DE3538551C1

DE3538551C1 - Auxiliary reference device for, in particular, three-dimensional measurement and/or marking apparatuses

Info

Publication number: DE3538551C1
Application number: DE19853538551
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Häfner (FH), 7060 Schorndorf
Original assignee: C Stiefelmayer GmbH and Co KG
Current assignee: C Stiefelmayer GmbH and Co KG
Priority date: 1985-10-30
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1986-10-16

Abstract

An auxiliary reference device is proposed for three-dimensional measurement and/or marking apparatuses, in whose tool holder various probe tools can be held replaceably in various positions within a three-axis coordinate system. The auxiliary reference device has a cube which has probe surfaces (which are aligned in the direction of the three spatial axes) on all six cube surfaces. All the cube edges are chamfered at the same angle to form oblique edge probe surfaces. The residual surfaces running inside the cube surfaces are connected to the oblique edge probe surfaces to form central probe surfaces. The chamfer angle is 45 DEG . An auxiliary reference point which is produced as the intersection of the longitudinal centre lines of the oblique edge probe surfaces running in the direction of all the spatial axes, is used for contact-free probing. In the case of probing where contact is made, this reference point consists of the cube corner. As a result of exact geometrical relationships between these reference points, a contact-free probe can be replaced by a contact-making probe, and vice versa, without any complicated recalculation processes or a computer, while a workpiece is being measured.

Description

Hilfsbezugsvorrichtungen dieser Art (DE-OS 28 50 517) sind eine wichtige Hilfe beim Arbeiten mit 3dimensionalen Meß- und/oder Anreißgeräten, z. B. der Art, wie sie in den DE-PS 1773282 und 1798419 beschrieben sind, auf die hier zur Erläuterung dieser Geräte ausdrücklich Bezug genommen ist, vor allem solcher, die mit Rechnerunterstützung arbeiten. Vor dem Antasten und Messen eines Werkstückes durch Antasten z. B. mittels eines berührend arbeitenden Antastwerkzeuges, z. B. mit einem Kugeltaster, der in der Werkzeugaufnahme in einer vorgegebenen Position, z. B. in zur Tischplatte lotrechter Richtung, aufgenommen ist, muß zunächst das Gerät genullt werden. Dies geschieht, wenn möglich und zugänglich, z. B. anhand eines werkstückbezogenen Meßpunktes, z. B. einer Ecke, die in Richtung aller drei Raumachsen mit jeweils gleichbleibender Einspannung und Lage z. B. des Kugeltasters angetastet wird. Bei jeder Antastung in Richtung einer Raumachse wird der sich ergebende, von Null abweichende Meßwert entweder festgehalten oder das Gerät wird in dieser Meßstellung jeweils auf Null gestellt. Auxiliary reference devices of this type (DE-OS 28 50 517) are an important one Help with working with 3-dimensional measuring and / or scribing devices, e.g. B. the type, as described in DE-PS 1773282 and 1798419, to the explanation here Express reference is made to these devices, especially those with computer assistance work. Before probing and measuring a workpiece by probing z. B. by means of a touching probing tool, e.g. B. with a ball switch, which is in the tool holder in a predetermined position, e.g. Am to the Table top perpendicular direction, is added, the device must first be zeroed will. This is done when possible and accessible, e.g. B. using a workpiece-related Measuring point, z. B. a corner in the direction of all three spatial axes with each constant restraint and position z. B. the ball stylus is touched. at every probing in the direction of a spatial axis becomes the resulting one that deviates from zero The measured value is either held or the device is in this measuring position set to zero.

Beim späteren Antasten und Messen anderer Meßpunkte des gleichen Werkstückes ergibt sich dann der relative Meßwert je Raumachse, bezogen auf den werkstückbezogenen Meßpunkt beim Nullen, aus der Differenz dieses Meßwertes und des beim Nullen gemessenen Wertes bzw. Null.When probing and measuring other measuring points on the same workpiece later The result is the relative measured value per spatial axis, based on the workpiece-related one Measuring point when zeroing, from the difference between this measured value and that measured when zeroing Value or zero.

Je nach Werkstückbeschaffenheit, notwendiger Meßpunktfolge und anderen Parametern ist es beim Meßvorgang notwendig, das Antastwerkzeug nach der beschriebenen Nullung gegen ein gleiches oder andersförmiges auszuwechseln oder in eine andere räumliche Position zu bringen, z. B. in der Werkzeugaufnahme umzusetzen, wobei sich in allen Fällen Abweichungen von der anfangs vorgenommenen Nullstellung ergeben. Selbst wenn man beim Austausch ein neues, gänzlich gleiches Antastwerkzeug benutzt und dieses in der Werkzeugaufnahme in der gleichen räumlichen Position eingesetzt wird wie das ursprüngliche Antastwerkzeug, so ist allein schon das zum Einsetzen und Wechseln notwendige Spiel zwischen Werkzeugaufnahme und Antastwerkzeug die Ursache für Abweichungen und Meßungenauigkeiten, sofern nicht erneut vor Meßbeginn genullt wird. Sichtlich größere Abweichungen ergeben sich natürlich dann, wenn sich die Raumlage des Antastwerkzeuges oder die Art und Funktionsweise des Antastwerkzeuges ändern, z. B. durch Umsetzen des Antastwerkzeuges von der lotrechten in eine waagerechte Lage, in eine Winkellage od. dgl. Um daraus resultierende Meßungenauigkeiten selbst geringeren Ausmaßes auszuschließen, muß somit nach jeder Veränderung des Antastwerkzeuges, sei es beim Austausch, sei es bei Änderung seiner Raumlage, das Gerät vor Meßbeginn erneut genullt werden. Depending on the nature of the workpiece, the necessary sequence of measuring points and others Parameters, it is necessary during the measuring process to use the probing tool as described To replace zeroing with an identical or a different one or in a different one to bring spatial position, e.g. B. to implement in the tool holder, with in all cases there are deviations from the initial zero setting. Even if you use a new, completely identical probe tool to replace it and this is used in the tool holder in the same spatial position becomes like the original probing tool, that is all that is needed to insert it and changing the necessary play between the tool holder and the probing tool is the cause for deviations and measurement inaccuracies, unless zeroed again before the start of the measurement will. Obviously larger deviations arise, of course, when the The spatial position of the probing tool or the type and function of the probing tool change, e.g. B. by moving the probing tool from the vertical to a horizontal one Position, in an angular position or the like. To result in measurement inaccuracies itself to exclude a smaller extent, must therefore after each change of the probing tool, be it when exchanging, be it when changing its spatial position, the device before the start of the measurement be zeroed again.

Häufig ergeben sich nun Schwierigkeiten, diese Nullung immer an einem werkstückbezogenen Meßpunkt vorzunehmen, z. B. weil das Werkstück selbst keine derartigen, prädestinierten Meßpunkte hat oder derartige Meßpunkte in der neuen Raumlage des Antastwerkzeuges nicht mehr zugänglich sind oder die Form des Antastwerkzeuges oder die Funktionsweise dieses das Antasten dieses werkstückbezogen Meßpunktes unmöglich macht oder andere Gründe. Often there are now difficulties, this zeroing always on one to undertake workpiece-related measuring point, e.g. B. because the workpiece itself does not have any has predestined measuring points or such measuring points in the new spatial position of the Probing tool are no longer accessible or the shape of the probing tool or the mode of operation of this probing of this workpiece-related measuring point is impossible power or other reasons.

Hier schafft eine Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art Abhilfe, die als separates Referenzelement zur Schaffung eines Bezugspunktes z. B. Here creates an auxiliary reference device of the type mentioned Remedy, which as a separate reference element to create a reference point z. B.

auf der Tischplatte angeordnet und jeweils vor dem Messen angetastet wird. Die Verwendung solcher Hilfsbezugsvorrichtungen führt zu erheblicher Steigerung der Meßgenauigkeit. Bekannte Hilfsbezugsvorrichtungen weisen als anzutastendes Element z. B. eine Kugel oder einen Würfel auf, dessen Abmessungen bekannt sind und entsprechend bei der Nullung berücksichtigt werden. Ein Würfel, dessen sechs Würfelflächen sich jeweils in scharfen Würfelkanten schneiden, ermöglicht eine Antastung mittels berührend arbeitender Antastwerkzeuge, wobei der jeweilige Bezugspunkt die jeweilige Würfelecke bildet, die sich durch den Schnitt dreier in Richtung der drei Raumachsen verlaufender Würfelflächen ergibt. Eine berührungslose Antastung hingegen, beispielsweise mittels eines Antastwerkzeuges, das mit einem Lichtstrahl arbeitet, scheitert bei einem derartigen Würfel, weil hierbei lediglich eine Antastung in einer Achsrichtung des 3achsigen Koordinatensystems möglich ist, nämlich in Richtung rechtwinklig zur Würfelfläche, jedoch nicht in Richtung der beiden anderen Koordinatenachsen.arranged on the table top and touched each time before measuring will. The use of such auxiliary reference devices leads to a considerable increase the measurement accuracy. Known auxiliary reference devices have as an element to be touched z. B. a ball or a cube, the dimensions of which are known and accordingly be taken into account when zeroing. A cube with six faces cut each into sharp cube edges, enables touching by means of touching working probing tools, the respective reference point being the respective cube corner which is formed by the intersection of three in the direction of the three spatial axes Results in cube areas. A contactless probing, however, for example by means of a probing tool that works with a light beam fails with one such a cube, because here only one probing in one axial direction of the 3-axis coordinate system is possible, namely in the direction perpendicular to the cube surface, but not in the direction of the other two coordinate axes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die als ein einziges Referenzelement eine Antastung sowohl mit berührenden als auch mit berührungslos arbeitenden Antastwerkzeugen und dies leicht und schnell ermöglicht, ohne daß es dazu komplizierter Umrechnungsvorgänge oder eines besonderen Rechners bedarf. The invention is based on the object of an auxiliary reference device of the type mentioned to create the one as a single reference element Probing with both touching and non-contact probing tools and enables this to be done easily and quickly without the need for complicated conversion processes or a special computer.

Die Aufgabe ist bei einer Hilfsbezugsvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gelöst durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1. In the case of an auxiliary reference device, the task is the one mentioned at the beginning Kind according to the invention solved by the features in the characterizing part of the claim 1.

Eine so gestaltete Referenzvorrichtung macht eine Antastung sowohl mit berührend arbeitenden Antastwerkzeugen als auch mit berührungslosen, z. B. mittels Lichtstrahl arbeitenden, Antastwerkzeugen möglich. A reference device designed in this way makes a probe both with contact working probing tools as well as with contactless, z. B. by means of Light beam working, probing tools possible.

Für eine Antastung mit berührungslosen Antastwerkzeugen ist Bezugslinie beim Antasten irgendeine längsverlaufende Linie der schrägen Randantastfläche, insbesondere z. B. deren Längsmittellinie. Durch den Schrägverlauf dieser Randantastfläche ergibt sich dort eine Fläche, auf der der Lichtstrahl noch arbeiten kann, besonders dann, wenn ein solches berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug schiefe Flächen noch bis hin zu einem Neigungswinkel von 70" antasten kann. Der Schrägverlauf der Randantastflächen ermöglicht also diese Antastung mittels berührungslos arbeitenden Antastwerkzeuges. Da man den relativen Abstand einer Längslinie der schrägen Antastfläche, insbesondere der Längsmittellinie dieser, von anderen Bezugspunkten als Festwerte genau kennt, können diese gleich beim Übergang von einem berührend arbeitenden Antastwerkzeug auf ein berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug berücksichtigt und eingegeben werden, ohne daß es hierbei eines besonderen Rechners oder komplizierter Umrechnungsvorgänge bedarf. Die Hilfsbezugsvorrichtung gemäß der Erfindung macht es also ohne Probleme möglich, beim Arbeiten mit einem berührungslosen Antastwerkzeug einen ersten, ursprünglichen Ausgangspunkt zu schaffen, von dem auszugehen ist. Gleichermaßen ist ohne Probleme ein Wechsel des Antastwerkzeuges möglich, und zwar ein Wechsel eines berührungslosen auf ein ebenfalls berührungslos arbeitendes anderes Antastwerkzeug, ebenso ein Wechsel eines berührend arbeitenden auf ein anderes, ebenfalls berührend arbeitendes Antastwerkzeug und vor allem auch ein Wechsel von einem berührend arbeitenden Antastwerkzeug auf ein berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug wie auch umgekehrt. Ein Umsetzen des Antastwerkzeuges von einer Achsrichtung auf die andere ist ohne Probleme möglich, dabei ebenfalls ein Wechsel der Antastwerkzeuge. Bei allem ist die Hilfsbezugsvorrichtung außerordentlich einfach, kostengünstig und billig.Reference line is used for probing with non-contact probing tools when probing any longitudinal line of the inclined edge probe surface, in particular z. B. their longitudinal center line. The incline of this edge contact surface results in there is a surface on which the light beam can still work, especially then, if such a contactless probing tool inclined surfaces still up to up to an angle of inclination of 70 ". The incline of the edge contact surfaces thus enables this probing by means of a non-contact probing tool. Since the relative distance of a longitudinal line of the inclined contact surface, in particular knows exactly the longitudinal center line of this, from other reference points than fixed values, can do this right at the transition from a touching probing tool are taken into account and entered on a contactless probing tool, without the need for a special computer or complicated conversion processes requirement. The auxiliary reference device according to the invention does so without any problems possible, when working with a non-contact probing tool, a first, original To create a starting point from which to start. Equally is no problem a change of the probing tool is possible, namely a change of a contactless one to another probing tool that also works without contact, as well as a change one touching tool to another, also touching tool and above all a change from a touching probing tool a contactless probing tool as well as vice versa. Implementing the Probing tool from one axis direction to the other is possible without problems, also a change of the probing tools. With everything is the auxiliary reference device extremely simple, inexpensive and cheap.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 2. Hiernach ist in einem Fall ein Teil der Tischplatte selbst als Hilfsbezugsvorrichtung genannter Art gestaltet, die hiermit auch als Ursprungsgeber anzusehen ist. Im anderen Fall ist ein Hilfskörper dieser Art, der z. B. auch eine Modellplatte sein kann, auf der z. B. An advantageous embodiment results from claim 2. Hereafter is in one case a part of the table top itself mentioned as an auxiliary reference device Art designed, which is hereby also to be regarded as the originator. In the other case is an auxiliary body of this type, the z. B. can also be a model plate the z. B.

ausgehend von einem unbearbeiteten Rohmaterial durch Bearbeitung nach und nach ein Modell entsteht, an der Tischplatte befestigt, der als Ausgangsbezugspunkt für die Werte innerhalb des 3achsigen Koordinatensystems herangezogen wird. Als Hilfskörper können solche verschiedentlicher geometrischer Form zum Einsatz kommen, die zumindest eine schräge Randantastfläche aufweisen. Vor Beginn der Antastung oder Messung werden die einzelnen vorhandenen schrägen Antastflächen und horizontal und/oder vertikal verlaufenden Restflächen angetastet.starting from an unprocessed raw material through processing after and after a model is created, attached to the table top, which serves as a starting point of reference is used for the values within the 3-axis coordinate system. as Auxiliary bodies of different geometrical shapes can be used, which have at least one inclined edge contact surface. Before starting the probing or measurement are the individual existing inclined contact surfaces and horizontally and / or vertically extending residual surfaces are touched.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 3 und ferner aus Anspruch 4. Another, particularly advantageous embodiment results from Claim 3 and also from Claim 4.

Für eine Antastung mit berührungslosen Antastwerkzeugen kann als Bezugspunkt der Schnittpunkt z. B.For probing with non-contact probing tools, the intersection z. B.

dreier in Richtung der drei Koordinatenachsen verlaufender Längsmittellinien der schrägen Randantastflächen herangezogen werden, wobei dieser Bezugspunkt bei einem symmetrischen Würfel für alle acht Eckbereiche des Würfels gleich ist und jeweils gleiche Abmessungen, bezogen auf die Würfelflächen, hat. Sämtliche sechs Würfelflächen lassen sich hier sowohl berührend als auch berührungslos antasten.three longitudinal center lines running in the direction of the three coordinate axes of the inclined edge contact surfaces are used, with this reference point at a symmetrical cube is the same for all eight corner areas of the cube and each has the same dimensions, based on the cube surfaces. All six Here, cube surfaces can be touched as well as non-contact.

Der Abschrägungswinkel der schrägen Randantastflächen ist grundsätzlich beliebig, da sich bei jeder Winkelgröße ein geometrischer Bezug zwischen den Bezugspunkten für berührende Antastung und für berührungslose Antastung herstellen läßt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 5. Ein 45"-Winkel hat den Vorteil, daß sich besonders einfache Werte für die geometrische Beziehung ergeben können, wählt man die Kantenmaße des Würfels entsprechend. The bevel angle of the inclined edge contact surfaces is fundamental Any, as there is a geometric relationship between the reference points for every angle size can be produced for contact probing and for non-contact probing. One advantageous embodiment results from claim 5. A 45 "angle has the advantage that particularly simple values can result for the geometric relationship, one chooses the edge dimensions of the cube accordingly.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 6-14. Further advantageous refinements emerge from the claims 6-14.

Wie dargestellt, sind Hilfskörper verschiedenster geometrischer Form einsetzbar, die für die berührungslose Antastung mit zumindest einer schrägen Randantastfläche mit im Grunde beliebigem Abschrägungswinkel versehen sind. Die Hilfskörper können als Ursprungsgeber an einer Modellplatte, die das Modell trägt, befestigt sein, wie auch mittels eines Fußes ausgerichtet, jedoch lösbar, an einer Tischplatte angebracht werden. Derartige Hilfskörper schaffen nicht nur Bezugswerte für das Umsetzen von Tastwerkzeugen, sondern auch Ursprungswerte für den allerersten Ursprung beim Beginnen der Messung. Soweit die Maße bis zu einem anderen virtuellen Bezugspunkt des geometrisch beliebigen Hilfskörpers bekannt sind, was z. B. bei einem symmetrischen Würfel durch die Kantenlänge gegeben ist, kann man als Bezugspunkt auch einen solchen wählen, bei einem Würfel z. B. dessen Mitte. Vorteilhaft ist ein genauer Bezugspunkt gegenüber dem Würfel. As shown, auxiliary bodies are of the most varied geometrical shapes can be used for contactless probing with at least one inclined edge probe surface are provided with basically any bevel angle. The auxiliary bodies can be attached as a source of origin to a model plate that carries the model, as well as aligned by means of a foot, but detachably attached to a table top will. Such auxiliary bodies not only create reference values for the implementation of Probing tools, but also origin values for the very first origin when starting the measurement. So much for the dimensions up to another virtual reference point of the geometrical any auxiliary body are known, what z. B. with a symmetrical cube the edge length is given, one can also choose a reference point as with a cube z. B. its center. A more precise reference point is advantageous the cube.

Auch wenn die schrägen Antastflächen im wesentlichen für berührungslose Antastwerkzeuge vorgesehen sind, ist im einen oder anderen Fall jedoch auch eine berührende Antastung dieser mittels Tastspitze möglich.Even if the inclined contact surfaces are essentially for non-contact Probing tools are provided, but in one case or the other there is also one Touching this is possible using a probe tip.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Further details and advantages result from the following Description.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. The full wording of the claims is only for Avoidance of unnecessary repetitions are not reproduced, but only instead by naming the claim number it is referred to, whereby however all these Claim features as expressly disclosed at this point and essential to the invention have to apply.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht allein des Würfels einer Hilfsbezugsvorrichtung, Fig. 2 einen schematischen senkrechten Schnitt der auf einer Tischplatte ausgerichteten Hilfsbezugsvorrichtung. The invention is shown below with reference to one in the drawings Embodiment explained in more detail. It shows F i g. 1 is a schematic, perspective View of only the cube of an auxiliary reference device, FIG. 2 a schematic vertical section of the auxiliary reference device aligned on a table top.

Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Hilfsbezugsvorrichtung 10 ist insbesondere für 3dimensionale Meß- und/oder Anreißgeräte bestimmt, z. B. solche gemäß DE-PS 17 73 282, und hierbei insbesondere für NC- oder CNC-Geräte dieser Art. In der Werkzeugaufnahme dieser Geräte sind verschiedenartige Antastwerkzeuge in verschiedenen Positionen innerhalb eines dreiachsigen Koordinatensystems auswechselbar aufnehmbar. Als Antastwerkzeuge kommen sowohl solche infrage, die eine berührende Antastung vornehmen, z. B. Kugeltaster, Prismentaster, Scheibentaster, Kegeltaster od. dgl., ebenso wie solche Antastwerkzeuge, die mittels eines Lichtstrahles und infolge dessen berührungslos arbeiten. Derartige berührungslose Antastwerkzeuge haben im Vergleich zu den berührenden Antastwerkzeugen folgende Vorteile. Das Antasten erfolgt einfacher, schneller und sicherer. Es muß nicht auf einen Kontakt mit dem Werkstück geachtet werden. Die Unfallgefahr, die sonst durch z. B. Tastspitzen gegeben ist, ist reduziert. Ferner sind Deformationen des Antastwerkzeuges und/oder des Werkstückes ausgeschlossen. Es lassen sich auch weiche und empfindliche Werkstoffe, wie Ton, Holz, Gips, Plastilin, Kunststoff, Schäumteile, lackierte Flächen etc., antasten. Die Notwendigkeit des Aufspannens des Werkstückes, um die Reaktionskräfte beim berührenden Antasten aufzunehmen, entfällt. Dadurch werden Verspannungen besonders bei recht dünnwandigen Blechteilen oder Kunststoffteilen vermieden. Die sonst bei einer Tastkugel eines berührend arbeitenden Antastwerkzeuges erforderliche Korrektur entfällt, weil der Lichtstrahl eines berührungslosen Antastwerkzeuges wie eine Tastspitze wirkt. Dies macht sich besonders bei mehrfach geneigten Flächen bemerkbar, bei denen sonst eine Tastkugelkorrektur zu größeren Ungenauigkeiten führen kann. Von Vorteil ist ferner, daß schiefe Flächen bis hin zu einem Neigungswinkel von z. B. etwa 70" noch angetastet werden können, wodurch das Antastwerkzeug weniger häufig umgesetzt werden muß. The in F i g. Auxiliary reference device 10 shown in FIGS. 1 and 2 is particularly intended for 3-dimensional measuring and / or scribing devices, e.g. B. those according to DE-PS 17 73 282, and in particular for NC or CNC devices of this type. In the tool holder these devices are different types of probing tools in different positions exchangeable within a three-axis coordinate system. As probing tools come into question those who make a touching probing, z. B. Ball stylus, Prism probes, disc probes, conical probes or the like, as well as such probing tools, which work by means of a light beam and consequently without contact. Such Contactless probing tools have in comparison to the contact probing tools following advantages. Probing is easier, faster and safer. It must no attention is paid to contact with the workpiece. The risk of accidents that otherwise by z. B. probe tips is given is reduced. There are also deformations the probing tool and / or the workpiece excluded. It can also be soft and sensitive materials such as clay, wood, plaster of paris, plasticine, plastic, Touch foam parts, painted surfaces, etc. The need to stretch of the workpiece, in order to absorb the reaction forces when touching it, is omitted. This creates tension, especially in the case of very thin-walled sheet metal or plastic parts avoided. The otherwise with a probe ball of a touching working probing tool No correction is required because the light beam from a non-contact probing tool acts like a probe tip. This is particularly useful for surfaces with multiple inclines noticeable, for which a stylus ball correction would otherwise lead to greater inaccuracies can. It is also advantageous that inclined surfaces up to an angle of inclination from Z. B. about 70 "can still be touched, making the probing tool less often has to be implemented.

Da beim Antasten ein sichtbarer Lichtstrahl wirkt, läßt sich der Antastvorgang durch den sichtbaren Lichtpunkt genau verfolgen. Da mechanische Verschleißteile entfallen, ist ein solcher berührungsloser Taster wartungsfrei. Er baut kompakt und klein und hat ein geringes Gewicht. Mangels mechanisch bewegter Teile hat ein solcher Taster eine relativ große langzeitstabile und kurzzeitstabile Tastergenauigkeit.Since a visible light beam acts when probing, the probing process can be carried out closely follow through the visible point of light. Because mechanical wear parts omitted, such a contactless button is maintenance-free. He builds compact and small and light in weight. In the absence of mechanically moving parts, a Such buttons have a relatively high long-term stable and short-term stable button accuracy.

Die Hilfsbezugsvorrichtung 10 weist einen Würfel 11 auf, der z. B. massiv ist. Der Würfel 11 besteht insbesondere aus Keramikwerkstoff. Er ist am oberen Ende einer Säule 12 angebracht, die mittels eines schematisch angedeuteten Fußes 13 auf einer Tischplatte 14 aufgestellt und dort befestigt ist. Die Befestigung erfolgt z. B. mittels angedeuteter Schrauben 15 und/oder mittels nicht weiter gezeigter Magnete od. dgl. Dabei ist der Fuß 13 auf der Tischplatte 14 so ausgerichtet, daß die einzelnen Würfelkanten in Richtung der drei Koordinaten X, Y und Z des dreiachsigen Koordinatensystems verlaufen. The auxiliary reference device 10 has a cube 11 which, for. B. is massive. The cube 11 consists in particular of ceramic material. He's on the top Attached to the end of a column 12 by means of a schematically indicated foot 13 is placed on a table top 14 and fixed there. The attachment takes place z. B. by means of indicated screws 15 and / or by means not shown further Magnets or the like. The foot 13 is aligned on the table top 14 so that the individual cube edges in the direction of the three coordinates X, Y and Z of the three-axis Coordinate system run.

Dies ist dadurch gesichert, daß am Fuß 13 angeordnete Parallelleisten 16, 17 in zugeordnete Nuten 18 bzw. 19 der Tischplatte 14 formschlüssig eingreifen können, so daß der Fuß 13 und mit diesem der Würfel 11 um die Achse der Säule 12 in fest vorgegebener Orientierung fixiert ist.This is ensured by the fact that parallel strips arranged on the foot 13 16, 17 engage in associated grooves 18 and 19 of the table top 14 in a form-fitting manner can, so that the foot 13 and with this the cube 11 around the axis of the column 12 is fixed in a fixed predetermined orientation.

Der Würfel 11 trägt auf allen sechs Würfelflächen, von denen in F i g. 1 und 2 lediglich die innerhalb der X-Y-Ebene verlaufenden beiden Würfelflächen 20, 21, ferner die in Richtung der Z-Y-Ebene verlaufenden Würfelflächen 22,24 und die in Richtung der Z-X-Ebene verlaufende Würfelfläche 23 zu sehen sind, jeweilige Antastflächen, die in Richtung der drei Raumachsen X, Y und Z des dreiachsigen Koordinatensystems ausgerichtet sind und mittels Antastwerkzeugen, und zwar berührenden wie auch berührungslosen, antastbar sind. The cube 11 carries on all six cube faces, of which in F i g. 1 and 2 only the two cube surfaces running within the X-Y plane 20, 21, furthermore the cube surfaces 22,24 and extending in the direction of the Z-Y plane the cube surface 23 running in the direction of the Z-X plane can be seen, respectively Probe surfaces in the direction of the three spatial axes X, Y and Z of the three-axis coordinate system are aligned and using probing tools, both touching and non-contact, are touchable.

Die Besonderheit liegt darin, daß sämtliche zwölf Kanten des Würfels 11 unter jeweils gleichem Winkel a abgeschrägt sind unter Bildung dortiger schräger Randantastflächen, von denen in F i g. 1 und 2 die schrägen Randantastflächen 25-35 zu sehen sind. The specialty is that all twelve edges of the cube 11 are beveled at the same angle a, forming more oblique there Edge contact surfaces, of which in FIG. 1 and 2 the inclined edge contact surfaces 25-35 you can see.

An diese so gebildeten schrägen Randantastflächen 25-35 schließen sich die innerhalb der sechs Würfelflächen verlaufenden Restflächen als Zentrumantastflächen 36-40 an. Close to these inclined edge contact surfaces 25-35 formed in this way The remaining areas within the six cube areas become the center contact areas 36-40 on.

Der Abschrägungswinkel der Randantastflächen 25-35 beträgt 45". Die Projektion der schrägen Randantastflächen 25-35 in die Ebene der jeweils angrenzenden Zentrumantastflächen beträgt jeweils z. B. ein Fünftel des Kantenmaßes des Würfels 11. Das Kantenmaß des Würfels 11 ist in Fig.2 mit b angegeben, die zuvor genannte Projektion der schrägen Randantastfläche mit 2a. Beträgt das Kantenmaß des Würfels 11 z. The bevel angle of the edge contact surfaces 25-35 is 45 " Projection of the inclined edge contact surfaces 25-35 into the plane of the adjacent ones Center touch surfaces are each z. B. one fifth of the edge dimension of the cube 11. The edge dimension of the cube 11 is indicated in Fig.2 with b, the one mentioned above Projection of the inclined edge contact surface with 2a. Is the edge dimension of the cube 11 z.

was vorteilhaft ist, 50 mm, so hat die Projektion der schrägen Randantastflächen in die Ebene der angrenzenden Zentrumantastflächen jeweils ein Maß von 10 mm. Dieses Projektionsmaß 2a ist innerhalb jeder Würfelfläche gleich groß, ebenso die Hälfte a dieses Projektionsmaßes 2a, die auf der in F i g. 1 gestrichelt angedeuteten Längsmittellinie 41-46 der jeweiligen schrägen Randantastfläche 25-28 bzw. 31 bzw. 32 verläuft. Wie ersichtlich ist, schneiden sich die Längsmittellinien 43, 41 und 45, die in Richtung der Koordinatenachsen X, Y und Z des räumlichen Koordinatensystems verlaufen, im Schnittpunkt 47. In gleicher Weise schneiden sich die Längsmittellinien 43, 42 und 46 im Schnittpunkt 48 und die Längsmittellinien 44, 42 im Schnittpunkt 49, in dem auch noch die nicht eingezeichnete Längsmittellinie der schrägen Randantastfläche 35 die anderen Längsmittellinien 42,44 schneidet.what is advantageous, 50 mm, is what the projection of the inclined edge contact surfaces has a dimension of 10 mm in each case in the plane of the adjacent center contact surfaces. This Projection dimension 2a is the same within each cube area, as is half a of this projection dimension 2a, which is based on the in F i g. 1 longitudinal center line indicated by dashed lines 41-46 of the respective inclined edge contact surface 25-28 or 31 or 32 runs. As As can be seen, the longitudinal center lines 43, 41 and 45, which extend in the direction the coordinate axes X, Y and Z of the spatial coordinate system run in Point of intersection 47. The longitudinal center lines 43, 42 and 42 intersect in the same way 46 at the point of intersection 48 and the longitudinal center lines 44, 42 at the point of intersection 49, in which also the longitudinal center line, not shown, of the inclined edge contact surface 35 intersects the other longitudinal center lines 42,44.

Sämtliche schrägen Randantastflächen 25-35 und sämtliche innerhalb der Würfelflächen verlaufenden restlichen Zentrumantastflächen 36-40 weisen eine matte Oberfläche auf, durch die der Lichtstrahl eines berührungslos arbeitenden Antastwerkzeuges noch gut gestreut wird. All inclined edge contact surfaces 25-35 and all within the remaining center contact surfaces 36-40 running on the cube surfaces have a matt surface through which the light beam of a non-contact Probe tool is still well spread.

Die Hilfsbezugsvorrichtung 10 eignet sich gleichermaßen für die berührende Antastung wie auch für die berührungslose Antastung. Bei der berührenden Antastung werden ausnahmslos die Zentrumantastflächen 36-40, die innerhalb der Würfelflächen verlaufen, benutzt. Soll im Zuge eines Meßvorganges mit einem eingesetzten, berührend arbeitenden Antastwerkzeuges gearbeitet werden, so ist zunächst ein Nullen des Meß-und Anreißgerätes notwendig. Zu diesem Zweck wird vor Beginn der Messung der Würfel 11 mit dem Antastwerkzeug angetastet. Zur Sicherung des Wertes in Z-Richtung wird das 3dimensionale Meß- und Anreißgerät derart verfahren, daß das Antastwerkzeug in Richtung der Z-Achse von oben her auf die X-Y-Ebene auffährt und diese berührend antastet. Der sich ergebende Wert wird festgehalten als Bezugswert. Sodann wird bei in Z-Richtung festgeklemmten Gerät dieses in Richtung der Y-Achse verfahren, wobei das Antastwerkzeug die Z-X-Ebene des Würfels 11 berührend abtastet. Der sich ergebende Wert hierfür wird ebenfalls festgehalten. In gleicher Weise wird zur Ermittlung des Wertes in Richtung der X-Achse die Z-Y-Ebene des Würfels 11 berührend abgetastet. Es wird mithin in gleicher Weise verfahren wie bei bekannten Referenzwürfeln und wie in der DE-OS 28 50 517 beschrieben ist, wobei bei dieser berührenden Antastung der Bezugspunkt die Würfelekke ist, in der sich die Würfelflächen 20,23 und 24, verlängert man diese über die schrägen Randantastflächen hinaus, treffen. Es handelt sich hierbei um die Würfelekke, die bei nicht abgeschrägten Würfelkanten in diesem Bereich vorhanden wäre. The auxiliary reference device 10 is equally suitable for the touching Probing as well as contactless probing. In the case of touching probing Without exception, the center contact surfaces 36-40, the ones within the cube surfaces run away, used. Should in the course of a measuring process with an inserted, touching working probing tool are worked, then a zeroing of the measuring and Scribing device necessary. For this purpose, before starting the measurement of the cube 11 probed with the probing tool. To secure the value in the Z direction, move the 3-dimensional measuring and scribing device in such a way that the probing tool approaches the X-Y plane from above in the direction of the Z-axis and touches it touches. The resulting value is recorded as a reference value. Then will If the device is clamped in the Z direction, move it in the direction of the Y axis, the probing tool the The Z-X plane of the cube 11 is scanned in a touching manner. Which the resulting value for this is also recorded. In the same way is used to determine of the value in the direction of the X-axis, the Z-Y plane of the cube 11 is scanned touching. It is therefore proceeded in the same way as with known reference cubes and as described in DE-OS 28 50 517, with this touching probing the reference point is the corner of the cube in which the cube faces 20, 23 and 24, if you extend them beyond the inclined edge contact surfaces, they hit. It deals in this case around the cube corner, which is in this case with not beveled cube edges Area would exist.

Soll dagegen mit einem berührungslosen Antastwerkzeug gearbeitet werden, das mit einem Lichtstrahl arbeitet, so dienen hier die Schnittpunkte 47-49 und alle weiteren entsprechenden, in den Zeichnungen nicht sichtbaren Schnittpunkte als Eckbezugspunkte. Zunächst wird durch Verfahren des 3dimensionalen Meß-und Anreißgerätes in Richtung der Z-Achse die Zentrumantastfläche 36 angetastet. Dies ist in F i g. 2 durch den mit durchgezogenen Linien eingezeichneten Pfeil Z angedeutet. Die Antastung in Z-Richtung bereitet mit -dem berührungslos arbeitenden Antastwerkzeug mittels Lichtstrahl keine Schwierigkeiten. Soll hiernach die Antastung in Richtung der X-Achse erfolgen, wird hierzu auf die schräge Randantastfläche 25 zurückgegriffen, die eine Streuung des Lichtstrahles aufgrund ihrer Schräge möglich macht Zunächst wird das Gerät so verfahren, daß der Lichtstrahl in F i g. 2 außerhalb des Bereichs der Zentrumantastfläche 36, am besten außerhalb des Würfels 11, verläuft. Sodann wird zum zuvor angetasteten Z-Koordinatenwert ein Betrag der Größe a zugestellt, d. h. das Gerät in Richtung der Z-Achse um den Betrag a nach unten verfahren. Hiernach wird das Gerät hinsichtlich der Beweglichkeit in Richtung der Z-Achse fixiert, wobei der Koordinatenwert Z + a festgehalten wird, da er den Z-Koordinatenwert für den nun als Bezugspunkt benutzten Schnittpunkt 47 (Fig. 1) bildet. Sodann wird das Gerät in Richtung der X-Achse soweit verfahren, bis der Lichtstrahl des berührungslos arbeitenden Antastwerkzeuges so steht, wie in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist. Der Lichtstrahl trifft hierbei auf die Längsmittellinie 41 der schrägen Randantastfläche 25, wobei genau dann, wenn der Lichtstrahl sich auf dieser Höhe befindet, das Antastwerkzeug ein Signal gibt. Der in X-Richtung ermittelte Wert wird sodann festgehalten. In gleicher Weise wird der Wert für die Y-Achse ermittelt, indem das Gerät in Y-Richtung gegen die schräge Randantastfläche 27 heranbewegt wird. Should, however, work with a non-contact probing tool that works with a light beam, the intersection points 47-49 are used here and all other corresponding intersection points not visible in the drawings as corner reference points. First of all, the three-dimensional measuring and scribing device is used the center contact surface 36 is touched in the direction of the Z-axis. This is in FIG. 2 indicated by the arrow Z drawn in with solid lines. The touch in the Z-direction prepares with the non-contact probing tool by means of Light beam no trouble. Should then the probing in the direction of the X-axis take place, is used for this purpose on the inclined edge contact surface 25, the one Scattering of the light beam due to its inclination makes this possible Move the device so that the light beam in FIG. 2 outside the area of the center probe surface 36, preferably outside the cube 11, runs. Then the previously touched Z coordinate value an amount of size a is delivered, d. H. the device towards move the Z-axis downwards by the amount a. Hereafter, the device is with regard to the mobility in the direction of the Z-axis is fixed, where the coordinate value Z + a is recorded because it is the Z coordinate value for the now used as a reference point Forms intersection 47 (Fig. 1). Then the device is so far in the direction of the X-axis move until the light beam of the contactless probing tool is like this stands, as in FIG. 2 is indicated by dashed lines. The light beam hits here on the longitudinal center line 41 of the inclined edge contact surface 25, where precisely then, when the light beam is at this height, the probing tool emits a signal gives. The value determined in the X direction is then recorded. In the same way the value for the Y-axis is determined by moving the device in the Y-direction against the inclined edge contact surface 27 is moved up.

Befindet sich der Lichtstrahl auf Höhe der Längsmittellinie 43, wird beim Antastwerkzeug ein Signal erzeugt.If the light beam is at the level of the longitudinal center line 43, a signal generated by the probing tool.

Der Y-Wert wird sodann festgehalten.The Y value is then recorded.

Es bereitet keine Schwierigkeiten, das berührungslose Antastwerkzeug ausgehend von der beschriebenen Position, bei der das Antastwerkzeug in Z-Richtung verläuft, umzusetzen, z. B. so, daß es nun rechtwinklig zur Z-Y-Ebene steht. Dies erfolgt geräteseitig durch Lösen in Richtung der Z-Achse und Umsetzen des Antastwerkzeuges in eine Ausrichtung in Richtung der X-Achse. Sodann wird der maschinenseitige Zähler für die X-Achse mittels der »Preset«-Taste auf den X-Koordinatenwert vor dem Umsetzen des Antastwerkzeuges zuzüglich Wert a + halbe Würfelkantenlänge voreingestellt und sodann die Zentrumantastfläche 40 angetastet. The contactless probing tool does not cause any problems starting from the position described, with the probing tool in the Z direction runs to implement, e.g. B. so that it is now perpendicular to the Z-Y plane. this takes place on the device side by loosening in the direction of the Z-axis and repositioning the probing tool into an alignment in the direction of the X-axis. Then the machine-side counter for the X-axis using the "Preset" key on the X coordinate value before relocating of the probing tool plus value a + half the cube edge length preset and then the center touch surface 40 is touched.

Es ergibt sich der Wert in Richtung der X-Achse, der festgehalten wird. Sodann wird analog zur beschriebenen Methode das Gerät soweit verfahren, daß das Antastwerkzeug außerhalb des Würfelbereiches steht.The result is the value in the direction of the X-axis that is recorded will. Then, analogously to the method described, the device is moved so far that the probing tool stands outside the cube area.

Hiernach wird zum angetasteten X-Koordinatenwert der Wert a in negativer Koordinatenrichtung zugestellt und das Gerät sodann in Richtung der X-Achse fixiert.After this, the value a becomes negative for the touched X coordinate value Coordinate direction delivered and the device then fixed in the direction of the X-axis.

Sodann wird der geräteseitige Zähler für die ZAchse auf den zuvor festgehaltenen ZKoordinatenwert, der sich vor dem Umsetzen des Tastwerkzeuges ergab, voreingestellt und nun die schräge Antastfläche 26 von oben her in Richtung der Z-Achse angefahren. Hiernach wird der Zähler für die Y-Achse auf den zuvor vor dem Umsetzen des Antastwerkzeuges ermittelten Y-Koordinatenwert voreingestellt und sodann die schräge Randantastfläche 32 in Richtung der Y-Achse angetastet. Daraus gehen folgende Vorteile dieser Hilfsbezugsvorrichtung hervor. Es ist ohne Probleme ein Wechsel des Antastwerkzeuges möglich, und zwar ein Wechsel eines berührungslosen Antastwerkzeuges auf ein ebenfalls berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug, ebenso ein Wechsel eines berührend arbeitenden Antastwerkzeuges auf ein anderes, ebenfalls berührend arbeitendes Antastwerkzeug und vor allem auch ein Wechsel von einem berührend arbeitenden Antastwerkzeug auf ein berührungslos arbeitendes Antastwerkzeug wie auch umgekehrt. Dies ist möglich, da exakte geometrische Beziehungen zwischen den dafür jeweils benutzten Bezugspunkten bestehen. Bei der Antastung mittels berührend arbeitender Antastwerkzeuge bestehen diese Bezugspunkte aus den sich bei Verlängerung der Zentrumantastflächen 36-40 ergebenden Würfelecken, ohne Berücksichtigung der Abschrägung.Then the device-side counter for the Z-axis is set to the previously recorded Z-coordinate value that resulted before moving the touch tool, preset and now the inclined contact surface 26 from above in the direction of the Z-axis approached. Then the counter for the Y-axis is set to the one before Implementation of the probing tool, the Y coordinate value determined is preset and then the inclined edge contact surface 32 is touched in the direction of the Y-axis. Go out of it the following advantages of this auxiliary reference device emerge. It's one with no problems Change of the probing tool possible, namely a change of a contactless one Probing tool on a likewise non-contacting probing tool, as well a change from a touching probing tool to another one, too Touching probing tool and, above all, a change from one touching one working probing tool on a contactless working probing tool such as also vice versa. This is possible because of the exact geometric relationships between the the reference points used for this purpose exist. When probing by means of touching working probing tools, these reference points consist of the extension of the center contact surfaces 36-40 resulting cube corners, without taking into account the Bevel.

Bei der berührungslosen Antastung bestehen die Bezugspunkte aus den Schnittpunkten der Längsmittellinien der schrägen Randantastflächen, z. B. aus den in Fig. 2 sichtbaren Schnittpunkten 47-49. Von besonderem Vorteil ist ferner, daß bei der berührungslosen Antastung eine Umsetzung des Antastwerkzeuges möglich ist, ohne daß man hierzu einen Rechner benötigt, wie überhaupt ohne die Notwendigkeit komplizierter Umrechnungsvorgänge.With contactless probing, the reference points consist of the Intersections of the longitudinal center lines of the inclined edge contact surfaces, e.g. B. from the Intersection points 47-49 visible in FIG. 2. It is also of particular advantage that In the case of contactless probing, the probing tool can be relocated, without the need for a computer, as without the need at all complicated conversion processes.

Claims

Claims: 1. Auxiliary reference device, especially for three-dimensional ones Measuring and / or scribing devices with various probing tools in their tool holders exchangeable in different positions within a 3-axis coordinate system can be accommodated, which carries probing surfaces that can be probed by means of probing tools, characterized in that each is at right angles to each other through at least two running contact surfaces formed edge is beveled to form a sloping one Edge contact surface (25-35) and that this inclined edge contact surface (25-35) connect the remaining surfaces as center contact surfaces (36-40).

2. Auxiliary reference device according to claim 1, characterized in that that the at least one inclined edge contact surface (25-35) and the remaining surfaces immediately on a tabletop (14) receiving the measuring and / or scribing device, in particular at the edge, on a plate-side nose, a plate-side projection od. Like., Or are provided on an auxiliary body, which in turn on the table top (14) can be fastened.

3. Auxiliary reference device according to claim 2, characterized in that that the auxiliary body at least three in the direction of the three spatial axes (X, K Z) of the Spatial coordinate system aligned center probe surfaces (36-40) and on this carries adjacent inclined edge contact surfaces (25-35).

4. Auxiliary reference device according to one of claims 1-3, characterized in that that the auxiliary body is designed as a cube (11) on all six cube faces (20-24) aligned in the direction of the three spatial axes of the 3-axis coordinate system Carrying contact surfaces in which some or all of the cube edges are preferably below are beveled at the same angle (ear) to form sloping edge contact surfaces there (25-35), to which those within the six cube faces (20-24) extend Connect remaining surfaces as center contact surfaces (36-40).

5. Auxiliary reference device according to one of claims 1-4, characterized in that that the bevel angle (ux) of the inclined edge contact surfaces (25-35) each 45 " amounts to.

6. Auxiliary reference device according to one of claims 1-5, characterized in that that the longitudinal center lines (41-46) of three each in the direction of the axes of the 3-axis Coordinate system running, beveled at the same angle (ear) Edge contact surfaces (25-35) intersect at a corner-sided intersection (47-49), the one reference point for probing by means of a contactless, in particular forms by means of a light beam, probing probing tool

7. Auxiliary reference device according to one of claims 1-6, characterized in that three in each direction Center probe surfaces (36-40) running along the axes of the 3-axis coordinate system, extended beyond its areal extension in a virtual reference point cut that corresponds to the cube corner of a non-beveled cube and one Reference point for probing by means of a contact or non-contact one Forms probing tool.

8. Auxiliary reference device according to claims 6 and 7, characterized in that that the intersection (47-49) of the longitudinal center lines (41-46) of the inclined edge contact surfaces (25-35) from the respectively assigned point of intersection of the cube surfaces (20-24) an in the same distance in all three axis directions of the 3-axis coordinate system Üa has, which is fixed and known as a computational variable.

9. Auxiliary reference device according to claim 8, characterized in that that the distance everywhere is half of the projection of the inclined edge contact surfaces (25-35) in the planes of the adjacent center probe surfaces (36-40)

10. Auxiliary cover device according to one of claims 4-9, characterized in that the projection of the inclined edge contact surfaces (25-35) into the plane of the adjacent ones Center contact surfaces (36-40) each one fifth of the edge dimension of the cube (11) amounts to

11. Auxiliary reference device according to one of claims 4-l0, characterized in that that the projection of the inclined edge contact surfaces (25-35) in the plane of the adjacent Center contact surfaces (36-40) each 10 mm with an edge dimension of the cube (11) of 50 mm.

12. Auxiliary cover device according to one of claims 6-11, characterized characterized in that the cube corner in all three axial directions of the spatial coordinate system the same distance from the center of the cube, corresponding to half the length of the edge (11) has that the intersection (47-49) of the longitudinal center lines (41-46) of the inclined Edge contact surfaces (25-35) are the same in all three axial directions, half of them Edge length minus the distance (a) corresponding distance from the center of the Cube (11) and that the center of the cube is the reference point for the probing tool forms.

13. Auxiliary reference device according to one of claims 1 - 12, characterized characterized in that the inclined edge contact surfaces (25-35) and the center contact surfaces (36-40) have a matt surface.

14. Auxiliary cover device according to one of claims 2-13, characterized characterized in that the auxiliary body is formed from ceramic material.

The invention relates to an auxiliary reference device for in particular 3-dimensional measuring and / or scribing devices, in their tool holder various Probing tools in different positions within a 3-axis coordinate system The probing surfaces that can be touched by means of probing tools can be exchanged wearing.