DE2207270C3

DE2207270C3 - Vorrichtung zur Übertragung der Bewegungen eines Tasters längs mindestens zwei Koordinatenachsen

Info

Publication number: DE2207270C3
Application number: DE2207270A
Authority: DE
Inventors: Rene Le Locle Droz (Schweiz)
Original assignee: Les Fabriques dAssortiments Reunies SA FAR
Current assignee: Meseltron SA
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-02-16
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2207270A1; GB1321575A; CH549438A; US3888012A; DE2207270B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung der Bewegungen eines Tasters längs mindestens zwei Koordinatenachsen auf mindestens zwei Ableseorgane, von denen jedes ein bewegliches Teil und einen auf die Lageänderung dieses Teils ansprechenden Meßfühler aufweist, wobei die Tasterbewegungen gleichzeitig auf zwei miteinander kombinierte, elastisch deformierbare Parallelogramme einwirken und das erste Parallelogramm, von welchem zwei zueinander parallele Seiten elastisch deformierbar sind und die beiden anderen zueinander parallelen Seiten starre Brücken bilden, durch die eine Brücke fest mit einem rahmenförmigen äußeren Teil verbunden ist, und das zweite Parallelogramm mit zwei elastisch deformierbaren parallelen Seiten und zwei starren parallelen Brücken mittels der einen starren Brücke fest mit der freien Brücke des ersten Parallelogramms verbunden ist.

Es sind bereits Meßvorrichtungen mit einem elastisch deformierbaren Parallelogramm bekannt, in welchen die Bewegungen eines um eine Achse schwenkbaren Hebels an das Parallelogramm weitergegeben werden. Es gibt auch solche mit einem einzigen Parallelogramm ohne Zwischenschaltung eines Schwenkhebels.

Es sind auch schon Systeme mit einem um eine Achse drehbaren Meßfühler bekannt Wenn diese Systeme z.B. zur Kontrolle der Zentrierung einer Welle oder Achse oder einer Bohrung auf einer Maschine oder einem Meßapparat verwendet werden, so müssen sie um eine im allgemeinen zur Bewegungsebene senkrechte Achse gedreht werden, was zur Aufteilung der Ablesung gemäß dem verwendeten Koordinatensystem zwingt.

Die US-PS 3 394 248 beschreibt ein Meßgerät mit optischen Gittern, wobei ein Tastarm mit einem Kugelende von einem ersten Anschlag zu einem zweiten Anschlag geschoben wird. Um sicher zu sein, daß die Meßkugel anstößt, ist ein »Überfahren« notwendig, welches eine federnde Aufhängung des Meßwagens bedingt. Diese Aufhängung weist zwei Federpaare auf, wobei jedes Federpaar eine starre Brücke enthält und das zweite Federpaar direkt mit dem ersten Federpaar verbunden ist. Diese Konstruktion der Aufhängung, die für die angegebene Verwendung keine Nachteile aufweist, zeigt jedoch für eine Anwendung in einer eingangs erwähnten Vorrichtung den Nachteil, daß jedesmal beide Federpaare schwingen, so daß damit eine Messung in zwei Richtungen nicht genau und unabhängig voneinander durchgeführt werden könnte.

Die GB-PS 1 211 418 beschreibt eine Vorrichtung zur Übertragung der Bewegungen eines Tasters für eine numerisch gesteuerte Maschine, wobei die Tasterbewegungen gleichzeitig auf zwei miteinander kombinierte, elastisch defoimierbare Parallelogramme einwirken, welche Parallellogramme in einer Ebene liegen. Dies führt dazu, daß der Taster nur in insgesamt zwei Koordinaten richtungen bewegbar ist, wovon die eine Bewegung in Richtung seiner Längsachse erfolgt. Außerdem sind die Parallelogramme derart miteinander verbunden, daß bei der Auslenkung eines Parallelogramms das zweite auch stark ausgelenkt wird, was für die vorgesehene Anwendung nicht besonders ins Gewicht fällt, jedoch für die Anwendung, wie sie für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist, unter anderem zu einer zu großen Ungenauigkeit führen würde.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die obige Nachteile vermeidet und die eine Messung in allen drei Koordinatenrichtungen erlaubt, in der die Auslenkungun der Parallelogramme praktisch unabhängig voneinander sind und somit eine hohe Meßgenauigkeit erreicht werden kann. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer möglichst einfach herzustellenden, robusten und raumsparenden Vorrichtung.

Diese Ziele werden dadurch erreicht, daß das erste Parallelogramm im zweiten Parallelogramm

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«,peordnet ist, derart, daß die Auslenkung eines » VaUelogramms in Richtung der größten Steifigkeit 'elastisch defonnierbaren Seiten des zweiten Par-Sloeramms erfolgt, und daß die den Tasterarm »ende Brücke längs zweier Koordinatenachsen, lche die bezüglich des Tasterarms axiale Richtung Xl einschließen, beweglich ist.
Das erfindungsgemäße System hat in beiden Kordinaten einen natürlichen Gleichgewichtspunkt. Bei der Berührung des Tasters mit einem zu mesien-Hen Werkstück verursacht die Reaktion der elastisch iteformierbaren Teile der beiden Parallelogramme einen Meßdruck gegen das zu messende Werkstück. Zweckmäßigerweise kann die Vorrichtung auch axial beweglichen Taster zur Messung in einer Koordinate haben.

erfindungsgemäße System liefert eine lineare r der Bewegungen des Tasters, unabhängig von aer Länge des letztern

Zudem bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung hei erößter Wirtschaftlichkeit und Leichtigkeit in der Verwendung eine bei Messungen in zwei oder drei Dimensionen bis heute nie erreichte Kombination von Feinheit, Empfindlichkeit und Präzision.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführunesform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fi g. 1 zeigt eine schematisierte Perspektive der Vorrichtung in einem dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystem mit dem Schema der verschiedenen Meßstufen.

F i g. 2 ist ein partieller Längsschnitt eines induktiven Meßfühlers.

F i g· 3 ^{ist ein} vereinfachter Längsschnitt eines Teils des Tasters und, der mechanischen Einrichtung für den induktiven Meßfühler. .......

F j a 4 ist ein schematisierter Vertikalscnnitt der Vorrichtung nach der Linie IV-IV der F ig. 5. F i g. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V der

¹⁸' ^u i o. 1 veranschaulicht, überträgt der Taster nähme geeigneter Taster 1 ausgebildet. Ein einerseits am Körper 12 und anderseits an einem Ring 17 befestigter Balg 16 schützt das Innere des Meßfühlers gegen Staub. Über den größten Teil ihrer Länge ist S die Achse 13 auf einem Kugellager 14 montiert. Die Achse 13 endet auf der dem Fühlerkopfschaft 15 gegenüberliegenden Seite in einem von einer Buchse 19 umgebenen hohlen Stummel 22. Die Buchse 19 dient der Achse 13 als Anschlag und zur Verhinderung der Drehung der Achse 13. Eine den Stummel 22 umgebende Rückführfeder 20 stützt sich mit ihrem einen Ende in einem Ring 21 und mit ihrem andern Ende gegen die Stirnfläche der Buchse 19 ab. In die Bohrung des Stummels 22 greift ein Keramikrohr 23, welches an seinem einen Ende einen Ferritkern Z4 aufnimmt. Dieser Ferritkern konzentriert das Magnetfeld der Spulen 25 und 25 a (F i g. 2), welche eine Keramikhülse 26 umgeben und in einem äußeren Ferritmantel 27 angeordnet sind. Das Ganze der *» F i g. 2 ist in eine Hülse 29 (F i g. 3) eingepaßt, die durch konventionelle Mittel (F i g. 3) am Korper IZ des Meßfühlers befestigt ist. Ein Anschlußstuck 3U hält das Ganze der F i g. 2 mittels eines Federnngs 28 fest.

In F i g. 2 ist die elektronische Einrichtung in jeder Hinsicht identisch mit der Einrichtung gemäß F i g. 3. Sie hat in eine Isolationsmasse 34 eingebettete, der Speisung der Spulen 25 und 25 α dienende Klemmen 31,32 und 33. Ein Kabel 35 mit einem Stecker ermöglicht eine rasche Verbindung mit den verschiedenen Meßstufen (vgl. Fig. 1), die eine stabilisierte Speisung 35 α, einen Oszillator 36, einen einen Gleichstromverstärker 38 speisenden Phasen-

Galvanometer 40 gibt, weiter einen Meßbereichwähler41, einen Wechselstromverstärker 42 und ein Signalisierungs-System 43, das die Messung auf den verschiedenen Meßfühlern gestattet. <o Wie schon »eite, oben ^ ^gelegt, »l to

fvd in der X- undI Z-Achse elastisch deformierbare elastisch deformierbare

Seiten>

auf die Brücke 5 durch einen reg.- Z-Achse (F ι g. 4) auf

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Aas den Fig. 1, 4 und 5 geht deutlich hervor, wie die Parallelogramme milemander verbunden und, d. h. wie sie ineinantogestel t smd, wodurch eine

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Seiten52 und 53 J£ S ^{sirebe56 am f}

igsübertragung in der ■ Meßfühlerachse letzterer Teil8

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richtungen bildet. neu uci ti^u^u ».

Wie F i g. 3 zeigt, hat der verwendete induktive ⁶5 Parallelogramms erfolgt.

Meßfühler eine seinen Körper bildende Haupthülse Im Falle einer dritten Achse (y-Achse) hingegen

12. Deren Bohrung nimmt die Achse 13 auf. Das erfolgt die Lageveränderung des Tasters direkt auf

eine Ende dieser Achse ist zur auswechselbaren Auf- dem Niveau des Meßfühlers 2 (F i g. 1).

Selbst unter der Wirkung einer minimalen Lageveränderung des Tasters 1 durch dessen Berührung mit einem zu messenden Werkstück werden Reaktionskräfte Fx, Fy, Fz erzeugt und wirken gegen die Flächen des Werkstücks.

Durch entsprechende Dimensionierung der elastisch deformierbaren blattförmigen Seiten der Parallelogramme lassen sich die Elastizitätscharakteristika der Vorrichtung modifizieren und infolgedessen die verschiedenen Reaktionskräfte Fx, Fy, Fz längs den »° entsprechenden Achsen der gewünschten Größe der Lageänderungen des Tasters 1 anpassen.

Jedes Parallelogramm kann als einteiliges Stück aus einem Werkstoffblock geschnitten sein. Es könnten sogar beide Parallelogramme zusammen ein einteiliges, aus einem Werkstoffblock geschnittenes System bilden.

Die Bewegungen können in jeder Achse unabhängig voneinander in einem beliebigen Punkte ihres Ablaufs blockierbar sein, so daß der Meßtaster 1 wahlweise gleichzeitig in einer, zwei oder drei Dimensionen arbeiten kann.

Die Achsen des Koordinatensystems können zueinander beliebige Lage haben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch eine beliebige Lage im Räume haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Übertragung der Bewegungen eines Tasters längs mindestens zwei Koordinatenachsen auf mindestens zwei Ableseorgane, von denen jedes ein bewegliches Teil und einen auf die Lageänderung dieses Teils ansprechenden Meßfühler aufweist, wobei die Tasterbewegungen gleichzeitig auf zwei miteinander kombi- nierte, elastisch deformierbare Parallelogramme einwirken und das erste Parallelogramm, von welchem zwei zueinander parallele Seiten elastisch deformierbar sind und die beiden anderen zueinander parallelen Seiten starre Brücken bil-15 den, durch die erne Brücke fest mit einem rahmenförmigen äußeren Teil verbunden ist, und das zweite Parallelogramm mit zwei elastisch deformierbaren parallelen Seiten und zwei starren parallelen Brücken mittels der einen starren Brücke fest mit der freien Brücke des ersten Parallelogramms verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Parallelogramm (5, 7, 52, 53) im zweiten Parallelogramm (4, 47, 45, 46) angeordnet ist, derart, daß die Auslenkung eines Parallelogramms in Richtung der größten Steifigkeit der elastisch deformierbaren Seiten des zweiten Parallelogramms erfolgt, und daß die den Tasterarm (3) tragende Brücke (4) längs zweier Koordinatenachsen, welche die bezüglich des Tasterarms axiale Richtung nicht einschließen, beweglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (1) axial beweglich ist und ein Meßfühler (2) zur Messung dieser Bewegung in der dritten Koordinatenrichtung (F-Achse) ansprechbar ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen in jeder Achse unabhängig voneinander in einem beliebigen Punkte ihres Ablaufs blockierbar sind, so daß der Meßtaster (1) wahlweise gleichzeitig in einer, zwei oder drei Dimensionen arbeiten kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-45 kennzeichnet, daß jedes Parallelogramm als einteiliges Stück aus einem Werkstoffblock geschnitten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Parallelogramme zusammen ein einteiliges, aus einem Werkstoffblock geschnittenes System bilden.