DD226367A1 - Anordnung zur erhoehung der steifigkeit von tastkoepfen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhoehung der Steifigkeit an Tastkoepfen mit dem Ziel, die Messgenauigkeit bei Koordinatenmessgeraeten zu erhoehen. Aufgabe ist es, ab einem bestimmten Auslenkungsweg eines federgelagerten Tasterstiftes die Federsteife des Federfuehrungssystems zu erhoehen. Bei den Tastkoepfen ist eine, einen oder mehrere Tasterstifte tragende Tasteraufnahme vorgesehen, welche in einem Blatt- oder Biegestabfedersystem auslenkbar gelagert ist. Kinematisch zu den Blatt- oder Biegestabfedern des Federsystems sind mechanische oder elektrische Mittel vorgesehen, die eine wesentlich hoehere Federkonstante oder -steife als die Federsysteme besitzen und die erst ab einem bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Verschiebeweg der federgelagerten Tasteraufnahme mit dieser in Wirkverbindung stehen. Fig. 1
Description
Die Erfindung "betrifft eine Anordnung zur Erhöhung der Steifigkeit τοη Tastkopfen, insbesondere zur Erzielung eines "bestimmten Kraft-Weg-Verhaltens der Tastköpfe.für Koordinatenmeßgeräte.
Für die Wegmessung an Koordinatenmeßgeräten sind verschiedene technische Lösungen "bekannt· So ist in der DE-AS 2 242 355 ein elektronischer Mehrkoordinatentaster beschrieben, der in einem Gehäuse ein torsionssteifes, spiel- und reibungsfreies Blattfeder-Geradführungssystem "besitzt, welches ein räumliches Koordinatensystem "bildet und an welchem ein das Meßobjekt antastender Taststift angeordnet ist« Dieser Taster umfaßt ferner Weg- und Kraftgeber und ein motorisch fein-Terstellbares Präzisionsgesperre.
Ein Nachteil dieses Tasters besteht darin, daß durch die Vorzugsrichtungen des Blattfedersystems sich in Abhängigkeit γόη der Antastrichtung am Meßobjekt unterschiedliche Durchbiegungen der Blattfedern ergeben und
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damit auch unterschiedliche Meßkräfte· Ein bestimmtes, evtl. einstellbares Weg-Kraft-YerJialten des Tasters, um Auswirkungen von Schwingungen am Meßgerät auszuschließen, ist nicht realisierbar.
Auch die in der DD-PS 150 111 beschriebene Einrichtung zur Weg-Kraft-Koordinierung an Antastsystemen beseitigt diesen Nachteil nicht» In dieser Einrichtung sind Mittel für eine programmierbare Yorauslenkung und Dämpfung der Führungssysteme des Taststiftes Torgesehen.
Richtungsunabhängig in einer Ebene arbeitet der in der DD-PS 141 197 beschriebene Koordinatentastkopf, bei welchem ein torsionssteifes Biegestabfedersystem mit Tasteraufnahme und Taststift vorgesehen ist. Nachteilig ist auch hierbei die Störanfälligkeit des Tastkopfes gegenüber Schwingungen, welche sich insbesondere dann auf die Antastgenauigkeit schädlich auswirken, wenn mit geringen Federsteifen des Biegestabfedersystems und kleinen Antastkräften gearbeitet werden muß. Durch die geringe Federsteife wird der Tastkopf sehr schwingungsempfindlich, und es müssen an das mit diesem Tastkopf bestückte Meßgerät im Bezug auf die Steuerung des Anfahrens und Bremsens der Schlitten hohe Anforderungen gestellt werden.
Es ist das Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Meßgenauigkeit der mit Tastköpfen ausgerüsteten Koordinatenmeßgeräte zu erhöhen.
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Wesen der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu gründe, eine Anordnung zur Erhöhung der Steifigkeit an Tastköpfen zu schaffen, die es gestattet, ab einem bestimmten Terschiebe- oder Auslenkungsweg einer federgelagerten Tasteraufnahme die Federsteife eines Federführungssystems wesentlich zu erhöhen·
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung zur Erhöhung der Steifigkeit von Tastköpfen, bei denen eine, einen oder mehrere Tasterstifte tragende Tasteraufnahme in Blatt- oder Biegestabf-edersystemen in einer oder mehreren Koordinaten auslenkbar gelagert ist, wobei für die Bewegung in einer jeden Koordinate ein Federsystem vorgesehen ist, dadurch gelöst, daß, kinematisch in Reihe zu den Blatt- oder Biegestabfedern eines oder eines jeden Federsystems geschaltet, mechanische oder elektrische Mittel vorgesehen sind, die eine wesentlich höhere Federkonstante oder -steife als die Blatt-oder Biegestabfedern besitzen und die erst ab einem bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Terschiebeweg der federgelagerten Tasteraufnahme mit dieser in Wirkverbindung stehen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn mechanische federnde Mittel in Form von Blattfedern oder Federstäbe vorgesehen sind, die mit einer, die einen Enden der Blattfern oder Federstäbe aufnehmenden Platte verbunden sind.
Bei Anwendung von Biegestäben ist es vorteilhaft, daß mechanische, federnde, rohrförmige Mittel koaxial*zu mindestens einer der Biegestabfedern an der Tasteraufnahme fest angeordnet sind, und daß an der, die einen
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Enden der Biegestabfedern aufnehmenden Platte eic die betreffende Biegestabfeder umfassender, in das offene rohrförmige Mittel mit Spiel hineinragender Zapfen angeordnet ist·
Es ist ferner Torteilliaft, daß ein Tauchspulensystem vorgesehen ist, dessen Spule an der Tasteraufnähme und dessen Anker an der, die Blattfedern aufnehmenden Platte oder umgekehrt angeordnet sind·
Ss ist.ein Torteil, daß durch diese Anordnung die Federsteife der Blatt- oder Biegestabfedersysteme in Tastkopf en ab einer bestimmten Auslenkung einer Tasteraufnahme bzw. des Taststiftes erhöht werden kann, wodurch die Schwingungsempfindlichkeit des Tastkopfes und auch die Anforderungen an die Bewegungssteuerung für den Tastkopf -verringert werden können»
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen
Fig· 1 ein Blattfedersystem,
Fig. 2 ein Biegestabfedersystem,
Fig· 3 ein Blattfedersystem mit Tauchspulensystem und
Fig. 4 den Federkennlinienverlauf einer Anordnung·
-Bei der Anordnung zur Erhöhung der Steifigkeit von Tastköpfen nach Fig. 1 ist eine Tasteraufnahme 1 in Blattfedern 2; 3 eines Blattfedersystems, in der ein oder mehrere Tasterstifte 4 angeordnet sind, gelagert. Dabei sind die Blattfedern 2; 3 mit ihrem einen Ende in einer am Tastkopfgehäuse 5 befestigten Platte β und mit ihrem anderen Ende an der Tasteraufnahme 1 befestigt·
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Kinematisch, zu den Blattfedern 2; 3 in Reihe geschaltet sind mechanische Mittel 7; 8 in Form von Blattfedern oder Federstaben an der Platte 6 angeordnet· Das freie federnde Ende 9; 10 dieser Mittel 7; 8 ist durch einen Luftspalt 11; 12 von der nicht ausgelenkten Tasteraufnahme 1 getrennt, v/elcher vorzugsweise einstellbar ist·
Bei der in Fig· 2 dargestellten Anordnung sind in der Platte 6 die einen Enden von Biegestabfedern 14; 15 befestigt« An den anderen, in der Ebene auslenkbaren Enden der Biegestabfedern 14; 15 ist die Tasteraufnahme befestigt, an der koaxial zu mindestens einer Biegestabfeder 14 ein rohrförmiges federndes Mittel 16 befestigt ist, in dessen offenes Ende ein an der Platte angeordneter Zapfen 17 mit Spiel hineinragt,
Fig. 3 zeigt ein Blattfedersystem, bei welchem an der Tasteraufnahme 1 eine Spule 18 und an der Platte 6 ein Anker 19 angeordnet sind* Eine gleichwertige Lösung ergibt sich auch, wenn die Spule 18 an der Platte 6 und der Anker 19 an der Tasteraufnahme 1 angeordnet sind· Sind bei der Anordnung Biegestabfedern vorhanden, so kann auch ein flächenmäßig wirkendes elektromagnetisches System (nicht dargestellt) aus einer Spule und einer Platte vorgesehen sein.
Zur Vermeidung von harten Stoßen bei Berührung der Tasteraufnahme 1 mit den mechanischen Mitteln 7j 8 * bzw· des rohrförmigen Mittels 16 mit dem Zapfen 17 ist an mindestens einem der sich berührenden Teile eine elastische, dämpfende Schicht 20 vorgesehen.
Bei Mehrkoordinatentastköpfen ist meistens für jede Koordinate ein Federsystem vorhanden. In diesem Falle
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1st für jedes dieser Federsysteme ein mechanisches elektrisches oder auch pneumatisches Mittel höherer Federkonstante oder -steife vorzusehen.
Aus dem in Figo 4 dargestellten Kennlinienverlauf ist die prinzipielle Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung zu erkennen· Innerhalb des flach verlaufenden Bereiches I, der dem Blatt- oder Biegestabfedersystem zuzuordnen ist, liegt bei der Taststiftauslenkung s^ der Ort für die Meßwertübernahmeο Der Bereich II der Kennlinie wird durch die mechanischen oder elektrischen Mittel realisiert, welche nach einem bestimmten Weg s« (Auslenkung) der Tasteraufnähme 1 in Wirkung treten· Sine Auslenkung s-, der Tasteraufnahme mit dem Tasterstift 4 wird bei Anfahr- und Bremsvorgängen am Meßgerät nicht erreicht, sondern nur beim Antastvorgang am Meßobjekt· Bei Erreichen des Bereiches II wird der Tastkopf vom Meßobjekt zurückgeführt·
Bei der Anordnung nach Fig· 3 wird bei Erreichen einer Auslenkung S^ die Spule 18 des Tauchspulensystems abgeschaltet, so daß bei der Antastung des Meßobjektes das Blatt- oder Biegestabfedersystem im Bereich I der Kennlinie nach Fig· 4 wirkt und dann die Meßwertübernahme erfolgt·
Claims (4)
1· Anordnung zur Erhöhung der Steifigkeit von Tastköpfen, bei denen eine, einen oder mehrere Tasterstifte tragende Tasteraufnahme in Blatt- oder Biegestabfedersystemen in einer oder mehreren Koordinaten auslenk"bar gelagert ist, wobei für die Bewegung in einer jeden Koordinate ein Federsystem vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß, kinematisch in Heihe zu den Blatt- oder Biegestabfedern eines oder eines jeden Pedersystems geschaltet, mechanische oder elektrische Mittel vorgesehen sind, die eine wesentlich höhere Federkonstante oder -steife als die Blattoder Biegestabfedern besitzen und die erst ab einem bestimmten, vorzugsweise einstellbaren Terschiebeweg der federgelagerten Tasteraufnahme mit dieser in Wirkverbindung stehen.
2« Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische federnde Mittel in Form von Blattfedern oder Federstäbe vorgesehen sind, die mit einer, die einen Enden der Blattfedern oder Federstäbe aufnehmenden Platte verbunden sind.
3· Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische, federnde, rohrförmige Mittel koaxial zu mindestens einer der Biegestabfedern an der Tasteraufnahme fest angeordnet sind, und daß an der, die einen Enden der Biegestabfedern aufnehmenden Platte ein die betreffende Biegestabfeder umfassender, in das offene rohrförmige Mittel mit Spiel hineinragender Zapfen angeordnet ist·
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tauchspulensystem vorgesehen ist, dessen Spule an der Tasteraufnahme und dessen Anker an der, die Blattfedern aufnehmenden Platte oder umgekehrt angeordnet sind·
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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