DE102008038134A1 - Tastkopf - Google Patents

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DE102008038134A1
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Heinz-Eckhard Dr. Habermehl
Armin Konrad
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Hexagon Metrology GmbH
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Hexagon Metrology GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tastkopf vom messenden Typ für ein Koordinatenmessgerät mit drei senkrecht aufeinander stehenden Bewegungsachsen in Form einer X-, einer Y- und einer Z-Schaukel, wobei die X-/Y-Schaukel mit zwei als Federparallelogramme aufgebauten, senkrecht aufeinander stehenden linearen Bewegungsachsen ausgebildet ist und die Z-Schaukel durch zwei konzentrische, axial beabstandete Membranen, die durch einen Stift in ihrer Mitte verbunden sind, gebildet ist, wobei in dem Tastkopf ein Raum für die Z-Schaukel festgelegt ist, und bei dem wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung (29, 30, 31) in dem für die Z-Schaukel festgelegten Raum angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tastkopf vom messenden Typ.
  • In der Koordinatenmesstechnik sind gemäß dem Stand der Technik Tastköpfe bekannt, die im Wesentlichen nach zwei Prinzipien funktionieren.
  • Die so genannten schaltenden Tastköpfe bestehen aus einem festen Teil, das mit einer beweglichen Tragstruktur verbunden ist, und aus einem relativ zu dem festen Teil beweglichen Teil, an dem fest oder lösbar fest ein Taststift befestigt ist, der seinerseits ein Antastelement, wie zum Beispiel eine Tastkugel, trägt. Die bewegliche Tragstruktur spannt mit Hilfe von Längenmesssystemen und/oder Winkelge bern ein Koordinatensystem auf und bewegt den Tastkopf in Richtung auf ein zu messendes Werkstück so lange, bis das Antastelement des Taststiftes mit der Werkstückoberfläche in Berührung kommt. Durch geeignete Sensoren wird diese Berührung in ein elektrisches Signal umgewandelt, das seinerseits die Ablesung der Längenmesssysteme oder Winkelgeber auslöst, mit deren Hilfe die Position der Antastkugel zum Zeitpunkt der Werkstückberührung im Koordinatensystem der Tragstruktur festgehalten wird.
  • Bei den zum Stand der Technik ( DE 10 2004 010 083 A1 ) gehörenden so genannten messenden Tastköpfen ist das bewegliche Teil des Tastkopfes über Führungen so mit dem festen Teil verbunden, dass es seinerseits mit Hilfe von Wegmesssensoren ein eigenes Koordinatensystem aufspannt. Durch geeignete Rückstellkräfte wird das bewegliche Teil des Tastkopfes in einer Ruhestellung gehalten, aus der es bei Berührung des Antastelementes des Taststiftes mit der Werkstückoberfläche ausgelenkt wird, wobei der Betrag und die Richtung der Auslenkung im Koordinatensystem des Tastkopfes von den Wegmesssensoren gemessen wird. Üblicherweise ist für jede der Koordinaten ein eigenes Wegmesssystem vorgesehen.
  • Aus der DE 10 2004 010 083 A1 ist ein messender Tastkopf bekannt, bei dem die Führungen des beweglichen Teils als drei aufeinander senkrecht stehende Geradführungen ausgebildet sind, wobei diese Geradführungen als Federparallelogramme mit Blattfedern ausgebildet sind. Dieser Tastkopf baut verhältnismäßig groß. Wegen der bei langen Taststiften auftretenden hohen Dreh- und Biegemomente darf die Basisbreite der Parallelführungsbleche eine gewisse Größe nicht unterschreiten, weil sonst unerwünschte elastische und nichtelastische Verformungen in den Blechen auftreten, die die Geradführung beeinträchtigen. Dies führt zu Messfehlern, da nur ein Teil der Bewegung des beweglichen Teils des Tastkopfes von den Wegmesssensoren erfasst wird. Bei Tastköpfen mit zylindrischem Außengehäuse, wie es für kleine Tastköpfe üblich ist, wird diese Grenze zuerst bei der Parallelführung erreicht, die die Bewegung in Richtung der Zylinderachse betrifft.
  • Aus der Literatur sind verschiedene Vorschläge bekannt, wie dieses Problem gelöst werden kann.
  • In der WO 02/061378 A1 ist ein Tastkopf beschrieben, bei dem die Bewegung des beweglichen Teils des Tastkopfes relativ zum festen Teil in allen drei Koordinaten mit einem einzigen kapazitiven Sensor erfasst wird. Dadurch, dass die Bewegungen des beweglichen Teils des Tastkopfes in allen Koordinaten mit einem einzigen Sensor erfasst werden, ist es nicht möglich, dass in der Querelastizität eines Führungsparallelogrammes ein Teil der Bewegung "verschwindet", der durch den für diese Richtung zuständigen Wegsensor eines anderen Führungsparallelogrammes nicht erfasst wird und so zu Messfehlern führt und deshalb eine kleine Baugröße des Tastkopfes verhindert. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Kalibrierung der Wegmesseinrichtung aufgrund von Nichtlinearitäten des kapazitiven Sensors sehr aufwendig ist. Außerdem sind kapazitive Messeinrichtungen starken Temperaturabhängigkeiten unterworfen, die ebenfalls aufwendig kompensiert werden müssen.
  • Zum Stand der Technik ( EP 1 505 362 A1 ) gehört darüber hinaus ein Tastkopf, bei dem das bewegliche Teil durch zwei kreisförmige Membranfedern, die voneinander beabstandet konzentrisch angeordnet sind, geführt ist. Eine Querbewegung des beweglichen Teils des Tastkopfes wird dadurch er möglicht, dass eine der beiden Membranfedern spiralförmig geschlitzt ist. Bei einer Querbewegung des beweglichen Teils, die senkrecht auf der gemeinsamen Symmetrieachse der beiden kreisförmigen Membranfedern steht, kippt das bewegliche Teil um einen Drehpunkt. Als Wegmesseinrichtung dient ein optisches System, das alle Bewegungen des beweglichen Teiles erfasst. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass eine transversale Bewegung senkrecht zur Symmetrieachse durch eine Kippbewegung realisiert ist. Der Kippwinkel hängt bei gleicher Auslenkung des Antastelementes des Taststiftes von seiner Länge ab. Je länger der Taststift, desto kleiner wird der Kippwinkel, der aber als Weginformation von dem optischen Wegmesssystem verarbeitet wird. Dies führt mit zunehmender Länge des Taststiftes zu einer abnehmenden Empfindlichkeit des Tastkopfes für seitliche Antastungen.
  • Weiterhin gehört zum Stand der Technik
  • ( EP 1 478 898 A1 ) ein Tastkopf, bei dem das bewegliche Teil durch Membranfedern in axialer Richtung (Z-Richtung) geführt wird. Bewegungen in der X-/Y-Ebene werden als Kippbewegungen um den Schwerpunkt ausgeführt, was die oben genannten Nachteile bei langen Tastern mit sich bringt.
  • Alle diese Lösungen erfordern zusätzliche aufwendige Kalibrierverfahren und Koordinatentransformationen, um die Eigenschaften bekannter Tastköpfe mit kartesischer Kinematik abzubilden.
  • Das der Erfindung zu Grunde liegende technische Problem besteht darin, einen Tastkopf vom messenden Typ anzugeben, der eine kartesische Kinematik aufweist, der sehr klein baut und hinsichtlich der Bedienung bekannten kartesischen Tastköpfen gleicht.
  • Dieses technische Problem wird durch einen Tastkopf mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Dadurch, dass der erfindungsgemäße Tastkopf vom messenden Typ mit drei senkrecht aufeinander stehenden Bewegungsachsen in Form einer X-, einer Y- und einer Z-Schaukel ausgebildet ist, wobei die X-/Y-Schaukel zwei als Federparallelogramme aufgebaute, senkrecht aufeinander stehende lineare Bewegungsachsen aufweist, und die Z-Schaukel durch zwei konzentrische, axial beabstandete Membranen, die durch einen Stift in ihrer Mitte verbunden sind, gebildet ist, wobei in dem Tastkopf ein Raum für die Z-Schaukel festgelegt ist, und dadurch, dass wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung in dem für die Z-Schaukel festgelegten Raum angeordnet ist, kann der erfindungsgemäße Tastkopf sehr klein gebaut werden und weist trotzdem eine kartesische Kinematik auf. Dadurch, dass die wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung in dem ohnehin von der Z-Schaukel beanspruchten Raum angeordnet ist, wird für die Dämpfungsvorrichtung kein zusätzlicher Raum benötigt, und die Baugröße des Tastkopfes verändert sich nicht durch die Dämpfungsvorrichtung.
  • Der erfindungsgemäße Tastkopf zeichnet sich besonders bei der Nutzung von langen Tastern aus, da durch den Aufbau mit einem kartesischen Koordinatensystem auch mit langen Tastern eine hohe Messgenauigkeit erzielt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung in der Z-Achse in Verlängerung des Stiftes, der die Membranen verbindet, angeordnet. Hierdurch kann die Dämpfungsvorrichtung Platz sparend innerhalb des Tastkopfes angeordnet werden, was zur Lösung der Aufgabe, einen klein bauenden Tastkopf anzugeben, erheblich beiträgt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, weist der Tastkopf eine Halterung auf, an der die zwei Membranen der dritten Bewegungsachse festgelegt sind. Diese Halterung kann vorteilhaft als Käfig ausgebildet sein, um das Gewicht des Tastkopfes möglichst gering zu halten. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Halterung als eine in Richtung der ersten beiden Bewegungsachsen (X-/Y-Richtung) bewegliche Halterung ausgebildet. Das bedeutet, dass die dritte durch die Membranen gebildete Bewegungsachse die Bewegungen in X- und Y-Richtung mitmacht.
  • Sind die Parallelschaukeln als Schaukeln in X- und Y-Richtung ausgeführt, so führt der Stift eine Hubbewegung in Z-Richtung aus. Am von den X- und Y-Federparallelogrammen entfernten Ende des Stiftes ist eine Plattform angeordnet, an der drei kinematische Elemente angeordnet sind, die passend zu drei kinematischen Gegenelementen ausgebildet sind, die auf einer weiteren Plattform, der Taststiftaufnahme, angeordnet sind, die ihrerseits lösbar fest mit den Taststiften zur Antastung von Werkstücken verbindbar ist.
  • Vorteilhaft ist die wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung innerhalb eines von der Halterung der Membranen begrenzten Raumes angeordnet. Die Halterung begrenzt den Raum der Z-Schaukel und es ist hierdurch ein kleiner Aufbau des erfindungsgemäßen Tastkopfes gewährleistet, da durch die Dämpfungsvorrichtung der Tastkopf in seinem Aufbau nicht vergrößert wird.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind die beiden als Federparallelogramme ausgebildeten Bewegungsachsen ineinandergeschachtelt angeordnet, um ebenfalls eine kleine Bauweise des Tastkopfes zu gewährleisten.
  • Vorteilhafterweise ist darüber hinaus wenigstens ein Wegsensor innerhalb eines von den Federparallelogrammen begrenzten Raumes angeordnet. Besonders vorteilhaft sind sämtliche Wegsensoren innerhalb des von den Federblechen begrenzten Raumes angeordnet. Auch hierdurch wird eine kleine Bauweise des Tastkopfes erreicht.
  • Sind sämtliche Wegsensoren innerhalb der Halterung und/oder innerhalb des von den Federparallelogrammen begrenzten Raumes angeordnet, wird für die Wegsensoren kein den Aufbau des Tastkopfes vergrößernder Platz benötigt.
  • Die Wegsensoren sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als Differentialtransformatoren ausgebildet.
  • Die Dämpfungsvorrichtung ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als viskoses Dämpfungssystem ausgebildet. Sie besteht vorteilhaft aus einem in einer Suspension wenigstens teilweise angeordneten Dämpfungsstab, der vorzugsweise an seinem Ende kugelförmig oder anderweitig volumenvergrößert ausgebildet ist. Die Suspension ist vorteilhaft in einer topfförmigen Vorrichtung angeordnet. Damit die Suspension in dem Topf bleibt und nicht wegfließt, kann die Suspension als ferromagnetische Suspension ausgebildet sein. Zusätzlich ist in dem Topf an einer Bodenfläche ein Magnet vorgesehen.
  • Die topfförmige Vorrichtung mit der Suspension ist vorteilhaft an dem die Membranen verbindenden Stab angeordnet und damit in X-, Y- und Z-Richtung beweglich ausgebildet. Der Dämpfungsstab ist vorteilhaft an dem gehäusefesten Käfig angeordnet. Es besteht auch die Möglichkeit, die Anordnung zu vertauschen. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass die Dämpfungsvorrichtung ihre Wirkung in jeder Bewegungsrichtung entfaltet.
  • Vorteilhaft weisen die Membranen ein Schlitzmuster auf, damit bei Bewegung des Stiftes in Z-Richtung das Material der Membran nur auf Biegung und nicht auf Dehnung beansprucht wird.
  • Das Schlitzmuster weist vorteilhaft einen Drehsinn um den Mittelpunkt der Membranen auf. Hierdurch werden die Membranstege auf Biegung und Torsion beansprucht, was einen besonders großen Linearitätsbereich der Kraft-Weg-Kennlinie zur Folge hat.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Membranen um einen Winkel (α) um eine Längsachse des Tastkopfes verdreht zueinander angeordnet. Hierdurch wird die Quersteifigkeit der Membranen in der Membranebene senkrecht zur Symmetrieachse des Stiftes über alle Richtungen vermittelt.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Membranen um einen Winkel (α) gegeneinander verdreht in der Halterung angeordnet, der die Hälfte desjenigen Winkels beträgt, der das Schlitzmuster durch Drehung um die Längsachse des Stiftes in sich selbst überführt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Membranen derart angeordnet, dass der Drehsinn der beiden Schlitzmuster gegensinnig verläuft. Dies ist von Vorteil, um eine mögliche durch die Geometrie der Membranen hervorgerufene Rotationsbewegung des Stiftes weitgehend zu minimieren.
  • Vorteilhaft ist das Schlitzmuster der Membranen derart ausgebildet, dass es bei niedriger Steifigkeit senkrecht zur Membranebene eine möglichst hohe Steifigkeit in der Membranebene ermöglicht.
  • Die Membranen sind vorteilhaft kreisförmig ausgebildet. Die Halterung der Membranen ist ebenfalls vorteilhaft im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Hierdurch werden die Anforderungen an die Geometrie der Membranen am einfachsten erfüllt.
  • Besonders vorteilhaft weist der erfindungsgemäße Tastkopf die Kombination aus der Anordnung der Dämpfungsvorrichtung in dem für die Z-Schaukel festgelegten Raum auf mit den Merkmalen, dass die X-/Y-Schaukel durch Federparallelogramme und die Z-Schaukel durch konzentrische axialbeabstandete Membranen gebildet ist, die durch einen Stift in ihrer Mitte verbunden sind und das Merkmal, dass wenigstens ein Wegsensor innerhalb eines von den Federparallelogrammen eingeschlossenen Raumes angeordnet ist, und dass wenigstens ein weiterer Sensor innerhalb des für die Z-Schaukel festgelegten Raumes angeordnet ist. Durch diesen Aufbau erhält man einen Tastkopf mit einer sehr kleinen und dennoch stabilen Bauweise.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tastkopfes nur beispielhaft dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 ein Koordinatenmessgerät in perspektivischer Ansicht;
  • 2 einen Tastkopf in perspektivischer Ansicht;
  • 3 eine Draufsicht auf die Membranen der Membranschaukel;
  • 4 eine Einzelheit der 2.
  • 1 zeigt ein Koordinatenmessgerät 1 mit einem in X-Richtung verschiebbaren Messtisch 2, der auf Führungen 3 verschiebbar angeordnet ist. Ein Portal 4, welches Stützen 5 aufweist und welches nicht verschiebbar ausgebildet ist, trägt an einer Traverse 6 einen in Y-Richtung verschiebbaren Schlitten 7, an dem wiederum eine in Z-Richtung verschiebbare Pinole 8 angeordnet ist.
  • Die Führungen 3 und die Stützen 5 sind an einem Grundbett 9 des Koordinatenmessgerätes 1 angeordnet. Der Schlitten 7 und die Pinole 8 sind in 1 lediglich schematisch dargestellt, um die Funktionsweise des Koordinatenmessgerätes zu erläutern.
  • An der Pinole 8 ist ein Tastkopf 10 angeordnet, an dem wiederum Taststifte oder Tasterkombinationen (nicht dargestellt) angeordnet werden können.
  • 2 zeigt den Tastkopf 10 ohne Gehäuse, der ein klassisches Parallelschaukelsystem 11 aufweist. Das Parallelschaukelsystem 11 weist eine Schaukel 12 auf, welche in Y-Richtung auslenkbar ist. An der Schaukel 12 ist eine Schaukel 13 angeordnet, welche in X-Richtung auslenkbar ist. An dieser Schaukel 13 ist über einen zylinderförmigen Käfig 18 eine dritte Schaukel 15, welche in Z-Richtung auslenkbar ist, angeordnet. Die Schaukel 15 besteht aus Membranen 16, 17, die an ihrem Umfang an dem zylinderförmigen Käfig 18 festgelegt sind. Der Stift 14 ist mit einer Plattform 19, die als Aufnahme für einen Taststift (nicht dargestellt) oder eine Tasterkombination (nicht dargestellt) dient, verbunden.
  • Eine Platte 12a des Federparallelogramms 12 ist fest über ein Verbindungsstück (nicht dargestellt) mit einer Platte 13a des Federparallelogramms 13 verbunden. Damit sind die Federparallelogramme 12, 13 ineinander verschachtelt ausgebildet. Der Käfig 18 ist fest mit einer Platte 13b verbunden.
  • Der zylinderförmige Käfig 18 macht damit die X- und die Y-Bewegung der Schaukeln 12, 13 mit. Seine Symmetrieachse liegt in Richtung der Z-Achse des Tastkopfes.
  • Die Membranen 16, 17 weisen einen gewissen Abstand in Z-Richtung zueinander auf und sind an ihrem Rand mit dem zylinderförmigen Käfig 18 verbunden.
  • Wie den 2 und 4 zu entnehmen ist, ist an dem Stab 14 ein Topf 30 befestigt. Dieser Topf 30 ist in der X-, Y- und Z-Richtung beweglich. In dem Topf 30 ist eine Suspension 31 angeordnet. In die Suspension 31 greift ein Dämp fungsstab 28 mit einem kugelförmigen Ende 29. Der Dämpfungsstab 28 ist über einen Brückensteg 27, der durch eine Öffnung 32 der Platte 13b greift und damit eine freie Bewegung der Platte 13b gewährleistet, über einen Verbindungssteg 26 an einem gehäusefesten Käfig 25 festgelegt. Der Dämpfungsstab 28 ist damit ortsfest in dem Tastkopf 10 angeordnet, während der Topf 30 mit der Suspension 31 im Rahmen der Taststiftauslenkung beweglich ist.
  • Wie in 2 dargestellt, sind die Membranen 16, 17 bezüglich seitlicher Bewegungen in ihrer Ebene sehr steif gegenüber den beiden X- und Y-Parallelschaukeln 11, und eine Kippbewegung des Stiftes 14 wird durch die Verwendung der zwei Membranen 16, 17 mit einem Basisabstand verhindert. Durch die Steifigkeitsverhältnisse von Membranen und Parallelschaukeln ist gewährleistet, dass seitliche Antastkräfte ausschließlich zu Auslenkungen der Parallelschaukeln führen, deren Bewegungen durch die Längenmesssensoren gemessen werden. Aus diesem Grund kann der Stift 14 innerhalb des zylinderförmigen Käfigs 18 lediglich eine Linearbewegung in Z-Richtung (Längsrichtung) ausführen. Die Z-Bewegung des Stiftes 14 wird dabei durch einen in dem zylinderförmigen Käfig 18 befestigten Wegsensor 20 mit einem an der Plattform 19 befestigten Messwerterzeuger 20a erfasst. Eine Bewegung in X- oder Y-Richtung ist nur über eine Bewegung des ganzen von den Parallelschaukeln 11 geführten Käfigs 18 möglich.
  • Für die Erfassung der Bewegungen der X-/Y-Schaukeln 13, 12 sind Wegsensoren 21, 22 vorgesehen.
  • Der Wegsensor 20 ist innerhalb des zylinderförmigen Käfigs 18 angeordnet und der Wegsensor 22 ist innerhalb des von den Federparallelogrammen 12, 13 begrenzten Raumes angeordnet.
  • Durch diese Anordnung der Wegsensoren 20, 22 und der Dämpfungsvorrichtung 28, 30 innerhalb des Käfigs 18 und des von den Federparallelogrammen begrenzten Raumes ist der Tastkopf 10 sehr Platz sparend aufgebaut.
  • Die dargestellte Anordnung aus X-/Y-Schaukel 11 und angehängtem Doppelmembransystem 16, 17 kann darüber hinaus lineare und zueinander orthogonale Bewegungen mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit in allen drei Raumrichtungen ausführen. Die Bewegung in Richtung des orthogonalen Achsensystems kann direkt durch entsprechende Längenmesssysteme ermittelt werden ohne eine Umrechnung einer Dreh- oder Kippbewegung in eine Längsbewegung.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung der Achsen im Tastkopf 10 erlaubt die teilweise Anpassung der Mechanik der dritten Achse an einschränkende geometrische Verhältnisse und ermöglicht den Aufbau von kleineren Tastköpfen.
  • Bei einer Hubbewegung mit den Membranen 16, 17 kann es aufgrund der Geometrie der Membranen 16, 17 dazu kommen, dass die bewegten Teile (gemäß 2 in Richtung Z-Achse) eine kleine Drehbewegung um eine Längsachse A ausführen. Im Fall von nur einer Membran 16 oder 17 würde die Z-Achse bei Hub eine kleine Eigenrotation vollführen. Die Ursache für diesen Effekt liegt in der Geometrie der Perforation der Membran.
  • In 3 sind die Membranen 16, 17 hintereinanderliegend dargestellt. Der besseren Übersicht wegen sind Speichen 24 der Membran 17 gestrichelt dargestellt.
  • Um die mögliche Drehbewegung des Stiftes 14, die aufgrund der Geometrie der Membranen 16, 17 entstehen kann, zu vermeiden, sind die beiden Membranen 16, 17 derart in dem zylinderförmigen Gehäuse 18 eingebaut, dass die Geometrie der Unterbrechungen beziehungsweise die Geometrie der Speichen 23 der Membran 17 entgegengesetzt der Geometrie der Speichen 24 der Membran 16 zueinander orientiert sind. Das heißt, die Membranen 16, 17 sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.
  • Darüber hinaus sind die beiden Membranen 16, 17 um einen Winkel α um die Z-Achse zueinander verdreht angeordnet. Hierdurch werden Inhomogenitäten der Quersteifigkeit, die durch die Membrangeometrie hervorgerufen werden können, reduziert. Der Winkel α, um den die Membranen 16, 17 zueinander verdreht angeordnet sind, hat vorteilhaft den Betrag des halben Winkels der Membransymmetrie. Bei einer dreizähligen Symmetrie der Membran, wie in 3 dargestellt, beträgt der Symmetriewinkel 120° und der Verdrehwinkel zueinander 60°.
  • 1
    Koordinatenmessgerät
    2
    Tisch
    3
    Führungen
    4
    Portal
    5
    Stützen
    6
    Traverse
    7
    Schlitten
    8
    Pinole
    9
    Grundbett
    10
    Tastkopf
    11
    Federparallelogramme
    12
    Federparallelogramm
    12a
    Platte
    13
    Federparallelogramm
    13a
    Platte
    13b
    Platte
    14
    Stift
    15
    Schaukel
    16
    Membran
    17
    Membran
    18
    zylinderförmiger Käfig
    19
    Plattform
    20
    Wegsensor
    20a
    Messwerterzeuger
    21
    Wegsensor
    22
    Wegsensor
    23
    Speichen
    24
    Speichen
    25
    gehäusefester Käfig
    26
    Verbindungsstege
    27
    Brückensteg
    28
    Dämpfungsstab
    29
    kugelförmiges Ende des Dämpfungsstabes 28
    30
    Topf (am Stift 14)
    31
    Suspension
    32
    Öffnung in 13b für Steg 27
    A-A
    Langsachse
    α
    Winkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004010083 A1 [0004, 0005]
    • - WO 02/061378 A1 [0007]
    • - EP 1505362 A1 [0008]
    • - EP 1478898 A1 [0009]

Claims (20)

  1. Tastkopf vom messenden Typ für ein Koordinatenmessgerät mit drei senkrecht aufeinander stehenden Bewegungsachsen in Form einer X-, einer Y- und einer Z-Schaukel, wobei die X-/Y-Schaukel mit zwei als Federparallelogramme aufgebauten, senkrecht aufeinander stehenden linearen Bewegungsachsen ausgebildet ist und die Z-Schaukel durch zwei konzentrische, axial beabstandete Membranen, die durch einen Stift in ihrer Mitte verbunden sind, gebildet ist, wobei in dem Tastkopf ein Raum für die Z-Schaukel festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung (29, 30, 31) in dem für die Z-Schaukel festgelegten Raum angeordnet ist.
  2. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung (28, 29, 30, 31) in der Z-Achse in Verlängerung des Stiftes (14) angeordnet ist.
  3. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Membranen (16, 17) an einer gemeinsamen Halterung (18) festgelegt sind.
  4. Tastkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines von der Halterung (18) begrenzten Raumes die wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung (29, 30, 31) angeordnet ist.
  5. Tastkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (18) als eine in Richtung der ersten beiden Bewegungsachsen (X-/Y-Richtung) bewegliche Halterung (18) ausgebildet ist.
  6. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden als Federparallelogramme (12, 13) ausgebildeten Bewegungsachsen ineinandergeschachtelt angeordnet sind.
  7. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wegsensor (21, 22) innerhalb eines von den Federparallelogrammen (11) eingeschlossenen Raumes angeordnet ist.
  8. Tastkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Wegsensoren (20, 21, 22) innerhalb des für die Z-Schaukel festgelegten Raumes und/oder innerhalb des von den Federparallelogrammen (11) begrenzten Raumes angeordnet sind.
  9. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsensoren (20, 21, 22) als Differentialtransformatoren ausgebildet sind.
  10. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dämpfungsvorrichtung (28, 29, 30, 31) aus einer Suspension (31) und einem in der Suspension (31) wenigstens teilweise angeordneten Dämpfungsstab (28) gebildet ist.
  11. Tastkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsstab (28) ein kugelförmiges Ende (29) aufweist, welches in der Suspension (31) angeordnet ist.
  12. Tastkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension (31) in einer topfförmigen Vorrichtung (30) angeordnet ist.
  13. Tastkopf nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die topfförmige Vorrichtung (30) an dem Stab (14) und damit in X-, Y- und Z-Richtung beweglich angeordnet ist, und dass der Dämpfungsstab (28) an dem gehäusefesten Käfig (25) festgelegt ist oder umgekehrt.
  14. Tastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (16, 17) ein Schlitzmuster aufweisen.
  15. Tastkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlitzmuster einen Drehsinn um den Mittelpunkt der Membranen (16, 17) aufweist.
  16. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (16, 17) um einen Winkel (α) um eine Längsachse des Tastkopfes verdreht zueinander angeordnet sind.
  17. Tastkopf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (16, 17) um einen Winkel (α) gegeneinander verdreht in der Halterung (18) angeordnet sind, der die Hälfte desjenigen Winkels beträgt, der das Schlitzmuster durch Drehung um den Membranmittelpunkt in sich selbst überführt.
  18. Tastkopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Membranen (16, 17) derart angeordnet sind, dass der Drehsinn der beiden Schlitzmuster gegensinnig verläuft.
  19. Tastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlitzmuster derart aus gebildet ist, dass senkrecht zur Membranebene eine niedrige Steifigkeit und in der Membranebene eine möglichst hohe Steifigkeit vorhanden ist.
  20. Tastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (16, 17) kreisförmig ausgebildet sind.
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