DE10250813B4

DE10250813B4 - Probe for coordinate measuring machine

Info

Publication number: DE10250813B4
Application number: DE2002150813
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Brenner Kurt; Dipl.-Ing. Jenisch Walter
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: DE10250813A1

Abstract

Tastkopf für Koordinatenmeßgeräte mit einer an einem ersten Bereich gehäusefest eingespannten Feder (36; 56) und einem von der Feder (36; 56) an einem anderen Bereich gehaltenen Taststift (32; 52), wobei die Feder (36; 56) als mindestens ein abgewinkelter Biegebalken ausgebildet ist, wobei ein erster Schenkel (38; 58) den Taststift (32; 52) trägt, wobei der Taststift (32; 52) sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, und wobei ein zweiter Schenkel (40; 70) des Biegebalkens in der ersten Richtung einseitig gehäusefest eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schenkel (58) aus einem ersten Abschnitt (60) und einem zweiten Abschnitt (64) besteht, wobei der erste Abschnitt (60) starr und in radialer Richtung am Taststift (52) befestigt ist und mit dem zweiten Abschnitt (64) über ein erstes federgelenkartiges Element (62) verbunden ist, und wobei der zweite Abschnitt mit einem seitlich auskragenden Tariergewicht (76) versehen ist.Probe for coordinate measuring machines with a spring (36; 56) clamped to the housing in a first area and a stylus (32; 52) held by the spring (36; 56) in another area, the spring (36; 56) being at least one angled bending beam is formed, wherein a first leg (38; 58) carries the stylus (32; 52), the stylus (32; 52) extending along a first direction, and a second leg (40; 70) of the bending beam Is clamped on one side of the housing in the first direction, characterized in that the first leg (58) consists of a first section (60) and a second section (64), the first section (60) being rigid and in the radial direction on the stylus ( 52) and is connected to the second section (64) via a first spring joint-like element (62), and wherein the second section is provided with a laterally projecting buoyancy weight (76).

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastkopf für Koordinatenmeßgeräte mit einer an einem ersten Bereich gehäusefest eingespannten Feder und einem von der Feder an einem anderen Bereich gehaltenen Taststift.The invention relates to a probe for coordinate with a fixed housing fixed to a first region spring and held by the spring at another area stylus.

Ein Tastkopf der vorstehend genannten Art ist aus der DE 24 40 692 B1 bekannt.A probe of the aforementioned type is known from DE 24 40 692 B1 known.

Bei diesem bekannten Tastkopf ist der Taststift im Zentrum einer kreisförmigen Membran senkrecht zu deren Oberfläche gehalten. Die Membran ist an ihrem Umfang in einem Gehäuse eingespannt. Die Membran ist im Bereich zwischen dem Taststift und der gehäusefesten Einspannung mit mehreren über einen Teil ihres Umfangs verlaufenden, kreisbogenförmigen Schlitzen versehen, so daß der Taststift sich sowohl in Richtung seiner Längsachse (Z-Achse) bewegen wie auch in einer Richtung quer dazu (X- und Y-Achse) verschwenkt werden kann.In this known probe, the stylus is held in the center of a circular membrane perpendicular to the surface thereof. The membrane is clamped at its periphery in a housing. The membrane is provided in the region between the stylus and the fixed housing clamping with a plurality of extending over a portion of its circumference, circular arc-shaped slots, so that the stylus move both in the direction of its longitudinal axis (Z-axis) as well as in a direction transverse thereto (X - and Y-axis) can be pivoted.

Es ist ferner bekannt ( DE 196 23 601 A1 , DE 26 20 099 C2 , DE 34 17 991 C2 und DE 38 11 175 A1 ), den Taststift im Gehäuse eines Tastkopfes über blattfederartige Anordnungen zu halten, die über den Umfang des Taststiftes verteilt angeordnet sein können oder sich paarweise senkrecht zu den interessierenden drei Achsen (X, Y, Z) erstrecken. Auch die Verwendung von filmscharnierartigen Federgelenken ( DE 37 21 682 A1 ) wie auch die Verwendung von Schraubenfedern ( DE 196 05 349 A1 ) ist zur federnden Halterung von Taststiften in Tastköpfen bekannt. Die Halterung des Taststiftes mittels einer Membran hat den Vorteil, daß ein äußerst einfacher und platzsparender Aufbau, verglichen mit Blattfeder-Aufhängungen, entsteht. Bei Verwendung von zwei im Abstand zueinander entlang der Achse des Taststiftes angeordneten Membranen kann darüber hinaus eine stabile und zuverlässige Aufhängung des Taststiftes mit einer Bewegungsmöglichkeit in der Z-Achse erreicht werden.It is also known ( DE 196 23 601 A1 . DE 26 20 099 C2 . DE 34 17 991 C2 and DE 38 11 175 A1 ), to hold the stylus in the housing of a probe via leaf spring-like arrangements which may be arranged distributed over the circumference of the stylus or extending in pairs perpendicular to the three axes of interest (X, Y, Z). The use of film hinge-like spring joints ( DE 37 21 682 A1 ) as well as the use of coil springs ( DE 196 05 349 A1 ) is known for resilient mounting of styli in probes. The holder of the stylus by means of a membrane has the advantage that an extremely simple and space-saving design, compared with leaf spring suspensions arises. When using two spaced apart along the axis of the stylus arranged membranes beyond a stable and reliable suspension of the stylus can be achieved with a possibility of movement in the Z-axis.

Andererseits haben Membran-Aufhängungen den Nachteil, daß der Federweg bei vertretbaren Abmessungen der Membran begrenzt ist. Dieser bauartbedingte Nachteil hängt auch damit zusammen, daß eine Membran nur in einem sehr geringen Auslenkbereich linear arbeitet, weil mit zunehmender Auslenkung ihres Zentrums aus der Membranebene eine Dehnung der Membran eintritt, so daß die Federkennlinie sehr schnell nichtlinear verläuft.On the other hand, membrane suspensions have the disadvantage that the travel is limited at reasonable dimensions of the membrane. This design-related disadvantage is also related to the fact that a membrane works linearly only in a very small deflection, because with increasing deflection of its center from the membrane plane an elongation of the membrane occurs, so that the spring characteristic is very fast non-linear.

Die Druckschrift WO 00/40921 A1 zeigt einen piezoelektrisch arbeitenden Tastkopf für ein Koordinatenmessgerät mit einer federnden Lagerung eines Taststifts.The publication WO 00/40921 A1 shows a piezoelectric working probe for a coordinate measuring machine with a resilient mounting of a stylus.

Die Druckschrift EP 1 070 227 B1 zeigt einen Messtaster zur Verifikation der Lineardimensionen von Werkstücken. Ein Taststift des Messtasters ist dabei unter anderem mittels einer Torsionsfeder in einem Gehäuse gelagert.The publication EP 1 070 227 B1 shows a probe for verification of the linear dimensions of workpieces. A stylus of the probe is stored, inter alia, by means of a torsion spring in a housing.

Die Druckschrift DE 43 25 743 C1 zeigt einen Mehrkoordinaten-Tastkopf, dessen Taststift mittels eines Federelementes elastisch aufgehängt ist. Das Federelement weist sternförmig ausgebildete Blattfedern in zwei Ebenen auf, wodurch ein großer axialer Hub des Taststiftes möglich ist.The publication DE 43 25 743 C1 shows a multi-coordinate probe whose stylus is suspended elastically by means of a spring element. The spring element has star-shaped leaf springs in two levels, whereby a large axial stroke of the stylus is possible.

Die Druckschrift DE 196 29 585 A1 zeigt einen Stator einer Winkelmesseinrichtung, der mittels einer Kupplung mit dem stationären Teil einer Antriebseinrichtung verbunden ist. An der Kupplung ist ein Montageelement angeschraubt, in dem ein Klemmelement zur radialen Klemmung zwischen Kupplung und Stator vorgesehen ist. Des Weiteren ist mittels mehrer Blattfederarme eine verdrehsteife, jedoch axial in Richtung einer Achse nachgiebige Kupplung zweier Teile der Winkelmesseinrichtung gezeigt.The publication DE 196 29 585 A1 shows a stator of an angle measuring device which is connected by means of a coupling with the stationary part of a drive device. On the coupling, a mounting member is screwed, in which a clamping element is provided for radial clamping between the clutch and stator. Furthermore, by means of several leaf spring arms a torsionally rigid, but axially resilient in the direction of an axis coupling of two parts of the angle measuring device is shown.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tastkopf der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden.The invention has the object of developing a probe of the type mentioned in such a way that the above-mentioned disadvantages are avoided.

Insbesondere soll ein Tastkopf mit kleinen Abmessungen geschaffen werden, bei dem die Federkinematik eine große und lineare Auslenkung des Taststiftes aus seiner Ruhelage zuläßt.In particular, a probe with small dimensions to be created, in which the spring kinematics allows a large and linear deflection of the stylus from its rest position.

Bei dem Tastkopf der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder als mindestens ein abgewinkelter Biegebalken ausgebildet ist, daß ein erster Schenkel den Taststift trägt, daß der Taststift sich im wesentlichen entlang einer ersten Richtung erstreckt, und daß ein zweiter Schenkel des Biegebalkens in der ersten Richtung einseitig gehäusefest eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schenkel aus einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt besteht, wobei der erste Abschnitt starr und in radialer Richtung am Taststift befestigt ist und mit dem zweiten Abschnitt über ein erstes federgelenkartiges Element verbunden ist, und wobei der zweite Abschnitt mit einem seitlich auskragenden Tariergewicht versehen ist. Ein besonders linearer Verlauf der Federkennlinie entsteht, weil die Federwirkung im wesentlichen durch die federgelenkartigen Elemente und weniger durch die daran angrenzenden, weniger elastischen Abschnitte des Biegebalkens bestimmt wird.In the probe of the type mentioned, this object is achieved in that the spring is designed as at least one angled bending beam, that a first leg carries the stylus, that the stylus extends substantially along a first direction, and that a second leg of the bending beam in the first direction is fixed on one side fixed to the housing, characterized in that the first leg consists of a first portion and a second portion, wherein the first portion is fixed rigidly and in the radial direction of the stylus and with the second portion via a first spring-like Element is connected, and wherein the second portion is provided with a laterally projecting tare weight. A particularly linear course of the spring characteristic arises because the spring action is essentially determined by the spring-joint-like elements and less by the adjoining, less elastic portions of the bending beam.

Beim Verschwenken des Tastkopfes im Raum eine Kompensation derjenigen Kräfte bewirkt wird, die infolge des Verschwenkens im Raum zusätzlich durch die bewegten Massen ausgeübt werden.When pivoting the probe in the room, a compensation of those forces is caused due to the pivoting in space additionally be exercised by the moving masses.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, wenn der Taststift von mehreren abgewinkelten Biegebalken gehalten wird. Diese können vorzugsweise am Umfang des Taststiftes angreifen, insbesondere in Gestalt von vier abgewinkelten Biegebalken, die um jeweils 90° versetzt an seinem Umfang angreifen. Es können aber auch mehrere Biegebalken an unterschiedlichen axialen Positionen des Taststiftes angreifen, insbesondere in der Weise, daß die mehreren Biegebalken klappsymmetrisch zu einer Radialebene des Taststiftes angeordnet sind.In the context of the present invention it is provided that the stylus is held by a plurality of angled bending beam. These can preferably act on the circumference of the stylus, in particular in the form of four angled bending beam, which attack offset by 90 ° at its circumference. But it can also attack a plurality of bending beams at different axial positions of the stylus, in particular in such a way that the plurality of bending beams are arranged in a symmetrical manner to a radial plane of the stylus.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß die Quer- und Torsionssteifigkeit der Anordnung erhöht wird.These measures have the advantage that the transverse and torsional rigidity of the arrangement is increased.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Die erfindungsgemäße Federkinematik verbindet nämlich die Vorteile einer Membran-Aufhängung mit den einer Blattfederaufhängung, weil einerseits nur geringe Abmessungen erforderlich sind, andererseits aber große Federwege mit linearer Federcharakteristik erreicht werden.The problem underlying the invention is completely solved in this way. Namely, the spring kinematics according to the invention combines the advantages of a membrane suspension with a leaf spring suspension, because on the one hand only small dimensions are required, but on the other hand large spring travel can be achieved with a linear spring characteristic.

Bei der bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Tastkopfes schließen die Schenkel im wesentlichen einen Winkel von 90° zwischen sich ein.In the preferred embodiment of the probe according to the invention, the legs substantially at an angle of 90 ° between them.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß kompakte Abmessungen bei einfacher Fertigung entstehen.This measure has the advantage that compact dimensions arise with simple production.

Bei einer weiteren Gruppe von Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Schenkel über ein zweites federgelenkartiges Element miteinander verbunden, wobei weiter vorzugsweise der zweite Abschnitt über das zweite federgelankartige Element mit dem zweiten Schenkel und insbesondere der zweite Schenkel über ein drittes federgelenkartiges Element mit der gehäusefesten Einspannung verbunden ist.In a further group of embodiments of the invention, the legs are connected to each other via a second spring-like element, wherein more preferably the second portion is connected via the second spring-like element with the second leg and in particular the second leg via a third spring-like element with the housing fixed clamping ,

Diese Maßnahmen haben ebenfalls die bereits erwähnten Vorteile, daß eine besonders gute Linearität der Federkennlinie erreicht wird, wenn die elastische Federfunktion im wesentlichen im Bereich der federgelenkartigen Elemente erzielt wird.These measures also have the advantages already mentioned that a particularly good linearity of the spring characteristic is achieved when the elastic spring function is achieved substantially in the region of the spring-like elements.

Eine besonders gute Wirkung wird erzielt, wenn der Biegebalken aus einer Abwicklung aus federndem Blech hergestellt ist, und die federgelenkartigen Elemente als querschnittsverminderte Abschnitte des Blechs ausgebildet sind.A particularly good effect is achieved when the bending beam is made from a development of resilient sheet, and the spring-like elements are formed as cross-section reduced portions of the sheet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Feder als einfaches Blechteil hergestellt werden kann, bspw. durch Stanzen, Laserschneiden, Ätzen, Erodieren oder dergleichen.This measure has the advantage that the spring can be produced as a simple sheet metal part, for example by punching, laser cutting, etching, erosion or the like.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist besonders bevorzugt, wenn der Taststift von mehreren abgewinkelten Biegebalken gehalten wird. Diese können vorzugsweise am Umfang des Taststiftes angreifen, insbesondere in Gestalt von vier abgewinkelten Biegebalken, die um jeweils 90° versetzt an seinem Umfang angreifen. Es können aber auch mehrere Biegebalken an unterschiedlichen axialen Positionen des Taststiftes angreifen, insbesondere in der Weise, daß die mehreren Biegebalken klappsymmetrisch zu einer Radialebene des Taststiftes angeordnet sind.In the context of the present invention, it is particularly preferred if the stylus is held by a plurality of angled bending beams. These can preferably act on the circumference of the stylus, in particular in the form of four angled bending beam, which attack offset by 90 ° at its circumference. But it can also attack a plurality of bending beams at different axial positions of the stylus, in particular in such a way that the plurality of bending beams are arranged in a symmetrical manner to a radial plane of the stylus.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages will become apparent from the description and the accompanying drawings.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine äußerst schematisierte Darstellung eines Tastkopfes mit einer membranartigen Feder; 1 a highly schematic representation of a probe with a membrane-like spring;

2 eine Darstellung, ähnlich 1, jedoch für einen Tastkopf, bei dem eine Konfiguration aus abgewinkelten Biegebalken als Feder verwendet wird; 2 a representation, similar 1 however, for a probe using a bent beam configuration as a spring;

3A und 3B ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tastkopfes nach dem Prinzip von 2 in zwei unterschiedlichen Arbeitsstellungen; 3A and 3B a further embodiment of a probe according to the principle of 2 in two different working positions;

4 eine Abwicklung eines Blechteils, wie es in einer praktischen Ausführungsform für den Tastkopf gemäß 3A und 3B verwendet werden kann; und 4 a development of a sheet metal part, as in a practical embodiment of the probe according to 3A and 3B can be used; and

5 in perspektivischer Darstellung die Abwicklung gemäß 4 in betriebsfertig gebogenem Zustand. 5 in perspective, the settlement according to 4 in ready-to-use condition.

In 1 bezeichnet 10 insgesamt einen Tastkopf nach dem Stand der Technik. Der Tastkopf 10 enthält einen Taststift 12, der an seinem unteren Ende in eine Tastkugel 14 ausläuft. Der Taststift 12 ist an einer vorbestimmten axialen Position im Zentrum einer Membranfeder 16 gehalten. Die Membranfeder 16 ist an ihrem Umfang in einer gehäusefesten Einspannung 18 festgelegt.In 1 designated 10 Overall, a probe according to the prior art. The probe 10 contains a stylus 12 , which at its lower end into a Tastkugel 14 expires. The stylus 12 is at a predetermined axial position in the center of a diaphragm spring 16 held. The diaphragm spring 16 is at its periphery in a fixed housing clamping 18 established.

Mit X, Y, Z ist in 1 das für diese Anwendungen übliche kartesische Koordinatensystem eingetragen. Die Z-Achse fällt in der in 1 dargestellten Ruhelage mit der Längsachse des Taststiftes 12 zusammen. Die Membranfeder 16 ist in der X-Y-Ebene aufgespannt.With X, Y, Z is in 1 entered the usual for these applications Cartesian coordinate system. The Z-axis falls in the in 1 illustrated rest position with the longitudinal axis of the stylus 12 together. The diaphragm spring 16 is spanned in the XY plane.

Infolge der Lagerung des Taststiftes 12 in der Membranfeder 16 kann der Taststift 12 sowohl in Richtung der Z-Achse verschoben wie auch in der X-Y-Ebene verkippt werden.As a result of the storage of the stylus 12 in the diaphragm spring 16 can the stylus 12 both tilted in the direction of the Z axis and tilted in the XY plane.

Betrachtet man nun der Einfachheit halber den Fall einer Auslenkung in Z Richtung, die in 1 durch einen Pfeil 20 bzw. eine entsprechende auf den Taststift 12 wirkende Kraft symbolisiert wird, so erkennt man ohne weiteres, daß die Membranfeder 16 aus ihrer in 1 gestrichelt dargestellten Ruhestellung in die in 1 durchgezogen dargestellte ausgelenkte Stellung 16' übergeht. Die Auslenkung in Z-Richtung ist mit D bezeichnet.If we consider now for the sake of simplicity the case of a deflection in the Z direction, the in 1 through an arrow 20 or a corresponding to the stylus 12 acting force is symbolized, it can be seen without further ado that the diaphragm spring 16 from her in 1 dashed shown rest position in the in 1 solid shown deflected position 16 ' passes. The deflection in the Z direction is denoted by D.

Solange D nur einen relativ kleinen Betrag ausmacht, ist das Verhältnis von einwirkender Kraft und Auslenkung linear, was einer bestimmten Federkonstante entspricht.As long as D is a relatively small amount, the ratio of applied force and deflection is linear, which corresponds to a certain spring constant.

Je größer jedoch die Auslenkung D wird, desto mehr weicht die Charakteristik von einer Geraden ab. Dieses nichtlineare Verhalten der Membranfeder 16 beruht im wesentlichen darauf, daß bei großen Auslenkungen D die Membranfeder 16 gedehnt wird, wie deutlich aus der stark übertriebenen Darstellung in 1 erkennbar wird.However, the greater the deflection D becomes, the more the characteristic deviates from a straight line. This nonlinear behavior of the diaphragm spring 16 is based essentially on the fact that at large deflections D, the diaphragm spring 16 is stretched, as clearly from the greatly exaggerated representation in 1 becomes recognizable.

Das Ausmaß der Nichtlinearität der Kennlinie der Membranfeder 16 oder, anders ausgedrückt, die Auslenkung D, bei der die Federkennlinie in zu hohem Maße nicht linear wird, hängt in erster Linie vom Durchmesser und von der Dicke der Membranfeder 16 ab. In der Praxis lassen sich aber Membranfedern 16 nicht beliebig dünn und nicht beliebig groß machen, weil dem einerseits Gesichtspunkte der Stabilität und andererseits Einschränkungen hinsichtlich der Baugröße entgegenstehen.The extent of nonlinearity of the characteristic of the diaphragm spring 16 or, in other words, the deflection D at which the spring characteristic becomes too non-linear to a great extent depends primarily on the diameter and thickness of the diaphragm spring 16 from. In practice, however, diaphragm springs can be used 16 not arbitrarily thin and not arbitrarily large, because on the one hand standpoints of stability and on the other hand, limitations in terms of size.

In 2 ist daher das Prinzip einer erfindungsgemäßen Federkinematik dargestellt.In 2 Therefore, the principle of a spring kinematics according to the invention is shown.

Man erkennt einen Tastkopf 30 mit einem Taststift 32 und einer Tastkugel 34, wobei in diesem Falle der Taststift 32 in einer vorbestimmten axialen Position an einer Feder 36 befestigt ist, die als doppelter abgewinkelter Biegebalken ausgebildet ist. Unter einem ”Biegebalken” wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Gebilde verstanden, das im wesentlichen aus vorzugsweise zwei Schenkeln besteht, die miteinander einen Winkel von vorzugsweise 90° einschließen und bei dem einer der Schenkel fest eingespannt ist und bei dem die zu verarbeitende Kraft auf das freie Ende des anderen Schenkels einwirkt. Ein ”Biegebalken” im Sinne der vorliegenden Anmeldung braucht dabei kein homogenes Gebilde mit konstantem Querschnitt zu sein.One recognizes a probe 30 with a stylus 32 and a probe ball 34 , in which case the stylus 32 in a predetermined axial position on a spring 36 is fixed, which is designed as a double bent bent beam. A "bending beam" is understood in the context of the present application, a structure consisting essentially of preferably two legs, which together include an angle of preferably 90 ° and in which one of the legs is firmly clamped and in which the force to be processed the free end of the other leg acts. A "bending beam" in the sense of the present application need not be a homogeneous structure with a constant cross section.

Vielmehr sind auch Konfiguationen mit sich änderndem Querschnitt, mit mehr oder weniger biegesteifen Abschnitten, elastischen Gelenkpunkten und dergleichen denkbar, solange nur die grundsätzliche Struktur im oben beschriebenen Sinne erhalten bleibt.Rather, also configurations with changing cross section, with more or less rigid sections, elastic hinge points and the like are conceivable, as long as only the basic structure is retained in the sense described above.

In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Feder 36 jeweils rechts und links von einer durch die Achse des Taststiftes 32 definierten Symmetrieebene einen ersten Schenkel 38, dessen freies Ende am Taststift 32 befestigt ist und von diesem im wesentlichen radial absteht. Das gegenüberliegende Ende des ersten Schenkels 38 geht an einer Winkelposition in einen zweiten Schenkel 40 über, wobei die Schenkel 38, 40 vorzugsweise einen Winkel von etwa 90° miteinander einschließen. Das freie Ende des Schenkels 40 ist in einer gehäusefesten Einspannung 42 festgelegt.In the in 2 illustrated embodiment includes the spring 36 each to the right and left of one through the axis of the stylus 32 defined symmetry plane a first leg 38 whose free end is on the stylus 32 is fixed and protrudes from this substantially radially. The opposite end of the first leg 38 goes at an angular position in a second leg 40 over, with the thighs 38 . 40 preferably enclose an angle of about 90 ° with each other. The free end of the thigh 40 is in a housing-fixed clamping 42 established.

Wenn nun eine in 2 mit einem Pfeil 44 symbolisierte Kraft in Z-Richtung auf die Feder 36 einwirkt, so stellt sich der in 2 durchgezogen eingezeichnete Zustand ein, in dem beide Schenkel 38' und 40' sich durchbiegen.If now an in 2 with an arrow 44 symbolized force in the Z direction on the spring 36 acts, so the in 2 solid state drawn in, in which both legs 38 ' and 40 ' to bend.

Infolge der in 2 dargestellten Bauform mit abgewinkelten Biegebalken ist die Feder 36 insgesamt weicher und über eine größere Durchbiegung D hinweg auch linearer als eine herkömmliche Membran-Anordnung gemäß 1.As a result of in 2 The illustrated design with angled bending beam is the spring 36 overall softer and, over a greater deflection D, also more linear than a conventional membrane arrangement according to FIG 1 ,

Zwar hat die Anordnung gemäß 2 im Vergleich zur herkömmlichen Anordnung gemäß 1 eine geringere Quersteifigkeit. Dieser Nachteil kann jedoch dadurch behoben werden, daß man statt eines oder (wie in 2 dargestellt) zweier abgewinkelter Biegebalken z. B. vier derartige Biegebalken verwendet, die um den Taststift 32 herum um jeweils 90° versetzt angeordnet sind. Dies ist bei den nachstehend geschilderten Ausführungsbeispielen gemäß den 3 bis 5 der Fall.Although the arrangement according to 2 compared to the conventional arrangement according to 1 a lower transverse stiffness. However, this disadvantage can be overcome by substituting one or (as in 2 shown) of two angled bending beam z. B. four such bending beam used around the stylus 32 are arranged around each offset by 90 °. This is in the embodiments described below according to the 3 to 5 the case.

Wichtig ist für die Bewertung der Anordnung gemäß 2, daß bei in etwa gleichen radialen Abmessungen, verglichen mit der herkömmlichen Anordnung gemäß 1, eine größere lineare Durchbiegung der Feder 36 in Z-Richtung möglich ist.It is important for the evaluation of the arrangement according to 2 in that with approximately the same radial dimensions, compared with the conventional arrangement according to 1 , a greater linear deflection of the spring 36 in the Z direction is possible.

In den 3A und 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, ähnlich dem von 2, jedoch mit weiteren Einzelheiten, dargestellt.In the 3A and 3B is another embodiment, similar to that of 2 , but with further details.

Man erkennt einen Tastkopf 50 mit einem Taststift 52, an dessen unterem Ende sich wiederum eine Tastkugel 54 befindet.One recognizes a probe 50 with a stylus 52 , at the lower end of which again a Tastkugel 54 located.

Bei der Anordnung gemäß 3A und 3B ist eine zusätzliche Symmetrie dadurch vorgesehen, daß zu beiden Seiten einer Radialebene 55 klappsymmetrische Anordnungen von Federn 56a und 56b vorgesehen sind, so daß der Taststift 52 in an sich bekannter Weise an zwei zueinander axial beabstandeten Positionen federnd gehalten ist. Der Einfachheit halber soll nachstehend nur die obere Feder 56a erläutert werden. Für die untere Feder 56b gilt sinngemäß dasselbe, ebenso wie für die auf der linken Hälfte in 3A und 3B angeordneten entsprechenden Elemente, die sämtlich ebenfalls gleich ausgebildet sind.In the arrangement according to 3A and 3B an additional symmetry is provided by the fact that on both sides of a radial plane 55 folding symmetric arrangements of springs 56a and 56b are provided so that the stylus 52 is held in a manner known per se at two mutually axially spaced positions resiliently. For the sake of simplicity, only the upper spring will be hereafter 56a be explained. For the lower spring 56b The same applies mutatis mutandis, as well as for those on the left half in 3A and 3B arranged corresponding elements, all of which are also the same.

Die Feder 56a weist einen ersten Schenkel 58a auf, der an seinem linken Ende starr und in radialer Richtung mit dem Taststift 52 verbunden ist. Ein dadurch gebildeter erster Abschnitt 60a geht über ein federgelenkartiges Element 62a in einen zweiten Abschnitt 64a des ersten Schenkels 58a über. Am rechten, freien Ende des zweiten Abschnitts 64a befindet sich ein zweites federgelenkartiges Element 66a. Von diesem steht in axialer Richtung, also unter einem Winkel von etwa 90° ein dritter Abschnitt 68a eines zweiten Schenkels 70a ab, dessen unteres, freies Ende über ein drittes federgelenkartiges Element 72a mit einer gehäusefesten Einspannung 74 verbunden ist.The feather 56a has a first leg 58a on, at its left end rigid and in the radial direction with the stylus 52 connected is. A first section formed thereby 60a goes via a spring-like element 62a in a second section 64a of the first thigh 58a above. At the right, free end of the second section 64a there is a second spring-like element 66a , From this is in the axial direction, ie at an angle of about 90 °, a third section 68a a second leg 70a whose lower, free end has a third spring-like element 72a with a housing-fixed clamping 74 connected is.

3A zeigt schließlich noch ein Tariergewicht 76, das über einen Kragarm vom zweiten Abschnitt des ersten Schenkels nach außen absteht. Das Tariergewicht 76 hat den Sinn, diejenigen Verbiegungen in der Feder 56 auszutarieren bzw. zu kompensieren, die infolge des Eigengewichtes bewegter Massen auftreten, wenn der Tastkopf 50 insgesamt im Raum verschwenkt wird. 3A finally shows a tare weight 76 which protrudes outward via a cantilever arm from the second section of the first leg. The tare weight 76 has the meaning, those bends in the spring 56 compensate or compensate that occur due to the weight of moving masses when the probe 50 is pivoted in the room.

3A zeigt die Ruhestellung des Taststiftes 52, in der keine Kräfte auf die Tastkugel 54 einwirken. Es sei nun angenommen, daß beim Verfahren des Tastkopfes 50 in vertikaler Richtung der Taststift 52 mit der Tastkugel 54 auf einem Hindernis, bspw. einem Werkstück, aufsetzt. Dann wird auf den Taststift 52 eine in Z-Richtung nach oben gerichtete Kraft ausgeübt, wie in 3B mit einem Pfeil 78 angedeutet. 3A shows the rest position of the stylus 52 in which no forces on the probe ball 54 act. It is now assumed that in the method of the probe 50 in the vertical direction of the stylus 52 with the probe ball 54 on an obstacle, eg. A workpiece, touches down. Then it's on the stylus 52 exerted a Z-direction upward force, as in 3B with an arrow 78 indicated.

Bei der Feder 56 ist die Anordnung so getroffen, daß die Schenkel 58, 70 bzw. die Abschnitte 60, 64 und 68 in der bereits erläuterten Weise über federgelenkartige Elemente 62, 66 und 72 miteinander verbunden bzw. an der gehäusefesten Einspannung 74 befestigt sind. Diese federgelenkartigen Elemente 62, 66 und 72 sind so ausgebildet, daß sie weicher als die dazwischen liegenden Schenkel 58, 70 bzw. Abschnitte 60, 64 und 68 sind. Dies bedeutet, daß die federgelenkartigen Elemente, 62, 66 und 72 primär für die elastische Verformung der Feder 56 zuständig sind, während sich die Schenkel 58, 70 bzw. Abschnitte 60, 64 und 68 weniger verformen. Dies ist in 3B deutlich zu erkennen.At the spring 56 the arrangement is such that the legs 58 . 70 or the sections 60 . 64 and 68 in the manner already explained about spring-like elements 62 . 66 and 72 connected to each other or to the housing-fixed clamping 74 are attached. These spring-like elements 62 . 66 and 72 are designed to be softer than the intermediate legs 58 . 70 or sections 60 . 64 and 68 are. This means that the spring-joint-like elements, 62 . 66 and 72 primarily for the elastic deformation of the spring 56 are responsible while the thighs 58 . 70 or sections 60 . 64 and 68 deform less. This is in 3B clearly visible.

Für die praktische Realisierung der Feder 76 ist in den 4 und 5 ein praktisches Ausführungsbeispiel dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel enthält zusätzlich zwei weitere abgewinkelte Biegebalken in einer zur Zeichenebene der 3A und 3B senkrechten Ausrichtung. Die Feder ist beim Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 als Abwicklung 80 ausgebildet bzw. 80' in der betriebsfertig umgebogenen Endstellung gemäß 5.For the practical realization of the spring 76 is in the 4 and 5 a practical embodiment shown. This embodiment additionally includes two more angled bending beams in a plane to the 3A and 3B vertical orientation. The spring is in the embodiment according to the 4 and 5 as a settlement 80 trained or 80 ' in the ready-to-use bent end position according to 5 ,

Die Abwicklung 80 verfügt in der Mitte über eine Öffnung 82 zur Aufnahme des Taststiftes 52. Die Abwicklung 80 besteht insgesamt aus einem dünnen elastischen Blech 84, das in der Darstellung gemäß 4 kleeblattartig in vier Armen nach außen verläuft. Jeder dieser vier Arme ist mit rechteckförmigen Aussparungen 86a bis 86c versehen, die so breit ausgebildet sind, daß neben den Aussparungen 86a bis 86c nur noch relativ schmale, also querschnittsverminderte Abschnitte 88a bis 88c verbleiben.The transaction 80 has an opening in the middle 82 for receiving the stylus 52 , The transaction 80 consists of a thin elastic sheet metal 84 , in the illustration according to 4 shamrock-like in four arms to the outside. Each of these four arms has rectangular recesses 86a to 86c provided, which are formed so wide that next to the recesses 86a to 86c only relatively narrow, so reduced cross-section sections 88a to 88c remain.

In 4 sind zusätzlich die Bezugszeichen der 3A (obere Hälfte rechts) eingezeichnet, um zu veranschaulichen, welche Elemente der Abwicklung 80 welchen Elementen in der Darstellung gemäß den 3A und 3B entsprechen.In 4 In addition, the reference numerals of 3A (upper half right) drawn to illustrate which elements of the settlement 80 which elements in the illustration according to the 3A and 3B correspond.

Man erkennt aus dem Vergleich deutlich, daß die federgelenkartigen Elemente 62, 66 und 72 durch die querschnittsverminderten Abschnitte 88a bis 88c gebildet werden.It can be clearly seen from the comparison that the spring-joint-like elements 62 . 66 and 72 through the cross-section reduced sections 88a to 88c be formed.

Die in 4 durchgezogen gezeichnete Abwicklung 80 entspricht der oberen Hälfte der Feder 56 in 3A, also oberhalb der Radialebene 55, so daß noch eine weitere, entsprechende Abwicklung hinzuzudenken ist, wie in 4 am rechten Rand gestrichelt angedeutet.In the 4 solid drawn settlement 80 corresponds to the upper half of the spring 56 in 3A , ie above the radial plane 55 , so that still another, appropriate settlement is to be considered, as in 4 indicated by dashed lines on the right edge.

5 zeigt schließlich zum besseren Verständnis noch einmal die Abwicklung 80 von 4, jedoch in einer fertig abgewinkelten Anordnung 80', wobei wiederum gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. 5 finally shows the settlement once again for a better understanding 80 from 4 but in a finished angled arrangement 80 ' Again, like reference numerals have been used.

Claims

Probe for coordinate with a fixed to a first area fixed to the housing Feather ( 36 ; 56 ) and one of the spring ( 36 ; 56 ) held on another area stylus ( 32 ; 52 ), the spring ( 36 ; 56 ) is formed as at least one angled bending beam, wherein a first leg ( 38 ; 58 ) the stylus ( 32 ; 52 ), wherein the stylus ( 32 ; 52 ) extends along a first direction, and wherein a second leg ( 40 ; 70 ) of the bending beam in the first direction is fixed on one side fixed to the housing, characterized in that the first leg ( 58 ) from a first section ( 60 ) and a second section ( 64 ), the first section ( 60 ) rigidly and in the radial direction on the stylus ( 52 ) and with the second section ( 64 ) via a first spring-like element ( 62 ) and the second section having a laterally projecting tare weight ( 76 ) is provided.

Probe according to claim 1, characterized in that the legs ( 38 . 40 ; 58 . 70 ) enclose an angle of 90 ° between them.

Probe according to claim 1 or 2, characterized in that the legs ( 58 ; 70 ) via a second spring-like element ( 66 ) are interconnected.

Probe according to Claims 1 and 3, characterized in that the second section ( 64 ) via the second spring-joint-like element ( 66 ) with the second leg ( 70 ) connected is.

Probe according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the second leg ( 70 ) via a third spring-like element ( 72 ) with the housing-fixed clamping ( 74 ) connected is.

Probe according to claim 1 or according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that the bending beam from a settlement ( 80 ) made of resilient sheet metal ( 84 ) and that the spring-joint-like elements ( 62 . 66 . 72 ) as cross-section reduced sections ( 88 ) of the sheet ( 84 ) are formed.

Probe according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the stylus ( 32 ; 52 ) is held by a plurality of angled bending beam.

Probe according to claim 7, characterized in that the plurality of bending beams on the circumference of the stylus ( 52 attack).

Probe according to claim 8, characterized in that the stylus ( 52 ) is held by four angled bending beam, which attack offset by 90 ° at its circumference.

Probe according to one or more of claims 7 to 9, characterized in that the plurality of bending beams at different axial positions of the stylus ( 52 attack).

A stylus according to claim 10, characterized in that the plurality of bending beams are symmetrical with respect to a radial plane ( 55 ) of the stylus ( 52 ) are arranged.