DE2356030B2 - Taster zur werkstueckantastung - Google Patents

Taster zur werkstueckantastung

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
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    • B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
    • B23Q1/36—Springs
    • G—PHYSICS
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
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Description

Die Erfindung betrifft einen Taster zur Werkstückantastung mit einem Federparallelogramm je Koordinatenrichtung für Translalionsbewegungen.
Bekannt sind Tastköpfe zur mechanischen Antastung körperlicher Werkstücke an dreidimensionalen Meßmaschinen. Dabei haben die Taster entweder in zwei <*> Achsen rotatorischc und in einer Achse translatorischc Lagerung oder in. allen drei Achsen translatorischc Lagerung. Letzteres ist durch entsprechend angeordnete Federparallelogramme realisiert worden.
Auch sind Taster bekannt, bei denen die Meßkräfte durch zusatzliche Maßnahmen aufgebracht werden. Aui diese Weise erreicht man, daß die Tasterposition, bei der die MeQablesung erfolgt, in jedem Fall die gleiche ist.
Eine Umrechnung oder Korrektur des Meßwortes muß dann nicht mehr erfolgen.
Ein Nachteil solcher Taster liegt in dem relativ großen Aufwand, der insbesondere bei mehrdimensionaler Antastung zur Erzeugung der Meßkrafte notwendig ist.
Gemäß einer weiteren Konstruktion wird bei einem Taster die Meßkraft nicht gesondert aufgebracht. Man erhält sie vielmehr durch eine Tasterauslenkung bekannter Größe und kombiniert dann durch geeignete meßtechnische Maßnahmen die Tasterauslenkung mit dem Wert aus dem Maßerfassungssystem in der richtigen Weise zum Meßergebnis. Bei einem besonderen derartigen System ist die Tasterauslenkung kleiner als die Genauigkeit der Meßmaschine, wodurch die genannte Kombination entfallen kann.
Bei Tastern der letztgenannten Art ergibt sich folgendes Problem: die Auslenkung des Taststiftes, bei der die Messung erfolgt, sollte aus meßtechnischen Gründen möglichst klein sein. Zur Erzeugung einer vorgegebenen Meßkraft bedingt diese Forderung für jeden Bewegungsfreiheitsgrad des Taststiftes einen relativ steilen Kraft-Weg-Zusammenhang (steife Federung). Andererseits ist ein gewisser Freihub des Tasters erforderlich, damit im Falle von Kollisionen zwischen Werkstück und Taster der Tastkopf selbst die Steuerung der entsprechenden Bewegung übernehmen und die Bewegung sofort abbremsen kann, um eine Zerstörung zu vermeiden. Steife Federung und größerer Freihub sind aber widersprüchliche Forderungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die beiden genannten Forderungen bei einem Taster zur Werkstückantastung in Einklang zu bringen.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Taster der eingangs genannten Art, welcher sich auszeichnet durch zusätzliche federnde Mittel zur Variation der Federkonstante bei mindestens einem Federparallelogramm als Funktion der Tasterauslenkung in Richtung der dem Federparallelogramm zugeordneten Koordinate.
Dabei können in gegensätzlichen Richtungen wirkende, im Ruhezustand direkt oder über Zwischenglieder gegen Anschläge liegende Spiralfedern als federnde Mittel vorgesehen sein, welche über mindestens einen Biegestab angesteuert werden. Die Anschläge sind zweckmäßig so ausgebildet, daß bei einer Deformation des Federparallelogramms zunächst im wesentlichen nur die Federkraft des Biegestabes und bei wachsender Auslenkung dann zusätzlich die Federkraft einer Spiralfeder wirksam wird. Bei einer Ausführungsform sind an einer Platte eines Federparallelogramms montierte Spiralfedern und ein an der gegenüberliegenden Platte dieses Federparallelogramms montierter Biegestab vorgesehen. Der Taster kann sich aber auch auszeichnen durch an einer Platte eines Federparallelogramms montierte Spiralfedern und durch einen an mindestens einer der Parallelogrammfedern montierten Biegestab. Als Biegestab kann ein Piezostab vorgesehen sein. Zweckmäßig weist der Biegestab einen steiler, und jede der Spiralfedern einen flachen Kraf'.-Weg-Zusammenhang auf. !Eine weitere Vusführungsiorm des Tasters ist dadurch gekennzeichne!, daß als Anschläge für die Spiralfedern mit der einen Paralle'iogrammplatte starr verbundene Kugeln vorgesehen sind, daß der Biejrestab über eine, nur an ihm befestigte, relativ /.um Federparallelogramm bewegliche Kugel an den Spiralfedern angreift und daß die Kugel des Biegestabes bei an den Anschlägen anliegenden Anschlagbolzen spielfrei /wischen diesen gehalten ist.
Ll
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispie-Ie näher beschrieben. Es zeigt
P i g. 1 ein Tasterelement in Vorderansicht,
P i g. 2 dasselbe in Seitenansicht, S
Fig.3 den zugehörigen Kraft-Weg-Zusammenhang und
F i g. 4 einen λ-D-Tastkopf.
Gemäß Fig. 1 ist ein Taststift 1 mit der in Richtung des Pfeiles 6 beweglichen Platte 2 einer Parailelogrammführung fest verbunden. Die Platte 2 ist über Blattfedern 3, 4 mit einer Basisplatte 5 verbunden, die bezüglich der Richtung des Pfeiles 6 starr gelagert ist. An der Basisplatte 5 sind zwei Federtöpfe 7,8 befestigt, deren Spiralfedern 9, 10 mit ihren Achsen parallel zum Pfeil 6 orientiert sind. Die vorgespannten Federn 9, 10 drücken Anschlagbolzen 11, 12 gegen drei, in einem Federgehäuse 14 befestigte Kugeln 15 (s. Fig. 2). Zwischen die Anschlagbolzen 11, 12 ragt durch eine Aussparung im Federgehäuse 14 hindurch bezüglich der Anschlagbolzen spielfrei das Ende eines im Teil 2 fixierten Biegestabes 13.
Die soweit beschriebene Einrichtung hat folgende Funktion: Berühr1, der Taststift 1 bei einer Relativ-Bewegung in Richtung des Pfeiles 6 ein Werkstück, so erfährt zunächst der Biegestab 13 eine Flexion mit steilem Kraft-Weg-Zusammenha.:ig, wie er für geringe Tasterauslenkungen in F i g. 3 dargestellt ist. Übersteigt die dabei entstehende Meßkraft die Kraft der vorgespannten Federn 9, 10, so werden diese deformiert, wobei wegen des dabei wirksamen flachen Kraft-Weg-Zusammenhanges die Meßkraft nur noch relativ wenig anwächst (F i g. 3).
In Fig.4 ist eine mögliche Kombination dreier Tasterelemente gemäß F i g. 1 und 2 zu einem 3-D-Taster gezeigt. Die federnden Elemente 7 bis 13 sind in den Parallelogrammführungen der Übersicht halber fortgelassen. Mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung ist es möglich, bei Meßkräften bis zu etwa 50 ρ Hübe von nur wenigem μιη zu realisieren, wobei für größere Beanspruchungen gleichzeitig ein Freihub für den Taster von mehreren mm zur Verfügung steht.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Tasters gegenüber Bekanntem liegt in der Möglichkeit einer Messung hoher Genauigkeit unter Verzicht auf den Aufwand, der sonst zur Steuerung der die Taster oder Prüflinge bewegenden Motoren erforderlich ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Taster zur Werkstückp.ntasung mit einem Federparalleiogramm je Koordinatenrichtung für Translationsbewegungen, gekennzeichnet durch zusätzliche federnde Mittel (9, 10, 13) zur Variation der Federkonstante bei mindestens einem Federparallelogramm als Funktion der Tasterausienkung in Richtung der dem Federparallelogramm zugeordneten Koordinate.
2. Taster nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch· zwei, in gegensätzlichen Richtungen wirKende, im Ruhezustand direkt oder über Zwischenglieder (11, 12) gegen Anschläge (15) liegende Spiralfedern (9, 10) als federnde Mittel, welche über mindestens einen Biegestab (13) angesteuert werden.
3. Taster nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Anschläge (15), daß bei einer Deformation des Federparallelogramms (2, 3, 4, 5) zunächst im wesentlichen nur die Federkraft des Biegestabes (13) und bei wachsender Auslenkung dann zusätzlich die Federkraft einer Spiralfeder (9,10) wirksam wird.
4. Taster nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch an einer Platte (5) des Federparallelogramms montierte Spiralfedern (9,10) und durch einen an der gegenüberliegenden Platte (2) dieses Federparallelogramms montierten Biegestab (13).
5. Taster nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch an einer Platte (3) des Federparallelogramms montierte Spiralfedern (9, 10) und durch einen an mindestens einer der Parallelogrammfedern (4) montierten Biegestab (13).
6. Taster nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen Piezostab als Biegestab (13).
7. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (13) einen steilen und jede der Spiralfedern (9,10) einen flachen Kraft-Weg-Zusammenhang aufweist.
8. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschläge für die Spiralfedern (9, 10) mit der einen Parallelogrammplatte (5) starr verbundene Kugeln (15) vorgesehen sind, daß der Biegestab (13) über eine, nur an ihm befestigte, relativ zum Federparallelogramm (2,3,4,
5) bewegliche Kugel an den Spiralfedern (9, 10) angreift und daß die Kugel des Biegestabes (13) bei an den Anschlägen (15) anliegenden Anschlagbolzen (U, 12) spielfrei zwischen diesen gehallen ist.
DE2356030A 1973-11-09 1973-11-09 Taster zur Werkstückantastung Expired DE2356030C3 (de)

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