieren. DE 10 2011 050 315 B3 discloses a tool magazine for a coordinate measuring machine with a plurality of magazine locations, which are arranged stationarily next to each other. A separate changing device has a double gripper, which is arranged on a carriage. The double gripper is capable of picking up a measuring tool from one of the magazine locations and bringing it to a transfer position at which the measuring tool can be loaded into the measuring head of the coordinate measuring machine. Furthermore, the double gripper can pick up the measuring tool to be replaced at the transfer position and transfer it to one of the stationary magazine locations.

DE 10 2005 036 929 A1 offenbart ein Werkzeugmagazin für ein Koordinatenmessgerät, das einen Balken mit einer Vielzahl von Magazinplätzen besitzt. Der Balken ist an einer Scherenkonstruktion gelagert, die es möglich macht, die Magazinplätze durch eine Linearbewegung in das Messvolumen des Koordinatenmessgerätes zu bewegen. Nach einem Werkzeugwechsel wird der Balken mit den Magazinplätzen und dem ausgewechselten Messwerkzeug wieder aus dem Messvolumen herausbewegt. DE 10 2005 036 929 A1 discloses a tool magazine for a coordinate measuring machine having a beam with a plurality of magazine locations. The beam is mounted on a scissors construction, which makes it possible to move the magazine locations by a linear movement in the measuring volume of the coordinate measuring machine. After a tool change, the bar with the magazine locations and the replaced measuring tool is moved out of the measuring volume again.

Aus einem Produktprospekt der Firma Hexagon Metrology mit der Bezeichnung ”Leitz Reference Linie” ist ein passives Werkzeugmagazin bekannt, das an einer Säule eines Koordinatenmessgerätes in Portalbauweise befestigt werden kann. Dieses Werkzeugmagazin kann daher zusammen mit dem Portal verfahren werden. Ein Werkzeugwechsel erfolgt, indem der Messkopf mit Hilfe der Pinole zu den einzelnen Magazinplätzen verfahren wird.From a product prospectus of the company Hexagon Metrology with the designation "Leitz Reference line" a passive tool magazine is known, which can be attached to a column of a coordinate measuring machine in gantry design. This tool magazine can therefore be moved together with the portal. A tool change takes place by moving the measuring head to the individual magazine locations with the aid of the quill.

Der umfangreiche Stand der Technik zeigt, dass sich die Entwickler von Koordinatenmessgeräten bereits vielfältige Gedanken gemacht haben, um einen – insbesondere automatischen – Werkzeugwechsel an einem Koordinatenmessgerät zu ermöglichen. Die bekannten Realisierungen sind jedoch noch nicht optimal. Häufig dauert ein Werkzeugwechsel relativ lange, was sich nachteilig auf die Effizienz des Koordinatenmessgerätes auswirkt. In einigen Fällen wurden Werkzeugmagazine in dem Messvolumen der Koordinatenmessgeräte angeordnet, um die Verfahrwege für den Messkopf beim Werkzeugwechsel zu verkürzen. Dies reduziert jedoch das Messvolumen, was im Hinblick auf die Maximalgröße der zu vermessenden Werkstücke nachteilig ist.The extensive state of the art shows that the developers of coordinate measuring machines have already made various thoughts in order to enable a tool change - especially automatic - on a coordinate measuring machine. However, the known realizations are not yet optimal. Frequently, a tool change takes a relatively long time, which adversely affects the efficiency of the coordinate measuring machine. In some cases, tool magazines have been placed in the measuring space of the CMMs in order to shorten the travel of the measuring head when changing tools. However, this reduces the measuring volume, which is disadvantageous in view of the maximum size of the workpieces to be measured.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art anzugeben, das auf möglichst einfache und effiziente Weise einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglicht und das Messvolumen des Gerätes möglichst wenig einschränkt.Against this background, it is an object of the present invention to provide a coordinate measuring machine of the type mentioned above, which allows a quick tool change in the simplest and most efficient way and restricts the measuring volume of the device as little as possible.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Koordinatenmessgerät der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Werkzeugmagazin an dem Gestell befestigt ist, und wobei der Antrieb dazu ausgebildet ist, die ersten Magazinplätze relativ zu dem Gestell zu verfahren.According to one aspect of the present invention, this object is achieved by a coordinate measuring machine of the type mentioned above, wherein the tool magazine is attached to the frame, and wherein the drive is adapted to move the first magazine locations relative to the frame.

Das neue Koordinatenmessgerät besitzt ein Werkzeugmagazin, das unabhängig von der Position des Messobjekts immer relativ zentral im Bereich des Messkopfes angeordnet ist, weil das Werkzeugmagazin an dem Gestell befestigt ist, das den Messkopf trägt. Mit anderen Worten bewegt sich das Werkzeugmagazin zusammen mit dem Messkopf entlang von zumindest einer Bewegungsachse relativ zu einem Messobjekt. Schon diese Anordnung des Werkzeugmagazins trägt dazu bei, die Verfahrwege für einen Werkzeugwechsel innerhalb eines komplexen Messablaufs zu minimieren.The new coordinate measuring machine has a tool magazine which, regardless of the position of the measuring object, is always arranged relatively centrally in the area of the measuring head because the tool magazine is fastened to the frame which carries the measuring head. In other words, the tool magazine moves along with the measuring head along at least one movement axis relative to a measured object. Already this arrangement of the tool magazine helps to minimize the travel distances for a tool change within a complex measuring process.

Die vorliegende Erfindung begnügt sich jedoch nicht damit, das Werkzeugmagazin an dem Gestell anzuordnen, mit dessen Hilfe der Messkopf relativ zu dem Messobjekt verfahren werden kann. Zusätzlich besitzt das Werkzeugmagazin zumindest eine eigene Bewegungsachse, die es möglich macht, die Magazinplätze relativ zu dem Gestell und damit auch relativ zu dem Messkopf zu verfahren. Infolgedessen kann ein Werkzeugwechsel mit geringen Gestellbewegungen durchgeführt werden, was vorteilhaft ist, weil die Gestellantriebe relativ große Massen bewegen müssen und die erreichbaren Beschleunigungen und Geschwindigkeiten daher begrenzt sind. Der Antrieb in dem ersten Werkzeugmagazin muss wesentlich geringere Massen bewegen und kann daher schnellere Bewegungen ausführen.However, the present invention is not content with arranging the tool magazine on the frame, with the help of which the measuring head can be moved relative to the measurement object. In addition, the tool magazine has at least one own movement axis, which makes it possible to move the magazine places relative to the frame and thus also relative to the measuring head. As a result, a tool change with low frame movements can be performed, which is advantageous because the frame drives must move relatively large masses and the achievable accelerations and speeds are therefore limited. The drive in the first tool magazine must move much smaller masses and therefore can perform faster movements.

Zusammengefasst besitzt das neue Koordinatenmessgerät daher ein aktives Werkzeugmagazin mit zumindest einer integrierten Bewegungsachse, das an einer zentralen Stelle relativ zum Messkopf angeordnet ist, nämlich an dem Gestell, an dem auch der Messkopf befestigt ist. Das neue Koordinatenmessgerät bietet daher recht kurze Wegstrecken für einen Werkzeugwechsel und verlagert zumindest einen Teil der Bewegungen, die für einen Werkzeugwechsel notwendig sind, in das Werkzeugmagazin. Der im Werkzeugmagazin integrierte Antrieb kann für diese Bewegungen vorteilhaft optimiert sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Werkzeugmagazin eine direkte Ablage und Aufnahme von Messwerkzeugen in einen Magazinplatz bzw. aus einem Magazinplatz erlaubt, weil der Werkzeugwechsel in einem solchen Fall besonders schnell durchgeführt werden kann. Die oben genannte Aufgabe ist vollständig gelöst.In summary, therefore, the new coordinate measuring machine has an active tool magazine with at least one integrated movement axis, which is arranged at a central location relative to the measuring head, namely on the frame to which the measuring head is attached. The new coordinate measuring machine therefore offers quite short distances for a tool change and transfers at least a portion of the movements that are necessary for a tool change into the tool magazine. The drive integrated in the tool magazine can be advantageously optimized for these movements. It is particularly advantageous if the tool magazine allows a direct storage and recording of measuring tools in a magazine location or from a magazine location, because the tool change can be carried out particularly quickly in such a case. The above task is completely solved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Magazinplätze in dem ersten Werkzeugmagazin entlang einer Längsrichtung nebeneinander angeordnet und der Antrieb ist dazu ausgebildet, die Magazinplätze in der Längsrichtung zu verfahren.In a preferred embodiment of the invention, the first magazine locations in the first tool magazine along a longitudinal direction are arranged side by side and the drive is adapted to move the magazine locations in the longitudinal direction.

Diese Ausgestaltung trägt zu einem schnellen Werkzeugwechsel bei, weil der Magazinplatz mit dem einzuwechselnden Werkzeug nach dem Ablegen des auszuwechselnden Werkzeugs in einem (benachbarten) Magazinplatz direkt in eine optimale Übergabeposition verfahren werden kann, ohne den Messkopf selbst zu bewegen. Wie bereits oben angedeutet, kann der Werkzeugwechsel daher mit geringen Massenbewegungen und dementsprechend hohen Beschleunigungen erfolgen. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung der Magazinplätze entlang einer Längsrichtung eine sehr effiziente und elegante Integration des Werkzeugmagazins in das Gestell. Dabei müssen die ersten Magazinplätze in dieser Ausgestaltung nicht alle nebeneinander in der Längsrichtung angeordnet sein, auch wenn dies in einigen Ausführungsbeispielen vorteilhaft ist. Generell genügt es in dieser Ausgestaltung, wenn zumindest zwei erste Magazinplätze in dem ersten Werkzeugmagazin in der Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, um einen schnellen Wechsel durchzuführen, ohne den Messkopf während des Wechsels in der Längsrichtung bewegen zu müssen. Beispielsweise können die ersten Magazinplätze an einer Kette angeordnet sein, die im mittleren Bereich eines Portalquerbalkens, an dem der Messkopf angeordnet ist, weitgehend geradlinig verläuft, an den Enden des Querbalkens jedoch eine Kurve durchläuft und somit insgesamt ein Oval bildet. Auch andere Bewegungsbahnen der ersten Magazinplätze sind im Rahmen dieser Ausgestaltung denkbar, etwa eine abschnittsweise sinusförmige Bewegungsbahn, sofern zumindest zwei erste Magazinplätze zumindest zeitweise in der Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind, um den schnelle Wechsel zu begünstigen.This configuration contributes to a quick tool change, because the magazine place can be moved with the tool to be replaced after placing the tool to be replaced in a (neighboring) magazine place directly into an optimal transfer position, without the To move the measuring head itself. As already indicated above, the tool change can therefore be carried out with low mass movements and correspondingly high accelerations. In addition, the arrangement of the magazine places along a longitudinal direction allows a very efficient and elegant integration of the tool magazine in the frame. In this case, the first magazine locations in this embodiment need not all be arranged side by side in the longitudinal direction, although this is advantageous in some embodiments. In general, it is sufficient in this embodiment, if at least two first magazine locations in the first tool magazine in the longitudinal direction are arranged side by side to perform a quick change without having to move the measuring head during the change in the longitudinal direction. For example, the first magazine locations can be arranged on a chain, which extends in the central region of a portal crossbeam, on which the measuring head is arranged, largely rectilinear, but at the ends of the crossbar passes through a curve and thus forms an overall oval. Other trajectories of the first magazine locations are conceivable in the context of this embodiment, such as a partially sinusoidal trajectory, if at least two first magazine locations are at least temporarily arranged side by side in the longitudinal direction to favor the quick change.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Antrieb dazu ausgebildet, die Magazinplätze quer zu der Längsrichtung zu verfahren.In a further embodiment, the drive is designed to move the magazine locations transversely to the longitudinal direction.

Auch diese Ausgestaltung trägt zu einem schnellen und effizienten Werkzeugwechsel bei, weil sie insbesondere ein direktes Ablegen und Aufnehmen von Messwerkzeugen in die bzw. aus den Magazinplätzen ermöglicht, ohne dass der Messkopf selbst mit Hilfe der Gestellantriebe bewegt werden muss. Ein direktes Ablegen und Aufnehmen von Messwerkzeugen ist vorteilhaft, um die Anzahl der bewegten Teile und die Anzahl von Werkzeugübergaben zu minimieren. Dies trägt zu einer kostengünstigen und verschleißarmen Realisierung bei.This design also contributes to a quick and efficient tool change, because it allows in particular a direct storage and recording of measuring tools in or out of the magazine locations, without the measuring head itself must be moved by means of the frame drives. Direct placement and picking of measuring tools is advantageous to minimize the number of moving parts and the number of tool transfers. This contributes to a cost-effective and low-wear implementation.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Gestell ein Portal mit einem Querbalken und einer an dem Querbalken verfahrbar angeordneten Pinole auf, wobei das erste Werkzeugmagazin an dem Querbalken angeordnet ist. Der Messkopf ist in dieser Ausgestaltung an der Pinole angeordnet und kann mit Hilfe der Pinole relativ zu dem Querbalken verfahren werden.In a further embodiment, the frame has a portal with a transverse bar and a quill movably arranged on the quill, wherein the first tool magazine is arranged on the crossbar. The measuring head is arranged in this embodiment on the quill and can be moved relative to the cross bar with the help of the quill.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kompakte und zentrale Integration des Werkzeugmagazins in das Gestell des Koordinatenmessgerätes. Da der Messkopf über die Pinole (und einem am Querbalken verfahrbar gelagerten Schlitten) an dem Querbalken gehalten ist, befindet sich das Werkzeugmagazin stets in räumlicher Nähe zu dem Messkopf, selbst wenn das Portal große Verfahrwege relativ zu der Werkstückaufnahme ausführen muss. Die Ausgestaltung ermöglicht daher einen besonders einfachen, kostengünstigen und schnellen Werkzeugwechsel.This embodiment allows a particularly compact and central integration of the tool magazine in the frame of the coordinate measuring machine. Since the measuring head is held on the crossbeam via the quill (and a carriage movably mounted on the crossbeam), the tool magazine is always in spatial proximity to the measuring head, even if the gantry has to carry large travel paths relative to the workpiece fixture. The design therefore allows a particularly simple, inexpensive and fast tool change.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Gestell ein Portal mit einem Querbalken und einer an dem Querbalken verfahrbar angeordneten Pinole auf, wobei das erste Werkzeugmagazin an einer seitlichen Säule des Portals angeordnet ist.In a further embodiment, the frame has a portal with a transverse bar and a quill movably arranged on the quill, wherein the first tool magazine is arranged on a lateral column of the portal.

Diese Ausgestaltung ist zunächst einmal eine Alternative zu der zuvor genannten Ausgestaltung. Prinzipiell ist es aber auch denkbar, dass ein Koordinatenmessgerät sowohl an dem Querbalken des Portals als auch an einer oder beiden Säulen des Portals Werkzeugmagazine aufweist. Dementsprechend schließen sich die beiden Ausgestaltungen nicht aus. Die Anordnung des Werkzeugmagazins an einer Säule des Portals ist bevorzugt, wenn das erste Werkzeugmagazin vor allem als ”kleines” Wechselmagazin ausgebildet ist und durch ein größeres (zweites) Rückraummagazin ergänzt wird, weil dieses Rückraummagazin sehr gut im Bereich der Säule oder sogar neben dem Koordinatenmessgerät und somit getrennt von der Säule angeordnet werden kann. Die Ausgestaltung besitzt ebenfalls den Vorteil, dass das erste Werkzeugmagazin recht zentral angeordnet ist und von dem Messkopf mit kurzen Verfahrwegen erreicht werden kann. Darüber hinaus besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass die Integration des (ersten) Werkzeugmagazins in das Gestell des Koordinatenmessgerätes einfacher ist, weil an der Portalsäule in aller Regel keine anderen beweglichen Teile angeordnet sind. Dementsprechend ist diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft für eine Nachrüstung von bestehenden Koordinatenmessgeräten.This embodiment is initially an alternative to the aforementioned embodiment. In principle, however, it is also conceivable that a coordinate measuring machine has tool magazines both on the transverse bar of the portal and on one or both columns of the portal. Accordingly, the two embodiments are not mutually exclusive. The arrangement of the tool magazine on a pillar of the portal is preferred when the first tool magazine is designed primarily as a "small" removable magazine and is supplemented by a larger (second) backspace magazine, because this backspace magazine very well in the column or even next to the coordinate measuring machine and thus can be arranged separately from the column. The embodiment also has the advantage that the first tool magazine is arranged quite centrally and can be reached by the measuring head with short travel paths. In addition, this embodiment has the advantage that the integration of the (first) tool magazine in the frame of the coordinate measuring machine is easier, because on the portal column usually no other moving parts are arranged. Accordingly, this embodiment is particularly advantageous for retrofitting existing coordinate measuring machines.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt das Koordinatenmessgerät ein zweites Werkzeugmagazin mit einer Vielzahl von zweiten Magazinplätzen, die die Vielzahl der ersten Magazinplätze übersteigt.In a further embodiment, the coordinate measuring machine has a second tool magazine with a plurality of second magazine locations that exceeds the plurality of first magazine locations.

In dieser Ausgestaltung ist das erste Werkzeugmagazin vor allem ein „Pick-and-Place”-Magazin mit einer sehr begrenzten Lagerkapazität, die für einen schnellen Werkzeugwechsel in einem zentralen Bereich des Koordinatenmessgerätes optimiert ist. Das zweite Werkzeugmagazin ist ein Rückraummagazin mit einer im Vergleich zum ersten Werkzeugmagazin hohen Lagerkapazität. Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass das erste Werkzeugmagazin sehr klein und leicht ausgebildet sein kann. Ein kleines und leichtes erstes Werkzeugmagazin ist wünschenswert, um das Gewicht der bewegten Gestellteile niedrig zu halten. Dementsprechend besitzt das erste Magazin in einigen bevorzugten Ausgestaltungen lediglich zwei Magazinplätze. Das große Rückraummagazin kann hingegen lagerplatzoptimiert ausgebildet sein und benötigt keine hohe Wechselgeschwindigkeit. Es kann vorteilhaft auch stationär ausgebildet sein.In this embodiment, the first tool magazine is primarily a "pick-and-place" magazine with a very limited storage capacity, which is optimized for a quick tool change in a central region of the coordinate measuring machine. The second tool magazine is a backspace magazine with a high storage capacity compared to the first tool magazine. The embodiment has the advantage that the first tool magazine can be made very small and light. A small and lightweight first tool magazine is desirable to keep the weight of the moving frame parts low. Accordingly In some preferred embodiments, the first magazine has only two magazine locations. By contrast, the large rear-loading magazine can be designed to be storage-space-optimized and does not require a high speed change. It may also be designed to be stationary.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt das Koordinatenmessgerät ein Greifelement, das dazu ausgebildet ist, Messwerkzeuge automatisch zwischen den ersten und den zweiten Magazinplätzen zu transferieren.In another embodiment, the coordinate measuring machine has a gripping element which is designed to automatically transfer measuring tools between the first and the second magazine locations.

Alternativ hierzu ist es in anderen Ausgestaltungen denkbar, einen Transfer von Messwerkzeugen zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugmagazin von Hand durchzuführen, weil die Bestückung des ersten Werkzeugmagazins keinen direkten Einfluss auf die Wechselgeschwindigkeit hat. Die bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht demgegenüber einen vollautomatischen Betrieb, der insbesondere für die produktionsbegleitende Vermessung von Werkstücken vorteilhaft ist.Alternatively, it is conceivable in other embodiments to carry out a transfer of measuring tools between the first and second tool magazine by hand, because the placement of the first tool magazine has no direct influence on the changing speed. In contrast, the preferred embodiment allows a fully automatic operation, which is particularly advantageous for the production-accompanying measurement of workpieces.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Greifelement ferner dazu ausgebildet, Messwerkzeuge zwischen den zweiten Magazinplätzen und dem Messkopf zu transferieren.In a further embodiment, the gripping element is further configured to transfer measuring tools between the second magazine locations and the measuring head.

In dieser Ausgestaltung kann das Greifelement ein Messwerkzeug auch direkt aus dem zweiten Werkzeugmagazin in den Messkopf einwechseln. Dies erhöht die Flexibilität und ermöglicht beispielsweise, ein defektes oder selten benötigtes Messwerkzeug nur bei Bedarf aus dem „Rückraummagazin” zu holen und schnell in den Messkopf einzuwechseln, während die im Betriebsablauf häufiger benötigten Werkzeugwechsel in der vorteilhaften Weise mit dem ersten Werkzeugmagazin durchgeführt werden.In this embodiment, the gripping element can also exchange a measuring tool directly from the second tool magazine into the measuring head. This increases the flexibility and makes it possible, for example, to retrieve a defective or infrequently required measuring tool from the "backspace magazine" only when required and quickly load it into the measuring head, while the tool changes frequently required in the operating procedure are advantageously carried out with the first tool magazine.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Messkopf ein Schwenkgelenk auf, das dazu ausgebildet ist, das Messwerkzeug relativ zu den ersten Magazinplätzen um eine Horizontalachse zu verschwenken.In a further embodiment, the measuring head has a pivot joint, which is designed to pivot the measuring tool relative to the first magazine locations about a horizontal axis.

Solche Schwenkgelenke sind an sich bekannt, um ein Messwerkzeug mit unterschiedlicher Orientierung relativ zu einem Messobjekt zu halten. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass das Schwenkgelenk sehr vorteilhaft verwendet werden kann, um die Messwerkzeuge in eine optimale Übergabeposition zu den ersten Magazinplätzen zu bringen. Aufgrund der relativ geringen Massen, die das Schwenkgelenk bei einer Schwenkbewegung um die Horizontalachse bewegen muss, trägt diese Ausgestaltung ebenfalls zu schnellen Werkzeugwechseln vorteilhaft bei.Such pivot joints are known per se to hold a measuring tool with different orientation relative to a measured object. In connection with the present invention, this embodiment has the advantage that the pivot joint can be used very advantageously to bring the measuring tools in an optimal transfer position to the first magazine locations. Due to the relatively low masses that must move the pivot joint during a pivoting movement about the horizontal axis, this design also contributes to rapid tool changes advantageous.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die ersten Magazinplätze dazu ausgebildet, Messwerkzeuge kopfüber zu halten.In a further embodiment, the first magazine locations are designed to hold measuring tools upside down.

Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das erste Werkzeugmagazin an dem Querbalken eines Portals angeordnet ist. ”Kopfüber” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Messwerkzeuge in dem ersten Werkzeugmagazin in einer Position gehalten werden, bei der die Wechselschnittstelle zum Befestigen des Messwerkzeugs an der Messkopfbasis nach unten zeigt bzw. unterhalb des Taststiftes oder dergleichen zu liegen kommt. Die Ausgestaltung ermöglicht ein besonders schnelles Ablegen und Aufnehmen der Messwerkzeuge unter Zuhilfenahme eines Schwenkgelenks. Darüber hinaus besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass lange Messwerkzeuge, wie etwa lange Taststiftkombinationen, außerhalb des Messvolumens gehalten werden, selbst wenn das Werkzeugmagazin an einer zentralen Position an dem Gestell angeordnet ist.This embodiment is particularly advantageous when the first tool magazine is arranged on the crossbar of a portal. "Upside down" in this context means that the measuring tools are held in the first tool magazine in a position in which the interface for attaching the measuring tool to the measuring head base points down or lies below the stylus or the like. The design allows a particularly fast storage and recording of the measuring tools with the aid of a swivel joint. Moreover, this design has the advantage that long measuring tools, such as long stylus combinations, are held outside the measuring volume, even if the tool magazine is arranged at a central position on the frame.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die ersten Magazinplätze dazu ausgebildet, Messwerkzeuge zu beheizen.In a further embodiment, the first magazine locations are designed to heat measuring tools.

In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das erste Werkzeugmagazin ein oder mehrere dezidierte Heizelemente, wie etwa IR-Strahler, Heizdrähte und/oder ein Warmluftgebläse. Alternativ oder ergänzend kann das erste Werkzeugmagazin dazu ausgebildet sein, aktive Messwerkzeuge, wie etwa optische Sensoren, zu bestromen und somit auf Betriebstemperatur zu bringen und/oder zu halten, während das aktive Messwerkzeug in einem ersten Magazinplatz abgelegt ist. Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass ein einzuwechselndes Messwerkzeug unmittelbar betriebsbereit ist und auch direkt nach seiner Einwechselung schon die gewünschte Genauigkeit hinsichtlich der Messwerte liefert.In some embodiments, the first tool magazine includes one or more dedicated heating elements, such as IR emitters, heater wires, and / or a hot air blower. Alternatively or additionally, the first tool magazine can be configured to energize active measuring tools, such as optical sensors, and thus to bring and / or maintain the operating temperature while the active measuring tool is stored in a first magazine slot. The embodiment has the advantage that a measuring tool to be loaded is immediately ready for operation and also delivers the desired accuracy with regard to the measured values directly after it has been inserted.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine vereinfachte Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des neuen Koordinatenmessgerätes mit einem ersten Werkzeugmagazin an dem Querbalken eines Portals, 1 a simplified representation of a preferred embodiment of the new coordinate measuring machine with a first tool magazine on the crossbar of a portal,

2 das Werkzeugmagazin aus 1 in einer vergrößerten Darstellung, und 2 the tool magazine off 1 in an enlarged view, and

3 einen Detailausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des neuen Koordinatenmessgerätes. 3 a detail of another embodiment of the new coordinate measuring machine.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Koordinatenmessgerätes in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt eine Basis 12, auf der ein Portal 14 angeordnet ist. Das Portal 14 beinhaltet zwei Säulen 16 und einen Querbalken 18, an dem ein Schlitten 20 gelagert ist. Der Schlitten 20 trägt eine Pinole, an deren unteren Ende ein Messkopf 24 befestigt ist. Der Messkopf 24 besitzt eine Messkopfbasis 26 und ein Messwerkzeug 28, das trennbar an der Messkopfbasis 26 befestigt ist.In 1 is an embodiment of the new coordinate measuring machine in its entirety by the reference numeral 10 designated. The coordinate measuring machine 10 owns a base 12 on a portal 14 is arranged. The portal 14 includes two columns 16 and a crossbeam 18 where a sled 20 is stored. The sled 20 carries a quill, at its lower end a measuring head 24 is attached. The measuring head 24 has a measuring head base 26 and a measuring tool 28 , which is separable at the measuring head base 26 is attached.

In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Messkopf 24 ein Dreh-Schwenk-Gelenk 29 (siehe 2), mit dessen Hilfe das Messwerkzeug 28 um eine Horizontalachse 30 und eine Vertikalachse (hier nicht bezeichnet) gedreht und verschwenkt werden kann. Die Vertikalachse verläuft hier parallel zu der Pinole 22 und steht im Wesentlichen senkrecht auf der Basis 12.In this embodiment, the measuring head includes 24 a turn-pivot joint 29 (please refer 2 ), with whose help the measuring tool 28 around a horizontal axis 30 and a vertical axis (not labeled here) can be rotated and pivoted. The vertical axis runs parallel to the quill here 22 and is essentially perpendicular to the base 12 ,

Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt mehrere Antriebe, mit denen das Portal 14, der Schlitten 20 und die Pinole 22 relativ zu der Basis 12 verfahren werden können. Beispielhaft ist einer dieser Antriebe bei der Bezugsziffer 32 angedeutet. Der Antrieb 32 ist dazu ausgebildet, das Portal 14 entlang einer Achse, die üblicherweise als Y-Achse bezeichnet wird, zu verfahren. Der Schlitten 20 kann mit Hilfe eines weiteren Antriebs (hier nicht gesondert bezeichnet) an dem Querbalken 18 verfahren werden.The coordinate measuring machine 10 owns several drives with which the portal 14 , the sled 20 and the quill 22 relative to the base 12 can be moved. By way of example, one of these drives is at the reference numeral 32 indicated. The drive 32 is designed to be the portal 14 along an axis, commonly referred to as the Y-axis. The sled 20 can with the help of another drive (not separately designated here) on the crossbar 18 be moved.

Diese Bewegungsrichtung wird üblicherweise als X-Achse bezeichnet. Die Pinole 22 kann relativ zu dem Schlitten 20 in einer dritten Richtung verfahren werden, die üblicherweise als Z-Achse bezeichnet wird. Mit der Bezugsziffer 34 sind Messskalen bezeichnet, die in Verbindung mit entsprechenden Leseköpfen (hier nicht dargestellt) dazu ausgebildet sind, die jeweils aktuelle Position des Portals 14 relativ zu der Basis 12, die relative Position des Schlittens 20 relativ zu dem Querbalken 18 und die Position der Pinole 22 relativ zu dem Schlitten 20 zu bestimmen. In dem Dreh-Schwenk-Gelenk 29 sind Encoder angeordnet, mit deren Hilfe in ähnlicher Weise eine jeweils aktuelle Dreh- und Schwenkposition des Messwerkzeugs 28 relativ zu der Pinole 22 bestimmt werden kann. Die genannten Positionsmesswerte sind einer Auswerte- und Steuereinheit 36 zugeführt, die dazu ausgebildet ist, die aktuellen Raumkoordinaten eines Messpunktes an einem Messobjekt 38 anhand der Skalen- und Encoderwerte zu bestimmen. Das Messobjekt 38 wird dafür auf der Basis 12 platziert, die hier nicht nur das Portal 14 trägt, sondern auch eine Messobjektaufnahme bildet. Des Weiteren ist die Auswerte- und Steuereinheit 36 in der Lage, die Gestellantriebe zum Verfahren des Portals 14, des Schlittens 20 und der Pinole 22 sowie die Antriebe des Dreh-Schwenk-Gelenks 29 anzusteuern, um das Messwerkzeug in eine definierte Position relativ zu dem Messobjekt 38 zu bringen.This direction of movement is commonly referred to as the X-axis. The quill 22 can relative to the slide 20 in a third direction, commonly referred to as the Z axis. With the reference number 34 are designated measuring scales, which are formed in conjunction with corresponding read heads (not shown here) to the current position of the portal 14 relative to the base 12 , the relative position of the carriage 20 relative to the crossbeam 18 and the position of the quill 22 relative to the carriage 20 to determine. In the rotary-swivel joint 29 Encoders are arranged, with their help in a similar manner each current rotational and pivotal position of the measuring tool 28 relative to the quill 22 can be determined. The mentioned position measurement values are an evaluation and control unit 36 supplied, which is adapted to the current spatial coordinates of a measuring point on a measured object 38 based on the scale and encoder values. The measurement object 38 is based on that 12 not just the portal here 14 carries, but also forms a measuring object. Furthermore, the evaluation and control unit 36 capable of rack drives for moving the portal 14 , the sled 20 and the quill 22 as well as the drives of the rotary-swivel joint 29 to drive the measuring tool in a defined position relative to the measured object 38 bring to.

Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt ein (erstes) Werkzeugmagazin 40, das hier auf der Unterseite des Querbalkens 18 angeordnet und somit an dem Portal 14 befestigt ist. Alternativ könnte das Werkzeugmagazin 40 an einer Längsseite oder auch oben auf dem Querbalken befestigt sein. Das Werkzeugmagazin 40 besitzt eine Vielzahl von ersten Magazinplätzen 42 (siehe 2). Die Magazinplätze 42 sind jeweils dazu ausgebildet, ein Messwerkzeug zu halten und für einen automatisierten Werkzeugwechsel bereitzustellen.The coordinate measuring machine 10 owns a (first) tool magazine 40 That's here on the underside of the transom 18 arranged and thus on the portal 14 is attached. Alternatively, the tool magazine could 40 be attached to a longitudinal side or on top of the crossbar. The tool magazine 40 owns a multiplicity of first magazine places 42 (please refer 2 ). The magazine places 42 are each adapted to hold a measuring tool and provide for automated tool change.

Wie man in der vereinfachten Darstellung der 2 erkennen kann, besitzen die Magazinplätze 42 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Finger 44, die so voneinander beabstandet sind, dass sie einen Wechselteller 46 festhalten können, der die Schnittstelle zum Befestigen des jeweiligen Messwerkzeugs an der Messkopfbasis bildet. Die Finger 44 sind hier an einem Halter 48 angeordnet, der über einen Antrieb 50 in einer Längsrichtung 52 verfahren werden kann. Dementsprechend ist es mit Hilfe des Antriebs 50 möglich, einen ersten Magazinplatz 42 parallel zu der Längsrichtung 52 zu verfahren, um das Ablegen und Aufnehmen von Messwerkzeugen zu ermöglichen.As can be seen in the simplified illustration of 2 can recognize, own the magazine places 42 in this embodiment, two fingers each 44 , which are spaced apart from each other so that they have a change plate 46 can hold, which forms the interface for attaching the respective measuring tool to the measuring head base. The finger 44 are here at a holder 48 arranged, via a drive 50 in a longitudinal direction 52 can be moved. Accordingly, it is with the help of the drive 50 possible, a first magazine place 42 parallel to the longitudinal direction 52 to proceed to allow the storage and recording of measuring tools.

In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen erfolgt ein Werkzeugwechsel bei dem Koordinatenmessgerät 10, indem die Pinole 22 mit Hilfe des Pinolenantriebs (hier nicht dargestellt) in ihre obere Endlage an dem Schlitten 20 verfahren wird. Außerdem wird das auszuwechselnde Messwerkzeug (Bezugsziffer 28' in 2) mit Hilfe des Dreh-Schwenk-Gelenks 29 um die Horizontalachse 30 verschwenkt (Pfeil 54). Damit kann das auszuwechselnde Messwerkzeug 28' direkt von dem Messkopf 24 in einen freien Magazinplatz 42 des Werkzeugmagazins 40 abgelegt werden. Vorzugsweise sind die Finger 44, oder allgemeiner die Magazinplätze 42, über einen weiteren Antrieb (hier nicht dargestellt) auch quer zu der Längsrichtung 52 verfahrbar, so dass die Finger 44 das auszuwechselnde Messwerkzeug an dem Wechselteller 46 greifen und direkt vom Messkopf 24 trennen können, ohne dass der Messkopf 24 dazu mit Hilfe der Gestellantriebe bewegt werden muss.In some preferred embodiments, a tool change takes place in the coordinate measuring machine 10 by putting the quill 22 with the help of the sleeve drive (not shown here) in its upper end position on the carriage 20 is moved. In addition, the measuring tool to be replaced (reference numeral 28 ' in 2 ) with the help of the turn-pivot joint 29 around the horizontal axis 30 pivoted (arrow 54 ). This allows the measuring tool to be replaced 28 ' directly from the measuring head 24 in a free magazine place 42 of the tool magazine 40 be filed. Preferably, the fingers 44 , or more generally the magazine locations 42 , via a further drive (not shown here) also transversely to the longitudinal direction 52 movable, leaving the fingers 44 the measuring tool to be replaced on the adapter plate 46 grab and directly from the measuring head 24 can disconnect without the measuring head 24 must be moved with the help of the frame drives.

Nach dem Ablegen des auszuwechselnden Messwerkzeugs 28' werden die Magazinplätze 42 mit Hilfe des Antriebs 50 in der Längsrichtung 52 verfahren, um einen Magazinplatz 42'' mit dem einzuwechselnden Messwerkzeug 28'' in die Übergabeposition zu bringen, an der sich zuvor der freie Magazinplatz 42' befunden hat. Dementsprechend erfolgt der Werkzeugwechsel in bevorzugten Ausführungsbeispielen allein mit Hilfe der Magazinantriebe, nachdem der Messkopf 24 mit der Pinole 22 in eine definierte Übergabeposition verfahren wurde. Eine Bewegung des Messkopfes 24 mit Hilfe der Gestellantriebe des Koordinatenmessgerätes 10 ist in diesen Ausführungsbeispielen für den Werkzeugwechsel nicht erforderlich, nachdem der Messkopf in die Übergabeposition am Werkzeugmagazin 40 gebracht wurde.After placing the measuring tool to be replaced 28 ' become the magazine places 42 with the help of the drive 50 in the longitudinal direction 52 proceed to a magazine location 42 '' with the measuring tool to be loaded 28 '' to bring into the transfer position, at the previously free magazine space 42 ' has found. Accordingly, the Tool change in preferred embodiments alone with the help of the magazine drives, after the measuring head 24 with the quill 22 was moved to a defined transfer position. A movement of the measuring head 24 with the help of the frame drives of the coordinate measuring machine 10 is not required in these embodiments for the tool change, after the measuring head in the transfer position on the tool magazine 40 was brought.

In anderen Ausführungsbeispielen kann eine Bewegung des Messkopfes 24 relativ zu den Magazinplätzen 42 mit Hilfe der Gestellantriebe erfolgen, indem der Schlitten 20 beispielsweise die Pinole 22 parallel zu der Längsrichtung 52 bewegt, um von einem freien Magazinplatz 42' zu einem belegten Magazinplatz 42'' zu wechseln.In other embodiments, a movement of the measuring head 24 relative to the magazine locations 42 with the help of the frame drives done by the carriage 20 for example, the quill 22 parallel to the longitudinal direction 52 moved to from a free magazine place 42 ' to an occupied magazine place 42 '' switch.

Des Weiteren ist es in weiteren Ausführungsbeispielen denkbar, dass die Übergabe eines Messwerkzeugs vom Messkopf 24 zu einem Magazinplatz 42 mit Hilfe eines separaten Greifelements erfolgt (hier nicht dargestellt), das beispielsweise anstelle einer zweiten Bewegungsachse des Werkzeugmagazins 40 quer zu der Längsrichtung 52 verwendet sein kann.Furthermore, it is conceivable in further embodiments that the transfer of a measuring tool from the measuring head 24 to a magazine place 42 by means of a separate gripping element takes place (not shown here), for example, instead of a second axis of movement of the tool magazine 40 transverse to the longitudinal direction 52 can be used.

Der Halter 48 kann in einigen Ausführungsbeispielen eine Magazinkette sein, an der die Magazinplätze 42 ausgebildet oder befestigt sind. Die Kette kann mit Hilfe des Antriebs 50 eine Umlaufbewegung ausführen, die zumindest im Bereich der Pinole 22 die Bewegung in der Längsrichtung 52 beinhaltet. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Halter 48 eine Spindel beinhalten, mit der die Translationsbewegung in der Längsrichtung 52 realisiert ist. Darüber hinaus kann das Werkzeugmagazin 40 in weiteren Ausführungsbeispielen einen linearen Direktantrieb beinhalten, um die Magazinplätze 42 relativ zu dem Messkopf 24 in der Längsrichtung 52 und/oder quer zu der Längsrichtung 52 zu bewegen. Es versteht sich, dass das Werkzeugmagazin 40 auch mehrere separate Antriebe besitzen kann, um die genannten Bewegungen relativ zu dem Messkopf 24 auszuführen.The holder 48 For example, in some embodiments, a magazine chain may be at the magazine locations 42 are trained or attached. The chain can be with the help of the drive 50 to perform an orbital motion, at least in the area of the quill 22 the movement in the longitudinal direction 52 includes. In other embodiments, the holder 48 a spindle with which the translational movement in the longitudinal direction 52 is realized. In addition, the tool magazine 40 in other embodiments include a linear direct drive to the magazine locations 42 relative to the measuring head 24 in the longitudinal direction 52 and / or transverse to the longitudinal direction 52 to move. It is understood that the tool magazine 40 may also have a plurality of separate drives to the said movements relative to the measuring head 24 perform.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des neuen Koordinatenmessgerätes. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente wie zuvor. 3 shows a further embodiment of the new coordinate measuring machine. Like reference numerals designate the same elements as before.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das erste Werkzeugmagazin 40 an einer Säule 16 des Koordinatenmessgerätes angeordnet. Außerdem besitzt das Werkzeugmagazin 40 in diesem Ausführungsbeispiel genau zwei Magazinplätze 42, die gemeinsam in der Längsrichtung 52 verfahrbar sind, um einen Werkzeugwechsel durchzuführen. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen dient ein freier Magazinplatz 42' zum Aufnehmen des auszuwechselnden Messwerkzeugs (hier nicht dargestellt), während ein belegter Magazinplatz 42'' das einzuwechselnde Messwerkzeug (hier nicht dargestellt) bereithält. Der Messkopf 24 legt das auszuwechselnde Messwerkzeug zunächst in den freien Magazinplatz 42', nachdem die Pinole mit Hilfe des Schlittens 20 in den Bereich der Säule 16 verfahren wurde. Anschließend wird der Magazinplatz 42'' mit dem einzuwechselnden Messwerkzeug an die Stelle des Magazinplatzes 42' verfahren, so dass der Messkopf 24 das einzuwechselnde Messwerkzeug direkt aus dem Magazinplatz 42 aufnehmen kann.In the embodiment according to 3 is the first tool magazine 40 on a pillar 16 arranged the coordinate measuring machine. In addition, the tool magazine has 40 exactly two magazine locations in this embodiment 42 that work together in the longitudinal direction 52 can be moved to perform a tool change. In the preferred embodiments, a free magazine space is used 42 ' for picking up the measuring tool to be replaced (not shown here) while an occupied magazine place 42 '' the metering tool (not shown here) to be loaded. The measuring head 24 first place the measuring tool to be replaced in the free magazine space 42 ' after the quill with the help of the carriage 20 in the area of the column 16 was proceeded. Subsequently, the magazine place 42 '' with the measuring tool to be inserted in place of the magazine place 42 ' move so that the measuring head 24 the measuring tool to be loaded directly from the magazine place 42 can record.

In einigen Ausführungsbeispielen wird der Messkopf 24 mit Hilfe des Schlittens 20 quer zu der Längsrichtung 52 verfahren, um die Messwerkzeuge in die Magazinplätze 42', 42'' einzulegen bzw. dort aufzunehmen. In anderen Ausführungsbeispielen kann diese Querbewegung mit einem weiteren Antrieb (hier nicht dargestellt) des Werkzeugmagazins 40 realisiert sein. Ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel erfolgt auch hier ein Werkzeugwechsel mit sehr geringen Bewegungen des Messkopfes 24 über die Gestellantriebe.In some embodiments, the measuring head becomes 24 with the help of the carriage 20 transverse to the longitudinal direction 52 proceed to the measuring tools in the magazine locations 42 ' . 42 '' to insert or to take up there. In other embodiments, this transverse movement with another drive (not shown here) of the tool magazine 40 be realized. Similar to the first embodiment, a tool change takes place here with very small movements of the measuring head 24 about the rack drives.

Das erste Werkzeugmagazin 40 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch ein zweites Werkzeugmagazin 56 ergänzt, das hier ebenfalls an der Säule 16 befestigt ist. Das zweite Werkzeugmagazin 56 besitzt eine Vielzahl von zweiten Magazinplätzen 58, die eine Vielzahl von Messwerkzeugen (hier nicht dargestellt) bereithalten. Der Transfer eines Messwerkzeugs zwischen den ersten Magazinplätzen 42 und zweiten Magazinplätzen 58 erfolgt hier mit Hilfe eines Greifelements 60. Beispielsweise kann das Greifelement 60 ein Doppelgreifer sein, der an einem beweglichen Schlitten angeordnet ist, wie dies für sich genommen aus DE 10 2011 050 315 B3 oder aus EP 0 406 781 B1 bekannt ist. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen steuert die Auswerte- und Steuereinheit 36 die Bestückung des ersten Werkzeugmagazins 40 mit jeweils einem einzuwechselnden Messwerkzeug aus dem zweiten Werkzeugmagazin 56 in Abhängigkeit von dem jeweils vordefinierten Messablauf.The first tool magazine 40 is in the embodiment according to 3 through a second tool magazine 56 added, this also on the pillar 16 is attached. The second tool magazine 56 owns a multiplicity of second magazine places 58 , which provide a variety of measuring tools (not shown here). The transfer of a measuring tool between the first magazine places 42 and second magazine locations 58 takes place here by means of a gripping element 60 , For example, the gripping element 60 a double gripper, which is arranged on a movable carriage, as taken in isolation DE 10 2011 050 315 B3 or off EP 0 406 781 B1 is known. In the preferred embodiments, the evaluation and control unit controls 36 the assembly of the first tool magazine 40 each with an inserted measuring tool from the second tool magazine 56 depending on the respective predefined measurement sequence.

Das zweite Werkzeugmagazin 56 kann in weiteren Ausführungsbeispielen ein stationäres Werkzeugmagazin sein, das an der Basis 12 angeordnet oder getrennt von dem Koordinatenmessgerät 10 positioniert ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann das zweite Werkzeugmagazin 56 einen Wechselrevolver oder eine umlaufende Magazinkette aufweisen, an der die zweiten Magazinplätze 58 ausgebildet sind. Generell ist es in allen Ausführungsbeispielen bevorzugt, wenn die Werkzeugwechsel von der Auswerte- und Steuereinheit 36 automatisch gesteuert werden. Dementsprechend steuert die Auswerte- und Steuereinheit 36 dann auch den Antrieb 50 und ggf. weitere Magazinantriebe an.The second tool magazine 56 may be a stationary tool magazine in other embodiments, the base 12 arranged or separated from the coordinate measuring machine 10 is positioned. In some embodiments, the second tool magazine 56 have a removable turret or a rotating magazine chain, at the second magazine locations 58 are formed. In general, it is preferred in all embodiments when the tool change of the evaluation and control unit 36 be controlled automatically. Accordingly, the evaluation and control unit controls 36 then also the drive 50 and possibly further magazine drives.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0406781 B1 [0002, 0005, 0057]
DE 102012007183 A1 [0006]
US 4631834 [0007]
DE 3929602 C2 [0008]
DE 102011050315 B3 [0009, 0057]
DE 102005036929 A1 [0010]

Claims

Coordinate measuring device for determining geometric properties of a measuring object ( 38 ), with a measuring head ( 24 ) with a measuring head base ( 26 ) and a measuring tool ( 28 ), which is designed to defined measuring points on the measuring object ( 38 ), the measuring tool ( 28 ) at the measuring head base ( 26 ) is detachably attached, with a measuring object recording ( 12 ) for positioning the measurement object ( 38 ) in the region of the measuring head ( 24 ), with a frame ( 14 ), on which the measuring head ( 24 ), wherein the frame ( 14 ) relative to the measurement object recording ( 12 ) is movable to the measuring head ( 24 ) with the measuring tool ( 28 ) in a defined position relative to the measured object ( 38 ) and with a first tool magazine ( 40 ), which has a large number of first magazine locations ( 42 ), in each of which a measuring tool ( 28 ), wherein the first tool magazine ( 40 ) has a drive which is adapted to the first magazine locations ( 42 ) relative to the measuring head ( 24 ), characterized in that the tool magazine ( 40 ) on the frame ( 14 ), and that the drive is adapted to the first magazine locations ( 42 ) relative to the frame ( 14 ) to proceed.

Coordinate measuring machine according to claim 1, characterized in that the first magazine locations ( 42 ) in the first tool magazine ( 40 ) along a longitudinal direction ( 52 ) are arranged side by side, wherein the drive ( 50 ) is adapted to the magazine locations ( 42 ) in the longitudinal direction ( 52 ) to proceed.

Coordinate measuring machine according to claim 1 or 2, characterized in that the first magazine locations ( 42 ) in the first tool magazine ( 40 ) along a longitudinal direction ( 52 ) are arranged side by side, wherein the drive ( 50 ) is adapted to the magazine locations ( 42 ) transverse to the longitudinal direction ( 52 ) to proceed.

Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the frame ( 14 ) a portal with a crossbeam ( 18 ) and a quill movably arranged quill ( 22 ), wherein the first tool magazine ( 40 ) on the transom ( 18 ) is arranged.

Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the frame ( 14 ) a portal with a crossbeam ( 18 ) and one on the crossbeam ( 18 ) movable quill ( 22 ), wherein the first tool magazine ( 40 ' ) on a lateral column ( 16 ) of the portal is arranged.

Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 5, characterized by a second tool magazine ( 56 ) with a plurality of second magazine locations ( 58 ), the number of first magazine locations ( 42 ) exceeds.

Coordinate measuring machine according to claim 6, characterized by a gripping element ( 60 ), which is adapted to measuring tools ( 28 ) automatically between the first and second magazine locations ( 42 . 58 ) to transfer.

Coordinate measuring machine according to claim 7, characterized in that the gripping element ( 60 ) is further adapted to use measuring tools ( 28 ) between the second magazine locations ( 42 . 58 ) and the measuring head ( 24 ) to transfer.

Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring head ( 24 ) a swivel joint ( 29 ), which is adapted to the measuring tool ( 28 ) relative to the first magazine locations ( 42 ) about a horizontal axis ( 30 ) to pivot.

Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first magazine locations ( 42 ) are adapted to measuring tools ( 28 ) to keep upside down.

Coordinate measuring machine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first magazine locations ( 42 ) are adapted to measuring tools ( 28 ) to heat.