DE2356030C3 - Taster zur Werkstückantastung - Google Patents
Taster zur WerkstückantastungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Taster zur Werkstückantastung mit einem Federparallelogramm je Koordinatenrichtung
für Translationsbewegungen.
Bekannt sind Tastköpfe zur mechanischen Antastung körperlicher Werkstücke an dreidimensionalen Meßmaschinen.
Dabei haben die Taster entweder in zwei Achsen rotatorische und in einer Achse translatorische
Lagerung oder in allen drei Achsen translatorische Lagerung. Letzteres ist durch entsprechend angeordnete
Federparallelogramme realisiert worden.
Auch sind Taster bekannt, bei denen die Meßkräfte 6S
durch zusätzliche Maßnahmen aufgebracht werden. Auf diese Weise erreicht man, daß die Tasterposition, bei der
die Meßablesung erfolgt, in jedem Fall die gleiche ist.
Eine Umrechnung oder Korrektur des Meßwertes muß dann nicht mehr erfolgen.
Ein Nachteil solcher Taster liegt in dem relativ großen Aufwand, der insbesondere bei mehrdimensionaler
Antastung zur Erzeugung der Meßkräfte 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, weiche 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 steilen und jede der Spiralfedern einen flachen Kraft-Weg-Zusammenhang
auf. Eine weitere Ausführungsform des Tasters ist dadurch gekennzeichnet, daß als Anschläge
für die Spiralfedern mit der einen Parallelogrammplatte starr verbundene Kugeln vorgesehen sind, daß der
Biegestab über eine, nur an ihm befestigte, relativ zum Federparallelogramm bewegliche Kugel an den Spiralfedern
angreift und daß die Kugel des Biegestabes bei an den Anschlägen anliegenden Anschlagbolzen spielfrei
zwischen diesen gehalten ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieic
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Tasterelement in Vorderansicht,
Fig. 2dasselbe in Seitenansicht,
Fig. 3 den zugehörigen Kraft-Weg-Zusammenhang und
F i g. 4 einen 3-D-Tasikopf.
Gemäß Fig. 1 ist ein Taststift 1 mit der in Richtung
des Pfeiles 6 beweglichen Platte 2 einer Parallelegrammführurig
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: Berührt der Taststift 1 bei einer Relativ-Bewegung
in Richtung des Pfeiles 6 ein Werkstück, so erfahrt zunächst der Biegestab 13 eine Flexion mit
steilem Kraft-Weg-Zusammenhang, wie er für geringe Tasierauslenkungen 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
rehtiv wenig anwächst (F i g. 3).
In Fig.4 ist eine mögliche Kombination dreier
Tasierelemente gemäß Fig. 1 und 2 zu einem -!•D-Taster gezeigt. Die federnden Elemente 7 bis 13
sii.d in den Parallelogrammführungen der Übersicht halber fortgelassen. Mit Hilfe der beschriebenen
Einrichtung ist es möglich, bei Meßkräften bis zu etwa 50 ρ H-ibe von nur wenigem μπι 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 Verzieht auf den Aufwand, der sonst zur Steuerung der die Taster oder Prüflinge
bewegenden Motoren erforderlich ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Taster zur Werkstückantastung mit einem Federparallelogramm je Koordinatenrichtung für
Translationsbewegungen, gekennzeichnet durch zusätzliche federnde Mittel (9, 10, 13) zur
Variation der Federkonstante bei mindestens einem Federparallelogramm als Funktion der Tasterauslenkung
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 Piezoslab als Biegestab
(13).
7. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis b, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (13)
einen steilen und jede der Spiralfedern (9, ä0) 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 (11,12) spielfrei zwischen diesen gehalten ist.
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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