DE19623600A1 - Tasterwechseleinrichtung - Google Patents

Description

Für das schnelle Auswechseln der Taster an Koordinatenmeßgeräten sind eine Vielzahl unterschiedlicher Wechseleinrichtungen bekannt, die teils manuell, teils automatisch gesteuert betätigbar sind. In der Regel enthalten diese Wechseleinrichtungen ein die Lage des Tasters eindeutig bestimmendes Dreipunktlager, bei dem drei Lagerstellen mit jeweils zwei Auflagepunkten auf dem Umfang eines Kreises, d. h. in einer Ebene um 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Ein Beispiel für eine manuell betätigbare Tasterwechseleinrichtung des beschriebenen Typs ist in der GB-PS 1 599 751 beschrieben.

Eine elektromagnetisch arbeitende Tasterwechseleinrichtung dieses Typs offenbart das europäische Patent 0 128 464.

Bei den beschriebenen Tasterwechseleinrichtungen ist die Steifigkeit der Wechselstelle sowie die Reproduzierbarkeit der Lage des Tasters im Raum abhängig vom Durchmesser des Kreises, auf dem die Lagerstellen angeordnet sind. Bei hohen Anforderungen an Steifigkeit und Reproduzierbarkeit ergeben sich deshalb große und in vielen Fällen senkrecht zum Tasterschaft unerwünscht ausladende Konstruktionen. Das gilt auch für die in den Fig. 7 und 8 der DE-OS 38 24 549 dargestellte Tasterwechseleinrichtung, bei der die sechs Auflagepunkte des Lagers auf die Oberfläche eines Pyramidenstumpfes gelegt sind. Auch hier hängen Steifigkeit und Reproduzierbarkeit von den Abmessungen der Basis der Pyramide ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tasterwechseleinrichtung zu schaffen, die senkrecht zur Richtung des Tasterschafts möglichst wenig Raum einnimmt und dennoch den Taster ausreichend steif und reproduzierbar lagert.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Gemäß der Erfindung ist mindestens eine der Lagerstellen des Lagers in Richtung des Tasterschafts versetzt zu den übrigen Lagerstellen angeordnet und zwar um einen Betrag, der deutlich größer als der gegenseitige Abstand der übrigen Lagerstellen ist. Hierdurch lassen sich ansonsten wider­ streitende Forderungen nach möglichst schlanker Bauweise der Wechseleinrichtung und steifer und reproduzierbarer Lagerung des Tasters gut miteinander vereinen. Die Tasterwechseleinrichtung kann deshalb in eine Hülse eingebaut werden, die den Durchmesser des Tasterschafts selbst nur unwesentlich überschreitet.

Zweckmäßiger Weise besitzt das Lager drei Lagerstellen mit jeweils zwei Auflagepunkten und die Geraden, die die Auflagepunkte der jeweiligen Lagerstellen miteinander verbinden, liegen in zwei verschiedenen, in Richtung des Tasterschafts versetzten Ebenen. So können zwei der Lagerstellen mit ihren Auflagepunkten den Taster in Richtung des Tasterschaftes abstützen und die Auflagepunkte der Lagerstelle in der zweiten, zur ersten versetzten Ebene stützt dann den Taster im wesentlichen senkrecht zum Tasterschaft ab.

Obwohl die Lagerstellen dieses Lager dann zwei verschiedene Stützrichtungen besitzt, kann der Tasterschaft doch sehr einfach gespannt werden, wenn die Spanneinrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine Spannkraft in den Tasterschaft einleitet, die sowohl Kraftkomponenten in Richtung des Tasterschafts als auch senkrecht dazu besitzt.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Tasterwechseleinrichtung Sensoren zur Codeerkennung besitzt und die einzuwechselnden Taster mit einem entsprechenden Code versehen sind. Der dem Koordinatenmeßgerät zugeordnete Rechner kann dann automatisch den Typ des eingewechselten Tasters erkennen und z. B. dessen Abmessungen bei den anschließend durchzuführenden Koordinatenmessungen berücksichtigen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Fig. 1-3 der beigefügten Zeichnungen. Davon ist

Fig. 1 eine vereinfachte Prinzipskizze, die einen schlanken, von einer Wechseleinrichtung gehaltenen Taster am Tastkopf eines Koordinatenmeßgeräts zeigt;

Fig. 2 eine detaillierte perspektivische Darstellung der Lagerung des Tasterschafts (5) in der Hülse (10) der Tasterwechseleinrichtung aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstabe;

Fig. 3 eine nochmals vergrößerte Schnittzeichnung der Tasterwechseleinrichtung mit eingesetztem Tasterschaft in einer die Tasterlängsachse enthaltenden Ebene.

Der in Fig. 1 vereinfacht dargestellte Tastkopf besitzt ein vertikal in Richtung des Pfeils (z) auslenkbares Tragteil (2), das über ein Federparallelogramm mit den beiden Parallelogrammschenkeln (4a und 4b) an dem im Meßbereich verfahrbaren Meßarm (1) des Koordinatenmeßgeräts befestigt ist.

Das Tragteil (2) ist winkelförmig gestaltet und an dem waagerechten Schenkel (3) des Winkels ist über eine nachgiebige Materialdünnstelle (8) eine zylindrische Hülse (10) befestigt, in die der auswechselbare Taster mit seinem gestrichelt gezeichneten Schaft (5) eingesetzt ist. An die Unterseite des Schafts (5) ist der eigentliche Taststift (6) mit der Tastkugel (7) angeschraubt. Bei Antastbewegungen senkrecht zu seiner Schaftlängsrichtung in Richtung der mit (x) und (y) bezeichneten bogenförmigen Pfeile kann die um die Materialdünnstelle (8) schwenkbare Hülse (10) elastisch nachgeben, so daß die Auslenkbarkeit in allen drei Raumrichtungen sichergestellt ist.

Zur Lagerung des Tasterschafts (5) im Lager der in die Hülse (10) integrierten Tasterwechseleinrichtung sind an einem konischen Bund (11) am taststiftseitigen Ende des Tasterschafts (5) an zwei um 180° bezogen auf die Taststiftachse gegenüberliegenden Stellen zwei Kugelpaare (12a und 12b) (letztere Kugel nicht sichtbar) und (13a und 13b) (erstere Kugel nicht sichtbar) befestigt. Mit diesen Kugelpaaren stützt sich der Tasterschaft (5) auf zwei schrägliegenden Zylindern (22 und 23) ab, die in die Hülse (10) eingelassen sind.

Am anderen Ende ist am Tasterschaft (5) eine Kugel (14) mit im Vergleich zu den Kugeln (12) und (13) größerem Durchmesser befestigt. Die Kugel (14) liegt mit einer Seite an zwei weiteren Walzen (24a und 24b) an, die mit ihren Achsen parallel zum Tasterschaft (5) ausgerichtet an der Innenseite der Hülse (10) befestigt sind. In der Darstellung nach Fig. 2 ist außerdem das über den Tasterschaft nach oben hervorstehende gabelförmige Ende des Klemmhebels (16) zu sehen, der den Tasterschaft gegen die beschriebene Lagerung in der Hülse (10) verspannt, wie das anhand von Fig. 3 ersichtlich ist.

Wie man sieht ist der Abstand der beiden beidseitig des Tasterschafts (5) am konischen Bund (11) angeordneten Lagerstellen (12/22) und (13/23) deutlich kleiner als der Abstand dieser Lagerstellen zur Lagerstelle (14/24) am oberen Ende des Tasterschafts (5). Die Geraden (g1) und (g2), die die Berührpunkte der beiden unteren Lagerstellen (12/22) und (13/23) verbinden, liegen somit in einer Ebene und die Gerade (g3), die die Berührpunkte der Kugel (14) mit den Walzen (24) verbindet, liegt in einer zweiten, zur ersten Ebene in Richtung des Tasterschafts versetzten zweiten Ebene.

Der Schnitt nach Fig. 3 ist bezogen auf die Fig. 2 so gelegt, daß er das obere Lager (14/24), nicht jedoch die beiden Lagerstellen am konischen Bund (11) des Tasterschaftes (5) zeigt. Dort, am unteren Ende des Tasterschaftes ist mit (17) die Gewindebohrung bezeichnet, über die Taststifte verschiedener Geometrie fest an den Tasterschaft (5) angeschraubt werden können.

Am unteren Ende der in den Richtungen (x und y) auslenkbaren Hülse (10) ist der Klemmhebel (16) um eine Achse (20) schwenkbar gelagert. Die Schwenkrichtung ist so gewählt, daß der Schwenkhebel (16) mit seinem oberen Ende in Richtung auf das Walzenpaar (24a/b) beweglich ist. Dort, am oberen Ende trägt der Klemmhebel (16) eine drehbar gelagerte Walze (18), deren Außenumfang die Kugel (14) im Tasterschaft auf der den Walzen (24) abgewandten Seite schräg von unten berührt. Das gabelartige obere Ende (26) des Klemmhebels (16) wird vom Bund (31) eines federbelasteten Stiftes (32) so gegen die Kugel (14) gedrückt, daß die auf die Kugel (14) ausgeübte Klemmkraft (FS) der Spanneinrichtung eine Komponente (F1) aufweist, mit der der Tasterschaft (5) in die Hülse (10) hineingezogen wird, und eine weitere Komponente (F2) aufweist, mit der die Kugel (14) gegen das Walzenpaar (24a/b) gedrückt und damit gegen Kippungen des Tasterschaftes festgelegt wird. Der Stift (32) ist an beiden Seiten der Hülse (10) in zylindrischen Einsätzen (30) und (35) gleitend gelagert und trägt an einem Ende einen Betätigungsknopf (33), gegen den sich die Feder (34) abstützt. In der gezeichneten Stellung ist der Schaft (5) des Tasters durch die Kraft der Feder (34) geklemmt. Beim Einsetzten bzw. Herausnehmen wird der Betätigungsknopf (33) gedrückt, worauf dann der Schaft nach unten aus der Hülse (10) herausgezogen werden kann. Auf diese Weise ist der Betätigungsbolzen (32) für den Schwenkhebel (16) so gestaltet, daß der Kraftfluß bei Betätigung des Knopfes (33), was beispielsweise durch Umfassen des gesamten Tasters mit einer Hand geschehen kann, innerhalb der Wechseleinrichtung bleibt und somit keine Reaktionskräfte auf die übrigen Teile des Tastkopfs ausgeübt werden.

Zur Erkennung des eingewechselten Tasters besitzt der Tasterschaft (5) an einer Stelle seines Umfangs mehrere übereinander angeordnete Bohrungen, in die Magnete (19a-c) eingesetzt sind. Diese Magnete bilden einen digitalen Code, der von den Magneten gegenüberliegenden Hall-Sensoren (19a, b, c) detektiert werden kann, die mit der Steuerung des hier nicht näher dargestellten Koordinatenmeßgerätes verbunden sind.

Natürlich ist es möglich, an dieser Stelle auch andere beispielsweise optische oder mechanisch abtastende Codeleser zur Tastererkennung einzusetzen. Ebenfalls ohne weiteres möglich ist es, die hier beschriebene manuell zu betätigende Spannvorrichtung durch eine beispielsweise elektrische oder pneumatische Spannvorrichtung zu ersetzen, die von der Steuerung des Koordinatenmeßgerätes automatisch ausgelöst werden kann.

Zum Schutz des Tasters gegen Beschädigung bzw. übermäßige Beanspruchung ist um die Hülse (10) eine weitere Hülse (21) gelegt. Anschläge (39a, b) an der Außenseite der auslenkbaren Hülse (10) beschränken ihren Bewegungsbereich gegenüber der Hülse (21).

Claims (8)

1. Tasterwechseleinrichtung, insbesondere für Koordinatenmeßgeräte, mit einer Spannvorrichtung (30-35), die den auswechselbaren Taster (5-7) gegen ein seine Lage eindeutig bestimmendes Lager (22-24) zieht, wobei mindestens eine der Lagerstellen (14/24) des Lagers in Richtung des schlanken Tasterschafts (5) versetzt zu den übrigen Lagerstellen (12/22, 13/23) angeordnet ist und zwar um einen Betrag, der deutlich größer als deren gegenseitiger Abstand ist.

2. Tasterwechseleinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lager drei Lagerstellen (22, 23, 24) mit jeweils zwei Auflagepunkten besitzt und die Geraden (g1-g3), die die Auflagepunkte verbinden, in mindestens zwei verschiedenen, in Richtung des Tasterschafts (5) versetzten Ebenen liegen.

3. Tasterwechseleinrichtung nach Anspruch 2, wobei die in einer Ebene liegenden Auflagepunkte (12a/b, 13a/b) den Taster in Richtung des Tasterschaftes (5) abstützen und die Auflagepunkte (24a, b) in der zur ersten Ebene versetzten zweiten Ebene den Taster im wesentlichen senkrecht zum Tasterschaft (5) abstützen.

4. Tasterwechseleinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Spanneinrichtung (30-35) auf den Tasterschaft eine Spannkraft (FS) ausübt, die gleichzeitig sowohl eine Kraftkomponente (F1) in Richtung des Tasterschafts als auch eine Kraftkomponente (F2) senkrecht dazu besitzt.

5. Tasterwechseleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spanneinrichtung manuell betätigbar ist.

6. Tasterwechseleinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Spanneinrichtung einen federbelasteten Klemmhebel (16) enthält.

7. Tasterwechseleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spanneinrichtung automatisch gesteuert und elektrisch oder pneumatisch betätigbar ist.

8. Tasterwechseleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die in die Tasterwechseleinrichtung einzuwechselnden Taster (5-7) mit einem Code (9a-c) versehen sind und die Wechseleinrichtung Sensoren (19a-c) zur Codeerkennung enthält.