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Patent Searching and Data


Title:
COORDINATE MEASUREMENT DEVICE FOR DETERMINING SPATIAL COORDINATES OF A MEASUREMENT OBJECT, AND ROTATING-SWIVEL MECHANISM FOR SUCH A COORDINATE MEASUREMENT DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/135144
Kind Code:
A1
Abstract:
A coordinate measurement device for determining spatial coordinates of a measurement object has a scanning head with a scanning head sensor system. The scanning head can be moved relative to the measurement object. The scanning head holds a scanning probe (28) for scanning the measurement object. The scanning probe (28) can be coupled to the scanning head in a spatially adjustable manner via a passive rotation-swivel mechanism (60). The passive rotation-swivel mechanism (60) has a gearbox (86, 92) with an input drive side and an output drive side, wherein the output drive side is coupled to the scanning probe (28) in order to displace the scanning probe (28) relative to the scanning head. The input drive side has at least one access (88) for transmitting an external drive torque for displacing the scanning probe (28).

Inventors:
RUCK OTTO (DE)
MUELLER PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/003100
Publication Date:
November 13, 2008
Filing Date:
April 17, 2008
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS IND MESSTECHNIK GMBH (DE)
RUCK OTTO (DE)
MUELLER PETER (DE)
International Classes:
G01B7/012; G01B5/012; G01B21/04
Foreign References:
GB2037436A1980-07-09
GB2179744A1987-03-11
EP0317967A21989-05-31
DE3720795A11989-01-05
Attorney, Agent or Firm:
DUHME, Torsten (Weller & PartnerPostfach 105462, Stuttgart, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt (30), mit einem Tastkopf (26) mit einer Tastkopfsensorik (52), mit einem Gestellaufbau (14, 16, 18), der dazu ausgebildet ist, den Tastkopf (26) relativ zu dem Messobjekt (30) zu verfahren, mit einem Taststift (28) zum Antasten des Messobjekts (30), und mit einem passiven Dreh-Schwenk-Mechanismus (60), über den der Taststift (28) räumlich verstellbar an den Tastkopf (26) angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der passive Dreh-Schwenk- Mechanismus (60) ein Getriebe (86, 92) mit einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite aufweist, wobei die Abtriebsseite mit dem Taststift (28) gekoppelt ist, um den Taststift (28) relativ zu dem Tastkopf (26) zu verstellen, und wobei die Antriebsseite zumindest einen Zugang (88) aufweist, um ein externes Antriebsmoment zum Verstellen des Taststiftes (28) einzuleiten.

2. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreh-Schwenk-Mechanismus (60) zumindest einen Sperrmechanismus (84, 100) mit einer Freigabeposition und einer Schließposition aufweist, wobei der Sperrmechanismus (84, 100) den Taststift (28) in der Freigabeposition freigibt, so dass der Taststift (28) über das Getriebe (86, 92) verstellt werden kann, und wobei der Sperrmechanismus (84, 100) den Taststift (28) in der Schließposition drehfest blockiert.

3. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreh-Schwenk-Mechanismus (60) zumindest eine erste und eine zweite Drehachse (68, 91) aufweist, wobei die erste Drehachse (68) in einer Ebene parallel zu dem Taststift (28) verläuft, und wobei die zweite Drehachse (91) quer zum Taststift (28) verläuft.

4. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrmechanismus eine erste Sperre (84) und eine zweite Sperre (100) aufweist, wobei die erste Sperre (84) den Taststift (28) um die erste Drehachse (68) blo-

ckiert, und wobei die zweite Sperre (100) den Taststift (28) um die zweite Drehachse (91) blockiert.

5. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (86, 92) dazu ausgebildet ist, den Taststift (28) um die erste oder um die zweite Drehachse (68, 91) zu verstellen.

6. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreh-Schwenk-Mechanismus (60) zumindest einen Betätiger (66, 76, 78, 80, 104, 106, 108) aufweist, der dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Sperrmechanismus (84, 100) von der Schließposition in die Freigabeposition zu bringen.

7. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreh-Schwenk-Mechanismus (60) einen weiteren Zugang (67) aufweist, um den Betätiger (66, 76, 78, 80, 104, 106, 108) zu betätigen.

8. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein erstes Antriebsrad, insbesondere ein Zahnrad (66) mit einer Außenverzahnung (67), das den weiteren Zugang bildet.

9. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (66, 76, 78, 80, 104, 106, 108) zumindest drei Betätigerpositionen besitzt, wobei eine erste Betätigerposition so ausgebildet ist, dass der Sperrmechanismus (84, 100) den Taststift (28) um alle Drehachsen blockiert, und wobei eine zweite und eine dritte Betätigerposition so ausgebildet ist, dass der Sperrmechanismus (84, 100) den Taststift (28) um jeweils eine Drehachse (68, 91) freigibt.

10. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (86, 92) ein zweites Antriebsrad, insbesondere ein mit einer Außenverzahnung (88) versehenes zweites Zahnrad (86), aufweist, das den Zugang (88) bildet.

11. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Excen- ter (126), der drehfest mit dem zweiten Antriebsrad (86) verbunden ist.

12. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Linearanschlag (36) mit einer Längsausdehnung, wobei der Tastkopf (26) relativ zu dem Linearanschlag (36) entlang der Längsausdehnung verfahrbar ist.

13. Koordinatenmessgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gestellaufbau (14, 16, 18) einen Querträger aufweist, an dem der Linearanschlag (36) angeordnet ist, wobei der Tastkopf (26) relativ zu dem Querträger verfahrbar ist.

14. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastkopf (26) zumindest einen Messkraftgenerator (56) aufweist, der in der Lage ist, eine Vorauslenkung des Taststiftes (28) zu erzeugen.

15. Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreh-Schwenk-Mechanismus (60) lösbar an dem Tastkopf (26) angeordnet ist.

16. Dreh-Schwenk-Mechanismus für ein Koordinatenmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einer Wechselschnittstelle (62) zum lösbaren Ankoppeln an einen Tastkopf (26), und mit einer Aufnahme zum Aufnehmen eines Taststiftes (28), gekennzeichnet durch ein Getriebe (86, 92) mit einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite, wobei die Abtriebsseite mit der Aufnahme ge-

koppelt ist, um den Taststift (28) relativ zu dem Tastkopf (26) zu verstellen, und wobei die Antriebsseite zumindest einen Zugang (88) aufweist, um ein externes Antriebsmoment zum Verstellen des Taststiftes (28) einzuleiten.

Description:

Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt sowie Dreh-Schwenk-Mechanismus für ein solches Koordinatenmessgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt, mit einem Tastkopf mit einer Tastkopf- sensorik, mit einem Gestellaufbau, der dazu ausgebildet ist, den Tastkopf relativ zu dem Messobjekt zu verfahren, mit einem Taststift zum Antasten des Messobjekts, und mit einem passiven Dreh-Schwenk-Mechanismus, über den der Taststift räumlich verstellbar an den Tastkopf angekoppelt ist.

Außerdem betrifft die Erfindung einen passiven Dreh-Schwenk-Mechanismus für ein solches Koordinatenmessgerät.

Ein solches Koordinatenmessgerät und ein solcher Dreh-Schwenk-Mechanismus sind beispielsweise aus DE 196 05 776 Al bekannt.

Das bekannte Koordinatenmessgerat besitzt einen Tastkopf mit einem Taststift, der am unteren freien Ende einer vertikal angeordneten Pinole befestigt ist. Die Pinole ist in Vertikalrichtung verfahrbar, so dass der Tastkopf senkrecht zu einem Messtisch verfahren werden kann, der zur Aufnahme eines Messobjektes dient. Die Pinole ist ihrerseits an dem Querträger eines Portals angeordnet, und sie kann an dem Querträger in einer ersten Hoπzontalπchtung verfahren werden. Das Portal kann zusammen mit der Pinole in einer zweiten Horizontalrichtung verfahren werden, so dass der Tastkopf insgesamt in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen verfahren werden kann. Die maximalen Verfahrwege des Tastkopfes entlang der drei Bewegungsachsen bestimmen das Messvolumen, innerhalb dessen Raumkoordinaten an einem Messobjekt bestimmt werden können.

Zur Durchfuhrung einer Messung wird das Messobjekt auf dem Messtisch angeordnet. Anschließend werden ausgewählte Messpunkte an dem Messobjekt mit der freien Spitze des Taststiftes angetastet. Aus der Stellung des Tastkopfes innerhalb des Messvolumens sowie aus den Auslenkungen des Taststiftes relativ zum Tastkopf kann man dann Raumkoordmaten für den angetasteten Messpunkt bestimmen. Durch Bestimmen von mehreren Raumkoordinaten an verschiedenen Messpunkten lassen sich geometrische Abmessungen und sogar die Objektkontur des Messobjektes bestimmen. Ein typisches Anwendungsgebiet für solche Koordmatenmessgerate ist die Vermessung von Werkstucken zur Qualitätskontrolle.

Häufig liegen die Messpunkte an einem Messobjekt an einer für den Taststift schwer zugänglichen Stelle, wie z.B. dann, wenn die Tiefe einer seitlich am Messobjekt angeordneten Bohrung bestimmt werden soll. Um an derartig "versteckte" Messpunkte zu gelangen, ist es bekannt, verschiedene Taststifte und/oder Taststiftkombi- nationen einzusetzen. Beispielsweise gibt es Taststiftkonfigurationen, bei denen ein Taststift quer zur Z-Achse des Koordinatenmessgerates angeordnet ist. Zur Durchfuhrung vielfaltiger und komplexer Messaufgaben sind häufige Wechsel der Taststifte und/oder Taststiftkombinationen erforderlich. Dies ist von Nachteil, weil ein Taststiftwechsel Zeit kostet und sich daher die Zeit für die Durchfuhrung der Messung verlängert. Darüber hinaus ist die Flexibilität auf die zur Verfugung stehenden

Taststiftkombinationen beschränkt. Soll beispielsweise die Tiefe einer Bohrung bestimmt werden, die um 45° gegenüber der Oberfläche des Messobjekts geneigt ist, wird ein geeigneter Taststift oder eine geeignete Taststiftkombination benötigt.

Die eingangs genannte DE 196 05 776 Al schlägt einen Taststift mit einem passiven Dreh-Schwenk-Mechanismus vor. Der Dreh-Schwenk-Mechanismus ermöglicht es, die räumliche Lage des Taststiftes relativ zu dem Tastkopf zu verändern. Beispielsweise kann der Taststift gegenüber der Z-Achse um einen Winkel von vielleicht 30° oder 40° verschwenkt werden und zusätzlich um die Z-Achse gedreht werden. Der Dreh- Schwenk-Mechanismus aus DE 196 05 776 Al beinhaltet keinen Antrieb zum Durchführen dieser Dreh- und Schwenkbewegungen (daher die Bezeichnung passiver Dreh- Schwenk-Mechanismus). Zum Verstellen des Taststiftes ist im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes ein Anschlag in Form eines Sternkörpers angeordnet. Der Taststift wird mit Hilfe der Antriebe des Koordinatenmessgerätes zwischen die Zacken des Sternkörpers gebracht, bis er dort einklemmt. Anschließend wird der Tastkopf des Koordinatenmessgerätes innerhalb des Messvolumens bewegt, wodurch sich die räumliche Lage des Taststiftes relativ zum Tastkopf verändert. Innerhalb des Dreh- Schwenk-Mechanismus ist ein federbelastetes Rastmittel angeordnet, dessen Rastwirkung durch die Bewegungen des Tastkopfes bei eingeklemmtem Taststift überdrückt wird.

Aus DE 28 04 398 Al ist ein anderes Koordinatenmessgerät bekannt, bei dem die räumliche Lage des Taststiftes relativ zum Tastkopf mit Hilfe eines Anschlages verändert werden kann, während der Tastkopf verfahren wird.

In der Praxis haben sich solche passiven Dreh-Schwenk-Mechanismen allerdings nicht durchgesetzt. Ein großer Nachteil dieser Mechanismen ist der Anschlag, der zum Verstellen der Taststiftausrichtung benötigt wird. Dieser Anschlag muss innerhalb des zur Verfügung stehenden Messvolumens angeordnet sein, was das tatsächlich für ein Messobjekt zur Verfügung stehende Messvolumen beträchtlich reduziert.

Was allerdings in der Praxis vielfaltige Anwendung gefunden hat, sind Tastkopfe mit aktiven Dreh-Schwenk-Mechanismen zum Verandern der Ausrichtung eines Taststiftes relativ zum Tastkopf. Die aktiven Dreh-Schwenk-Mechanismen besitzen integrierte Antriebe, mit denen die Ausrichtung des Taststiftes relativ zum Tastkopf verändert werden kann Beispiele für einen aktiven Dreh-Schwenk-Mechanismus sind in EP 1 126 237 A2, in US 5,189,806 oder in DE 37 11 644 Al offenbart. Ein Nachteil bei aktiven Dreh-Schwenk-Mechanismen besteht allerdings dann, dass die Tastkopfsen- soπk, also die Sensoπk, mit deren Hilfe die Auslenkungen des Taststiftes relativ zum Tastkopf bestimmt werden kann, zwischen dem Taststift und den Dreh- und Schwenkachsen hegt (aus Sicht des Taststiftes ist die Sensoπk vor den Antrieben angeordnet). Infolge dessen ist der Abstand zwischen der Spitze des Taststiftes und der jeweiligen Dreh-Schwenk-Achse relativ groß. Infolgedessen benotigt man relativ große Verfahrwege an einem Messobjekt. Außerdem ist die maximale Gesamtmasse der Taststifte oder Taststiftkombinationen bei aktiven Dreh-Schwenk-Mechanismen relativ gering, da in der Tastkopfsensoπk aus Platzgrunden keine Tariermechanismen untergebracht sind.

DE 44 24 225 Al offenbart einen Tastkopf mit einer zentralen Tastkopfsensoπk und mit Messkraftgeneratoren, die eine definierte Vorauslenkung des Taststiftes in den drei senkrechten Raumrichtungen ermöglichen. Tastkopfe dieser Art werden in vielen Koordmatenmessgeraten verwendet, allerdings ohne Dreh-Schwenk-Mechanismen für den Taststift oder die verwendete Taststiftkombination.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Koordi- natenmessgerat der eingangs genannten Art anzugeben, das eine sehr flexible, schnelle und trotzdem genaue Messung an Messobjekten mit vielen verschiedenen Messpunkten ermöglicht. Dabei soll das maximal zur Verfugung stehende Messvolumen auf möglichst effizient genutzt werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Koordinatenmessgerat der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem der passive Dreh-Schwenk-Mechanismus ein Getriebe mit einer Antπebsseite und einer Abtriebsseite aufweist, wobei die Abtriebs-

seite mit dem Taststift gekoppelt ist, um den Taststift relativ zu dem Tastkopf zu verstellen, und wobei die Antriebsseite zumindest einen Zugang aufweist, um ein externes Drehmoment zum Verstellen des Taststiftes einzuleiten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Dreh-Schwenk-Mechanismus mit einer Wechselschnittstelle zum lösbaren Ankoppeln an einen Tastkopf vorgeschlagen, wobei der Dreh-Schwenk-Mechanismus eine Aufnahme zum Aufnehmen eines Taststiftes und ein Getriebe mit einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite aufweist, wobei die Abtriebsseite mit der Aufnahme gekoppelt ist, um den Taststift relativ zu einem Tastkopf zu verstellen, und wobei die Antriebsseite zumindest einen Zugang aufweist, um ein externes Drehmoment zum Verstellen des Taststiftes einzuleiten.

Das neue Koordinatenmessgerät kombiniert die Vorteile eines Tastkopfes mit einer zentralen Tastkopfsensorik mit den Vorteilen, die ein relativ zum Tastkopf verschwenkbarer Taststift bietet. Im Gegensatz zu den bislang bekannten Vorschlägen benötigt das neue Koordinatenmessgerät jedoch keinen Anschlag, an dem der Taststift abgestützt oder geklemmt wird, um eine Verstellung des Taststiftes relativ zum Tastkopf durchzuführen. Vielmehr besitzt der passive Dreh-Schwenk- Mechanismus ein Getriebe mit einem externen Zugang, der das direkte Einspeisen eines Dreh- oder Antriebsmoments an dem Dreh-Schwenk-Mechanismus selbst ermöglicht. Das Antriebsmoment könnte beispielsweise mit einem elektrischen Antrieb erzeugt werden, der jedoch im Gegensatz zu den aktiven Dreh-Schwenk- Mechanismen extern angeordnet ist, vorzugsweise an einer möglichst zentralen Stelle des Koordinatenmessgerätes. Beispielsweise könnte eine Welle des externen elektrischen Antriebes in eine entsprechende Wellenaufnahme des Dreh-Schwenk- Mechanismus eingreifen, um das Antriebsmoment zum Verstellen des Taststiftes auf der Antriebsseite des Getriebes einzuleiten.

In einer bevorzugten Ausführungsform, die nachfolgend anhand eines detaillierten Ausführungsbeispiels näher beschrieben ist, macht sich das neue Koordinatenmess-

gerät jedoch die ohnehin vorhandenen Stellantriebe des Koordinatengerätes zunutze, d.h. es wird in der bevorzugten Ausführung kein weiterer Antrieb benötigt.

Unabhängig von der praktischen Realisierung besitzt das neue Koordinatenmessgerät den Vorteil, dass das Messvolumen weitgehend uneingeschränkt zur Aufnahme eines Messobjektes zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann das externe Antriebsmoment an einer zentralen Position des Tastkopfes innerhalb des Messvolumens in den Dreh- Schwenk-Mechanismus eingeleitet werden, so dass zum Verstellen der räumlichen Ausrichtung des Taststiftes nur geringe Verfahrwege erforderlich sind. Die zentrale Tastkopfsensorik, die vom Taststift aus gesehen nach den Dreh- und Schwenkachsen angeordnet ist, kann sehr viel komplexer ausgebildet sein als bei aktiven Dreh- Schwenk-Gelenken, weil der zur Verfügung stehende Bauraum nur einen recht geringen Einfluss auf die Zugänglichkeit zum Messobjekt hat. Sehr vorteilhaft kann ein Tastkopf mit einem oder mehreren Messkraftgeneratoren verwendet werden, die einerseits eine Vorauslenkung des Taststiftes und andererseits eine Tarierung ermöglichen. Auch andere Tariermechanismen können aufgrund der zentralen Tastkopfsensorik relativ einfach integriert oder weiter verwendet werden.

Auf der anderen Seite bietet das neue Koordinatenmessgerät sämtliche Vorteile, die sich aus der variablen Verstellbarkeit des Taststiftes relativ zum Tastkopf ergeben. Insbesondere können komplexe Messobjekte mit verschiedenen Messpunkten mit wenigen Taststiften und/oder Taststiftkombinationen vermessen werden. Da die Anzahl der bislang benötigten Taststiftwechsel reduziert werden kann, ermöglicht das neue Koordinatenmessgerät eine sehr schnelle Durchführung komplexer Messaufgaben. Die zentrale Tastkopfsensorik ermöglicht außerdem sehr exakte Messungen.

Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Dreh-Schwenk-Mechanismus zumindest einen Sperrmechanismus mit einer Freigabeposition und einer Schließposition auf, wobei der Sperrmechanismus den Taststift in der Freigabeposition freigibt, so dass der

Taststift über das Getriebe verstellt werden kann, und wobei der Sperrmechanismus den Taststift in der Schließposition drehfest blockiert.

Alternativ hierzu könnte der Taststift beispielsweise auch durch Reibung, die mit Hilfe des extern eingeleiteten Antriebsmoments überwunden wird, in seiner Position gehalten werden. Die Verwendung eines Sperrmechanismus mit einer Freigabeposition und einer Schließposition ermöglicht demgegenüber eine größere Haltekraft an dem Taststift in der Schließposition. Die größere Haltekraft ermöglicht eine höhere Messgenauigkeit und verhindert ein unbeabsichtigtes Verstellen der Taststiftposition, beispielsweise beim Antasten des Messobjekts.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Dreh-Schwenk-Mechanismus zumindest eine erste und eine zweite Drehachse auf, wobei die erste Drehachse in einer Ebene parallel zu dem Taststift verläuft, und wobei die zweite Achse quer zu dem Taststift verläuft. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Drehachse orthogonal zueinander.

In dieser Ausgestaltung ermöglicht der Dreh-Schwenk-Mechanismus eine flexible Verstellung des Taststiftes an vielfältige Positionen innerhalb eines Kugelsegments. Alternativ hierzu kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Mechanismus realisiert sein, der lediglich eine Bewegungsachse für den Taststift aufweist, wobei der Begriff "Dreh-Schwenk-Mechanismus" hier der Einfachheit halber auch für solche vereinfachten Mechanismen verwendet wird. Die größere Flexibilität aufgrund von zwei Drehachsen ermöglicht schnellere und variablere Messungen.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Sperrmechanismus eine erste Sperre und eine zweite Sperre auf, wobei die erste Sperre den Taststift um die erste Drehachse blockiert, und wobei die zweite Sperre den Taststift um die zweite Drehachse blockiert.

In dieser Ausgestaltung kann der Taststift gezielt in Bezug auf die erste oder die zweite Drehachse freigegeben werden. Insbesondere ermöglicht diese Ausgestaltung, den Taststift um eine der Drehachsen zu verstellen, während die zweite Drehachse blockiert ist, so dass der Taststift in Bezug auf die zweite Drehachse in einer stabilen Position gehalten wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr genaue Verstellung des Taststiftes und infolge dessen eine sehr hohe Messgenauigkeit.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Getriebe dazu ausgebildet, den Taststift um die erste oder um die zweite Drehachse zu verstellen.

In dieser Ausgestaltung werden zumindest Teile des Getriebes sowohl für die Verstellung um die erste Drehachse als auch um die zweite Drehachse verwendet. Es handelt sich somit um ein Getriebe, das ggf. über mehrere alternative Abtriebsseiten verfügt. Alternativ hierzu könnten jede Drehachse mit einem eigenen, separaten Getriebe verbunden sein. Die bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht demgegenüber eine Gewichtsreduzierung, was in Bezug auf die verwendbaren Taststiftlängen und -konfigurationen von Vorteil ist. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung in Kombination mit einer separat lösbaren ersten und zweiten Sperre für die erste und zweite Drehachse. Diese Kombination ermöglicht einen sehr einfachen und leichten Aufbau des neuen Dreh-Schwenk-Mechanismus. Aufgrund der separaten Sperren kann das Getriebe mit wenigen Teilen realisiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Dreh-Schwenk-Mechanismus zumindest einen Betätiger auf, der dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Sperrmechanismus von der Schließposition in die Freigabeposition zu bringen.

In dieser Ausgestaltung kann der Taststift mit Hilfe des Betätigers gezielt entsperrt werden, um eine neue Taststiftposition einzustellen. Vorzugsweise ist der Betätiger in den Dreh-Schwenk-Mechanismus integriert, so dass am Tastkopf keine Modifikation erforderlich ist.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Dreh-Schwenk-Mechanismus einen weiteren Zugang auf, um den Betätiger von außen zu betätigen.

Diese Ausgestaltung ermöglichen eine einfache Nachrüstung des neuen Dreh- Schwenk-Mechanismus bei älteren Koordinatenmessgeräten.

In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet der Dreh-Schwenk-Mechanismus ein Antriebsrad, insbesondere ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung, das den weiteren Zugang bildet.

Wie nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt ist, ermöglicht ein Antriebsrad, wie ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung, eine sehr einfache und kostengünstige Erzeugung und Einleitung des Antriebsmoments mit Hilfe der bei einem Koordinatenmessgerät ohnehin vorhandenen Stellantriebe. Anstelle eines Zahnrades kann prinzipiell auch ein Reibradantrieb zur Anwendung kommen.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Betätiger zumindest drei Betätigerpositionen, wobei eine erste Betätigerposition so ausgebildet ist, dass der Sperrmechanismus den Taststift um alle Drehachsen blockiert, und wobei eine zweite und eine dritte Betätigerposition so ausgebildet sind, dass der Sperrmechanismus den Taststift um jeweils eine Drehachse freigibt.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders leichte und kompakte Realisierung des neuen Dreh-Schwenk-Mechanismus, die von sämtlichen Vorteilen der zuvor genannten Ausgestaltungen Gebrauch macht.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das Getriebe ein zweites Antriebsrad auf, insbesondere ein mit einer Außenverzahnung versehenes zweites Zahnrad, das den Zugang für das externe Antriebsmoment bildet.

Wie bereits weiter oben erwähnt, ist ein Zahnrad mit einer Außenverzahnung eine sehr einfache, leichte und kostengünstige Realisierung, um ein externes Antriebsmoment mit Hilfe der ohnehin bei einem Koordinatenmessgerät vorhandenen Stellantriebe zu erzeugen. Prinzipiell kann man aber auch hier einen Reibradantrieb verwenden. Beide Ausgestaltungen ermöglichen eine sehr einfache und kostengünstige Realisierung.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Dreh-Schwenk-Mechanismus zumindest einen Excenter, der drehfest mit dem zweiten Antriebsrad verbunden ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist ein weiterer Excenter an einem Grundkörper angeordnet, der zusammen mit dem Taststift um die erste Drehachse drehbar ist.

Solche Excenter ermöglichen eine sehr einfache und exakte Bestimmung der jeweiligen Taststiftposition relativ zu dem Tastkopf. Vorteilhafterweise kann dazu die Tast- kopfsensorik verwendet werden, indem der Tastkopf einen bekannten Messpunkt (Referenzmesspunkt) mit dem Excenter antastet. Die Verwendung von jeweils einem Excenter ermöglicht eine einfache Bestimmung der jeweiligen Taststiftposition in Bezug auf jede der Drehachsen.

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt das Koordinatenmessgerät einen Linearanschlag, insbesondere in Form einer Zahnstange, mit einer Längsausdehnung, wobei der Tastkopf relativ zu dem Linearanschlag entlang der Längsausdehnung verfahrbar ist.

Diese Ausgestaltung ist eine sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit, um ein externes Antriebsmoment auf den Dreh-Schwenk-Mechanismus mit Hilfe der vorhandenen Stellantriebe des Koordinatenmessgerätes zu erzeugen. Vorteilhafterweise ist der Linearanschlag in einem zentralen Bereich des Koordinatenmessgerätes angeordnet.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Gestellaufbau einen Querträger auf, an dem die Zahnstange angeordnet ist, wobei der Tastkopf relativ zu dem Querträger verfahrbar ist.

Bei einem Koordinatenmessgerät in Portal- oder Brückenbauweise ist der Linearanschlag vorteilhafterweise an dem Querträger des Portals oder der Brücke angeordnet, was besonders kurze Fahrwege zum Verstellen der Taststiftposition ermöglicht. Außerdem steht das Messvolumen dieser Koordinatenmessgerätes vollständig zur Aufnahme eines Messobjektes zur Verfügung.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Tastkopf zumindest einen Messkraftgenerator auf, der in der Lage ist, eine Vorauslenkung des Taststiftes zu erzeugen.

Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, weil der Messkraftfaktor dazu verwendet werden kann, den Dreh-Schwenk-Mechanismus mit der Quelle für das externe Antriebsmoment zu verbinden, wie etwa der oben beschriebenen Zahnstange und/oder mit einem externen elektrischen Antrieb.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Dreh-Schwenk-Mechanismus lösbar an dem Tastkopf angeordnet.

Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den Dreh-Schwenk-Mechanismus alternativ zu herkömmlichen Taststiften oder Taststiftkombinationen an einem Tastkopf zu verwenden. Außerdem ist eine einfache und kostengünstige Nachrüstung von vorhandenen Koordinatenmessgeräten in dieser Ausgestaltung möglich.

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.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Koordinatenmessgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Tastkopfes mit einer Tastkopfsensorik und einem Messkraftgenerator,

Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Dreh-Schwenk-Mechanismus für das Koordinatenmessgerät aus Fig. 1 in einem seitlichen Querschnitt,

Fig. 4 - 8 den Dreh-Schwenk-Mechanismus aus Fig. 3 in verschiedenen Betriebspositionen.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Koordinatenmessgerätes in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt hier eine Basis 12, auf der ein Portal 14 in Längsrichtung verschieblich angeordnet ist. Die Bewegungsrichtung des Portals 14 relativ zu der Basis 12 wird üblicherweise als Y-Achse bezeichnet. Am oberen Querträger des Portals 14 ist ein Schlitten 16 angeordnet, der in Querrichtung verschieblich ist. Die Querrichtung wird üblicherweise als X-Achse bezeichnet. Der Schlitten 16 trägt eine Pinole 18, die in Z-Richtung, also senkrecht zu der Basis 12, verfahren werden kann. Mit den Bezugsziffern 20, 22, 24 sind Messeinrichtungen bezeichnet, anhand derer die Position des Portals 14, des Schlittens 16 und der Pinole 18 bestimmt werden können. Typischerweise handelt es sich bei den Messeinrichtungen 20, 22, 24 um Glasmaßstäbe, die mit Hilfe geeigneter Sensoren abgelesen werden.

Am unteren freien Ende der Pinole 18 ist ein Tastkopf 26 mit einem Taststift 28 angeordnet. Der Taststift 28 besitzt an seinem unteren freien Ende eine Tastkugel 29, die dazu dient, einen Messpunkt an einem Messobjekt 30 anzutasten. Mit Hilfe der

Messeinrichtungen 20, 22, 24 lässt sich die Position des Tastkopfes 26 innerhalb des Messvolumens beim Antasten des Messpunktes bestimmen. In Abhängigkeit davon kann man dann die Raumkoordinaten des angetasteten Messpunktes bestimmen.

Mit der Bezugsziffer 32 ist eine Auswerte- und Steuereinheit bezeichnet. Die Auswerte- und Steuereinheit 32 dient einerseits dazu, die motorischen Antriebe für die Bewegungen des Tastkopfes 26 entlang der drei Koordinatenachsen X, Y und Z anzusteuern. Außerdem liest die Auswerte- und Steuereinheit 32 die Messwerte aus den Messeinrichtungen 20, 22, 24 ein, und sie bestimmt in Abhängigkeit davon und in Abhängigkeit von den Auslenkungen des Taststiftes 28 die aktuellen Raumkoordinaten des Messpunktes und gegebenenfalls weitere geometrische Größen des Messobjektes 30. Mit der Bezugsziffer 34 ist ein Bedienpult bezeichnet, das optional vorgesehen sein kann, um den Tastkopf 26 manuell zu verfahren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist hier eine Zahnstange 36 an dem Querträger des Portals 14 befestigt. Die Zahnstange 36 ist so angeordnet, dass der Tastkopf 26 mit Hilfe der Pinole 18 in den Bereich der Zahnstange 36 verfahren werden kann, wie dies weiter unten anhand der Fig. 3 bis 8 näher erläutert wird. Alternativ zu einer Zahnstange könnte hier beispielsweise eine Reibfläche angeordnet sein, an der ein Reibrad gedreht werden kann. Des weiteren könnte hier in anderen Ausführungsbeispielen ein elektrischer Antrieb angeordnet sein, um ein externes Antriebsmoment zum Verstellen des Taststiftes 28 zu erzeugen. Außerdem könnte die Zahnstange 36 oder der elektrische Antrieb (hier nicht dargestellt) auch an einer anderen Stelle innerhalb des Messvolumens des Koordinatenmessgerätes 10 angeordnet sein, beispielsweise an einer der Portalsäulen und/oder an einem Taststiftmagazin, das hier der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt anhand einer vereinfachten, schematischen Darstellung die grundlegende Funktionsweise des Tastkopfes 26. Der Tastkopf 26 besitzt einen feststehenden Teil 38 und einen beweglichen Teil 40, die über zwei Blattfedern 42, 44 miteinander verbunden sind. Die Blattfedern 42, 44 bilden ein Federparallelogramm, das eine Bewegung des Teils 40 in Richtung des Pfeils 46 (und zurück) ermöglicht. Damit kann der

Taststift 28 um eine Distanz D aus seiner Ruhelage ausgelenkt werden. Bei der Bezugsziffer 28' ist der Tastkopf 28 in der ausgelenkten Position schematisch dargestellt.

Die Auslenkung des Taststiftes 28 relativ zu dem feststehenden Teil 38 kann die Folge einer Antastung des Messobjekts 30 an einem Messpunkt sein. Vorteilhafterweise wird die Auslenkung des Taststiftes bei der Bestimmung der Raumkoordinaten berücksichtigt. Darüber hinaus kann die Auslenkung des Taststiftes in bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Hilfe eines Messkraftgenerators erzeugt werden, wie nachfolgend näher erläutert ist.

An dem feststehenden Teil 38 und an dem beweglichen Teil 40 ist jeweils ein Schenkel 48, 50 angeordnet. Die Schenkel 48, 50 stehen parallel zu den Blattfedern 42, 44 und parallel zueinander. Zwischen den Schenkeln 48, 50 ist ein Sensor 52 (hier mit einer Skala 54 dargestellt) und ein Messkraftgenerator 56 angeordnet. Der Sensor 52 kann eine Tauchspule, ein Hall-Sensor, ein piezoresistiver Sensor oder ein anderer Sensor sein, mit dessen Hilfe die räumliche Auslenkung des Taststiftes 28 relativ zu dem feststehenden Teil 38 bestimmt werden kann. Der Messkraftgenerator 56 kann beispielsweise eine Tauchspule sein, mit deren Hilfe die beiden Schenkel 42, 50 gegeneinander gezogen oder auseinander gedrückt werden können.

In der vereinfachten Darstellung in Fig. 2 ermöglicht der Tastkopf 26 lediglich eine Auslenkung des Taststiftes in Richtung des Pfeils 46. Den einschlägigen Fachleuten ist allerdings bekannt, dass ein solcher Tastkopf typischerweise eine entsprechende Auslenkung in zwei weiteren, orthogonalen Raumrichtungen ermöglicht. Ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Tastkopf ist in der eingangs genannten DE 44 24 225 Al beschrieben, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen speziellen Tastkopf beschränkt und kann auch mit anderen messenden oder schaltenden Tastköpfen realisiert werden.

Den einschlägigen Fachleuten ist bekannt, dass ein Tastkopf der in Fig. 2 stark vereinfacht dargestellten Art in der Regel eine Aufnahme besitzt, an der der Taststift 28 auswechselbar befestigt ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird anstelle eines Taststiftes 28 ein Dreh- Schwenk-Mechanismus mit einem Taststift 28 in die Taststiftaufnahme des Tastkopfes 26 eingesetzt, so dass wahlweise der Dreh-Schwenk-Mechanismus oder ein herkömmlicher Taststift an dem Tastkopf 26 befestigt werden kann. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Dreh-Schwenk-Mechanismus wird nachfolgend anhand der Fig. 3 bis 8 näher beschrieben.

Der bevorzugte Dreh-Schwenk-Mechanismus ist in den Fig. 3 bis 8 in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet. Der Dreh-Schwenk-Mechanismus 60 besitzt an seinem oberen Ende einen Teller 62, der an die Taststiftaufnahme des Tastkopfes 26 angepasst ist. Es handelt sich hier um einen herkömmlichen Wechselteller, wie er bei auswechselbaren Taststiften üblicherweise verwendet wird. Der Wechselteller 62 ist an einem Grundkörper 64 befestigt. Der Grundkörper 64 bildet den feststehenden Teil des Dreh-Schwenk-Mechanismus 60. Er trägt an seinem unteren freien Ende ein erstes Zahnrad 66 mit einer radialen Außenverzahnung 67. Das Zahnrad 66 ist auf dem Grundkörper 64 um die Hochachse 68 des Dreh-Schwenk-Mechanismus 60 drehbar.

Der Grundkörper 64 besitzt hier einen innenliegenden Hohlraum, an dessen Grund eine Stange 70 befestigt ist, die sich vertikal nach unten erstreckt. Die Stange 70 besitzt an ihrem unteren freien Ende einen Teller 72, auf dem eine Schraubenfeder 74 abgestützt ist.

Konzentrisch zu der Stange 70 ist ein Rohr 76 angeordnet, das vertikal auf der Stange 70 verschieblich ist (siehe Fig. 4). Das Rohr 76 besitzt an seinem unteren Ende einen Konuskörper 78 und an seinem oberen Ende einen Doppelkonuskörper 80, die jeweils fest mit dem Rohr 76 verbunden sind.

Mit der Bezugsziffer 82 ist ein Achskörper bezeichnet, der konzentrisch zu dem Rohr 76 angeordnet ist. Der Achskörper 82 wird mit Hilfe der Feder 74 gegen das untere Ende des Grundkörpers 64 gedrückt. Zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen des Grundkörpers 64 und des Achskörpers 82 ist eine Kugelverzahnung 84 angeordnet. Die Kugelverzahnung 84 bildet eine erste Sperre, mit der der Achskörper 82 drehfest an dem Grundkörper 64 abgestützt ist. Die Kugelverzahnung 84 beinhaltet eine Vielzahl von ersten und zweiten Kugeln, wobei die ersten Kugeln in einer Ringnut am unteren freien Ende des Grundkörpers 64 angeordnet sind, während die zweiten Kugeln in einer entsprechenden Ringnut am oberen Ende des Achskörpers 82 angeordnet sind. Die Kugeln verrasten aufgrund der Federspannung der Feder 74 ineinander. Anstelle einer Kugel-Kugel-Verzahnung könnte auch eine Kugel- Rollen-Verzahnung, eine Hirth-Verzahnung oder ein anderer geeigneter Sperrmechanismus zur Anwendung kommen.

Der Achskörper 82 trägt an seinem oberen Ende (unterhalb der Kugelverzahnung 84) ein zweites Zahnrad 86 mit einer radialen Außenverzahnung 88. Das Zahnrad 86 ist zusammen mit dem Achskörper 82 um die Hochachse 68 herum drehbar, sobald die Kugelverzahnung 84 in der nachfolgend beschriebenen Weise gelöst ist. In der in Fig. 3 dargestellten Betriebssituation ist das Zahnrad 86 aufgrund der Kugelverzahnung 84 drehfest blockiert.

Der Achskörper 82 besitzt an seiner Mantelfläche unterhalb des Zahnrades 86 ein Lager, in dem eine Hohlwelle 90 drehbar gelagert ist. Die Hohlwelle 90 erstreckt sich orthogonal zu der Hochachse 68, und sie ist um eine Querachse 91 drehbar (Fig. 7). Auf der Hohlwelle 90 ist ein weiteres Zahnrad 92 mit einer radialen Außenverzahnung 94 angeordnet. Die Außenverzahnung 94 greift in eine axiale Verzahnung 96 ein, die auf der Unterseite des Zahnrades 86 ringförmig umlaufend angeordnet ist.

Ferner ist auf der Hohlwelle 90 ein weiterer Achskörper 98 angeordnet, der drehfest mit dem Zahnrad 92 verbunden ist. Der Achskörper 98 wird über eine weitere Kugelverzahnung 100 drehfest an der Mantelfläche des ersten Achskörpers 82 blockiert. Die Kugelverzahnung 100 bildet eine zweite Sperre, solange der Achskörper 98 mit

Hilfe der weiteren Feder 102 gegen den ersten Achskörper 82 gedrückt wird. Auch hier könnte anstelle einer Kugel-Kugel-Verzahnung eine Kugel-Rollen- oder Hirth- Verzahnung verwendet werden.

Die Außenverzahnung 94 des Zahnrades 92 erstreckt sich nicht über den gesamten Außenumfang des Zahnrades 92, sondern lediglich über etwa 270°. In dem Kreissegment des Zahnrades 92, in dem keine Außenverzahnung 94 vorhanden ist, ist der Taststift 28 in einer Taststifthalterung lösbar befestigt.

An der axialen Endfläche des Achskörpers 98, die der Mantelfläche des ersten Achskörpers 82 zugewandt ist, ist ein Hubstift 104 angeordnet (Fig. 6), dessen freies Ende auf der Konusfläche des Konuskörpers 78 abgestützt ist. Durch Anheben des Konuskörpers 78 lässt sich der Hubstift 104 nach außen drücken, wodurch die Kugelverzahnung 100 gelöst wird und die Drehbewegung des Zahnrades 92 ermöglicht wird.

In ähnlicher Weise wirkt der Doppelkonuskörper 80 am oberen Ende des Rohrs 76 mit zwei weiteren Hubstiften 106, 108 zusammen (Fig. 4). Die Hubstifte 106, 108 können federbelastet sein, um eine definierte Ruheposition einzustellen. Der Grundkörper 64 besitzt an seinem unteren freien Ende zwei Radialbohrungen, in denen jeweils einer der Hubstifte 106, 108 verschieblich angeordnet ist. Die Hubstifte 106, 108 liegen auf einer Ebene mit dem ersten Zahnrad 66. Der Hubstift 106 stützt sich auf der oberen Konusfläche des Doppelkonuskörpers 80 ab, während der Hubstift 108 an der unteren Konusfläche des Doppelkonuskörpers 80 anliegt. Wenn der Hubstift 106 in Richtung des Pfeils 110 (Fig. 4) gedrückt wird, drückt er das Rohr 76 mit Hilfe des Doppelkonuskörpers 80 gegen die Federkraft der Feder 74 nach unten. Da der Konuskörper 78 am unteren Ende des Rohrs 76 auf dem Achskörper 82 abgestützt ist, wird durch diese Bewegung des Rohrs 86 der gesamte Achskörper 82 einschließlich des zweiten Zahnrades 86 und des dritten Zahnrades 92 nach unten gedrückt. Diese Bewegung ist in Fig. 4 bei dem Pfeil 112 angedeutet. Durch die Bewegung des Achskörpers 82 in Richtung des Pfeils 112 wird die Sperre der ersten Kugelverzahnung 84

freigegeben In dieser Betπebsposition kann der Achskorper 82 einschließlich des daran blockierten Zahnrades 92 um die Hochachse 68 gedreht werden.

Wird hingegen der Hubstift 108 in Richtung des Pfeils 114 (Fig. 6) radial nach innen gedruckt, hebt er das Rohr 76 mit Hilfe des Doppelkonuskorpers 80 nach oben. Durch diese Bewegung wird der Konuskorper 78 nach oben angehoben, und er druckt den Hubstift 104 radial nach außen, wodurch die zweite Kugelverzahnung 100 freigegeben wird. In dieser Betπebsposition (Fig. 6) kann das Zahnrad 92 relativ zu dem Achskorper 82 verdreht werden.

Um die Hubstifte 106, 108 zu betätigen, besitzt das Zahnrad 66 eine radial innen liegende, exzentrische Ausnehmung 116. In der in Fig. 3 dargestellten Betriebsposition ist die Ausnehmung 116 so angeordnet, dass keiner der beiden Hubstifte 106, 108 in Richtung des Doppelkonuskorpers 80 vorgeschoben wird. Daher befindet sich das Rohr 76 mit dem Konuskorper 78 und dem Doppelkonuskorper 80 in seiner Ruhestellung. Beide Kugelverzahnungen 84, 100 sind eingerastet. Der Taststift 28 ist in einer definierten Position und Ausrichtung relativ zu dem Tastkopf (hier nicht dargestellt) fixiert.

Um nun den Taststift 28 zu verstellen, wird der Tastkopf 26 des Koordinatenmess- gerates 10 zunächst in den Bereich der Zahnstange 36 verfahren. Anschließend wird das Zahnrad 66 mit Hilfe der Messkraftgeneratoren 56 mit der Zahnstange 36 in Eingriff gebracht (Fig. 4). Indem man nun den Tastkopf 26 parallel zu der Zahnstange 36 (X-Richtung) verfahren wird, erzeugt man ein Antriebsmoment, das auf das Zahnrad 66 einwirkt. Je nach Verfahrπchtung des Tastkopfes 26 relativ zu der Zahnstange 36 wird das Zahnrad 66 im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. In der in Fig 4 dargestellten Betriebsposition „öffnet" sich die exzentrische Ausnehmung 116 aufgrund der Drehbewegung im Bereich des Hubstiftes 108. Im Bereich des Hubstiftes 106 "schließt" sich die Ausnehmung 116 hingegen, und der Hubstift 106 wird in Richtung des Pfeils 110 nach innen gedruckt Infolgedessen wird das Rohr 76 nach unten gedruckt, und es nimmt den Achskorper 82 gegen die Federkraft der Feder 74 mit Die erste Kugelverzahnung 84 ist nun freigegeben.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird der Tastkopf 26 als nächstes in Z-Richtung verfahren, um das zweite Zahnrad 86 in Eingriff mit der Zahnstange 36 zu bringen. Durch eine erneute Bewegung des Tastkopfes 26 entlang der X-Achse, und damit entlang der Zahnstange 36, wird der Achskörper 82 um die Hochachse 68 verdreht, was in Fig. 5 mit dem Pfeil 118 dargestellt ist. Sobald die gewünschte Drehposition des Taststiftes 28 um die Hochachse 68 erreicht ist, wird die Vorschubbewegung des Tastkopfes 26 relativ zu der Zahnstange 36 gestoppt. Das Zahnrad 86 wird mit Hilfe der Messkraftgeneratoren 56 aus dem Eingriff mit der Zahnstange 36 genommen. Anschließend wird die Pinole 18 mit dem Tastkopf 26 wieder in Z-Richtung verfahren, und das erste Zahnrad 66 wird erneut in Eingriff mit der Zahnstange 36 gebracht (Fig. 4). Durch eine entgegengesetzte Bewegung des Tastkopfes 26 entlang der Zahnstange 36 wird das Rohr 76 wieder freigegeben, und die Feder 74 drückt den Achskörper 82 in die Kugelverzahnung an dem Grundkörper 64. Die neu eingestellte Drehposition des Taststiftes 28 ist nun fixiert.

Das Verstellen des Taststiftes 28 um die zweite Drehachse 91 ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Auch hier wird zunächst das Zahnrad 66 in Eingriff an der Zahnstange 36 gebracht. Durch eine geeignete Vorschubbewegung des Tastkopfes 26 entlang der Zahnstange 36 wird das Zahnrad 66 so gedreht, dass der Hubstift 108 den Doppelkonuskörper 80 nach oben drückt. Hierdurch wird der Hubstift 104 am zweiten Achskörper 98 radial nach außen gedrückt (Pfeil 120). Die zweite Kugelverzahnung 100 wird freigegeben. Anschließend wird der Tastkopf 26 in Z-Richtung angehoben, um das zweite Zahnrad 86 in Eingriff mit der Zahnstange 36 zu bringen. Durch eine Bewegung des Tastkopfes 26 entlang der Zahnstange 36 wird ein Antriebsmoment erzeugt, das sich über die Verzahnungen 94, 96 auf das Zahnrad 92 überträgt. Infolge dessen wird der Taststift 28 um die Querachse 91 gedreht, was in Fig. 7 bei dem Doppelpfeil 122 angedeutet ist.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Länge des Hubstiftes 104 und der Konuswinkel des Konuskörpers 78 so dimensioniert, dass die Kugelverzahnung 100 nicht vollständig gelöst wird, sondern ein minimaler Resteingriff bestehen bleibt. Auf diese Weise wird ein Bremsmoment erzeugt, das verhindert, dass der Taststift 28 beim

Lösen des Zahnrades 86 von der Zahnstange 36 aufgrund der Schwerkraft zurückgedreht wird. Die einschlägigen Fachleute werden erkennen, dass abweichend hiervon auch andere Realisierungen möglich sind, um ein entsprechendes Bremsmoment zu erzeugen, beispielsweise mit Hilfe eines Elektromagneten und/oder eines Reibkörpers, der bei gelöster Kugelverzahnung 100 an dem Zahnrad 92 anliegt.

Durch Zurückstellen des ersten Zahnrades 66 wird der Hubstift 108 wieder in seine Ruheposition gebracht, und die Kugelverzahnung 100 sperrt den Taststift 28 wieder.

Fig. 8 zeigt eine Variante, mit deren Hilfe die jeweilige Position des Taststiftes 28 relativ zu dem Tastkopf 26 bestimmt werden kann. Zur Positionsbestimmung dienen hier zwei Excenterscheiben 124, 126. Die erste Excenterscheibe 124 ist drehfest mit dem Achskörper 82 verbunden und konzentrisch zu dem Achskörper 82 angeordnet, so dass sich am Außenumfang der Excenterscheibe 124 die Drehwinkelposition des Achskörpers 82 um die Hochachse 68 bestimmen lässt. Die zweite Excenterscheibe 126 ist drehfest mit dem zweiten Zahnrad 86 verbunden und so angeordnet, dass sich die Drehwinkelposition des Zahnrades 86 um die Hochachse 68 anhand der Excenterscheibe 126 bestimmen lässt. Um nun die Raumposition des Taststiftes 28 zu bestimmen, wird der Tastkopf 26 so an die Zahnstange 36 (oder einen anderen definierten Referenzmesspunkt) verfahren, dass die Excenterscheibe 26 die Zahnstange 36 berührt. Mit Hilfe der Tastkopfsensorik 52 lässt sich dann die Drehwinkelposition des Zahnrades 86 bestimmen. Anschließend wird der Tastkopf 26 so verfahren, dass die Excenterscheibe 124 an der Zahnstange 36 (oder einem anderen definierten Referenzmesspunkt) antastet. Mit Hilfe der Tastkopfsensorik 52 wird die Drehwinkelposition des Achskörpers 82 bestimmt. Da die Drehwinkelposition des Zahnrades 86 in diesem Ausführungsbeispiel die Summe der Drehbewegungen um die Hochachse 68 und die Querachse 91 repräsentiert, lässt sich aus der Differenz der Drehwinkelpositionen der beiden Excenterscheiben 124, 126 die Drehwinkelposition des Taststiftes 28 um die Querachse 91 bestimmen. Alternativ hierzu könnte die Drehwinkelposition des Taststiftes 28 auch auf andere Weise bestimmt werden, beispielsweise mit Hilfe von Inkrementalgebern, die im Bereich des Zahnrades 92 und im Bereich des Achskörpers 82 angeordnet sind.

Eine weitere Abwandlung der dargestellten Ausführungsbeispiele besteht darin, dass das Antriebsmoment für die Verstellung des Taststiftes 28 nicht mit Hilfe der Zahnstange 36 und einer entsprechenden Vorschubbewegung des Tastkopfes 26 entlang der Zahnstange 36 erzeugt wird. Beispielsweise könnte ein Antriebsmoment mit Hilfe eines elektrischen Motors direkt auf die Zahnräder 66, 86 aufgebracht werden. Vorzugsweise wäre ein solcher Antriebsmotor (hier nicht dargestellt) ebenfalls im Bereich des Querträgers des Portals 14 angeordnet.

In allen bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen bildet das Zahnrad 86 ein Getriebe, an dessen Antriebsseite (Zugang über die Außenverzahnung 94) ein Antriebsmoment zum Verstellen des Taststiftes 28 eingeleitet werden kann. Je nachdem, welche Drehachse der Taststift 28 verstellen soll, wirkt das Zahnrad 86 mit dem Zahnrad 92 zusammen, um das Antriebsmoment auf den Taststift 28 zu übertragen. Die Kugelverzahnungen 84, 100 bilden einen Sperrmechanismus, mit dessen Hilfe der Taststift 28 freigegeben oder drehfest blockiert werden kann. Das Zahnrad 66 bildet zusammen mit den Hubstiften 104 - 108 und zusammen mit dem Rohr 76 und den Konuskörpern 78, 80 einen Betätiger, mit dessen Hilfe der Sperrmechanismus wahlweise von einer Schließposition in die Freigabeposition gebracht werden kann. Der gesamte Dreh-Schwenk-Mechanismus 60 kommt ohne integrierten Antrieb aus, weshalb der Dreh-Schwenk-Mechanismus 60 sehr leicht konstruiert werden kann und daher als Ganzes in die Taststiftaufnahme eines Tastkopfes 26 eingewechselt werden kann. Die passiven Drehachsen 68, 91 sitzen zwischen dem Taststift 28 und der zentralen Tastkopfsensorik, weshalb von allen Vorteilen einer zentralen Tastkopf- sensorik Gebrauch gemacht werden kann. Insbesondere können vorhandene, komplexe Tastköpfe ohne Modifikationen mit dem neuen Dreh-Schwenk-Mechanismus 60 verwendet werden. Es versteht sich, dass lediglich eine Anpassung in der entsprechenden Auswertesoftware erforderlich ist, um die jeweilige Stellposition des Taststiftes 28 relativ zu dem Tastkopf 26 zu berücksichtigen. Durch die zentrale Tastkopfsensorik und die bevorzugte zentrale Position für die Einleitung des Antriebsmoments wird das zur Verfügung stehende Messvolumen kaum beeinträchtigt. Vorteilhafterweise wird die Zahnstange 36 (oder ein anderer Antriebsmechanismus

zum Erzeugen des Antriebsmoments) im Bereich der oberen Endlage des Tastkopfes 26 entlang der Z-Achse angeordnet, um das Messvolumen weitgehend freizuhalten.