DE10040756C2 - Taststifte mit gelöteten Aufnahmen und Antastformelementen - Google Patents

Description

Bei Koordinatenmessgeräten hat sich die traditionelle Antaststrategie der Einzelpunktantastung in ein kontinuierliches Scannen gewandelt. Dabei werden Hunderte und Tausende von Antastpunkten aufgenommen und durch die Software der Maschinenhersteller in Istgeometrien umgerechnet. Es wird allgemein beschrieben, dass damit schnelles Erfassen von Formelementen für alle prismatischen Werkstücke mit Ebenen, Kreisen, Zylindern, Kegeln und Kugeln möglich geworden ist. Ebenfalls werden bekannte und unbekannte Konturen schneller und mit höherer Genauigkeit er­ fasst. (Quelle: Zeiss-Innovation 2" Ausgabe 2000, Seite 8 bis 9)

Bei dieser neuen Technologie spielen nicht nur der Maschinenaufbau und die Tastsysteme eine ent­ scheidende Rolle, sondern auch die Taststifte. (Quelle: "Fertigungsmesstechnik", Handbuch für Industrie und Wissenschaft, Springer Verlag, Ausgabe 1984, Seite 286 bis 289).

Die Schriften DE 30 46 848 C2 und DE 87 11 221 U1 geben an, dass die Taststifte aus unter­ schiedlichen Materialien bestehen, meistens aus einem Antastformelement, einem Schaft und einer Aufnahme zusammengefügt sind.

Damit die neuen Antastverfahren voll genutzt werden können müssen reproduzierbare, gleich­ bleibende, definierte Bedingungen bei jedem Antastpunkt sichergestellt sein. Die kartesische, vektorielle und dynamische Durchbiegung eines Taststiftes, die das Antastverfahren ungenau macht, muss rechnerisch korrigiert werden (Quelle: "Fertigungsmesstechnik", Handbuch für Industrie und Wissenschaft, Springer Verlag, Ausgabe 1984, Seite 309, unterer Abschnitt).

Die Durchbiegung eines Taststiftes wird bestimmt durch die Auswahl der Materialien und durch die Fügetechnik, die bei der Montage der Einzelteile zu einem fertigen Taststift eingesetzt wird. Die Materialien der Einzelteile sind auf eine möglichst geringe Durchbiegung des Taststiftes abgestimmt, die Fügetechnik bisher noch nicht.

In der Vergangenheit wurden beim Fügen der Einzelteile unterschiedliche Kleber verwendet, da die für geringe Durchbiegung ausgesuchten Materialien keine andere Fügetechnik zugelassen haben.

Folglich ist es angesichts der vorangegangenen Beschreibungen die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung einen Taststift mit solchen Fügestellen zu schaffen, die eine geringe Restelastizität haben und damit eine geringe Durchbiegung zulassen.

Aus der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen sind die Neuerungen gegenüber herkömmlichen Taststiften deutlich erkennbar.

Als ein Ergebnis längerer Recherchen und Untersuchungen wurden zwei Verfahren der Fügetechnik gefunden, die es ermöglichen überharte Werkstoffe auf nichtmetallischer Basis mit Metallen zu ver­ binden.

Die Verbindung wird durch den Einsatz von Aktivloten in Hochvakuum - und/oder Schutzgasöfen hergestellt. Dazu muss ein Vakuum mit 10^-5 mbar erzeugt werden, um die bei den eingesetzten Materialien bei 950° üblichen Oxydationen zu verhindern.

Eine weitere Schwierigkeit war es, die aus dem Lot austretenden Bindemittel sauber zu verbrennen bevor es zu einem Niederschlag auf den extrem genauen Antastformelementen kommen kann.

Es wurde in langwierigen Testreihen der passende Temperaturverlauf der Lötung ermittelt. Die Entbinderung erfolgt bei niedrigerer Temperatur als der Lötvorgang. Außerdem wird die Stabilität der Fügestellen durch eine möglichst spannungsfreie Verbindung wesentlich verbessert.

Folglich wurden auch die Abkühlungstemperaturen untersucht und für den Lötvorgang optimal eingestellt. Somit wird sichergestellt, dass der Lötvorgang im Vakuum - und/oder unter Schutzgas die gewünschte Verbindung herstellt.

Durch Zugversuche am kompletten Taststift wurde bewiesen, dass die neue Fügetechnik und damit der Taststift insgesamt eine wesentlich höhere Abreiskraft gegenüber der Klebetechnik hat und in Biegeversuchen mit definierter Antastkraft weit aus weniger Restelastizität gegenüber der Klebetechnik aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Darin zeigen

Fig. 1 die Darstellung eines erfindungsgemäßen Taststiftes

Fig. 2 eine Schnittansicht des Taststiftes in Fig. 1

Fig. 3 die neu konstruierten Fügestellen zum Verbinden der Aufnahme (1) mit dem Schaft (2) und dem Antastformelement (3) mit dem Schaft (2).

Zur besseren Führung des Schaftes und zur gleichmäßigeren Ausführung der Lötkammer (b) wird in die Aufnahme (1) eine Stufenbohrung eingebracht. Am Schaft ist ein Zapfen angebracht (a).

Am oberen Ende des Schaftes (2) wird die Geometrie des Antastformelementes (3) eingebracht (c) und dient als Kammer zur Aufnahme des Lotes. Der Spalt, der zur Aufnahme des Lotes erforderlich ist entsteht durch eine abgeänderte Form des Antastformelementes, im Beispiel als eine Kugel dar­ gestellt.

Claims (1)

1. Taststift für Koordinatenmessgeräte, bestehend aus einem Aufnahme­ körper (1) einem Schaft (2) und einem Antastelement (3), bei dem der Aufnahmekörper (1) und das Antastelement (3) mit dem Schaft (2) mittels eines Lotes verbunden sind, bei dem der Aufnahmekörper (1) eine Stufenbohrung besitzt, die im unteren Teil (a) Führungsfunktion für einen Zapfen an einem Ende des Schaftes und im oberen Teil (b) eine Kammer zur Aufnahme des Lotes hat und bei dem der Schaft (2) an seinem anderen Ende im oberen Teil (c) eine an die Löttechnik angepasste Negativform des Antastelementes (3) zur Aufnahme des Lotes hat.