DE2365984C3 - Tastkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastkopf, dessen einen Tasterschaft und ein an dessen Ende angeordnetes Tastelement aufweisender Taster durch eine Rückstellkraft in eine die Nullstellung bestimmende Lagerung gedrängt wird, aus welcher heraus er relativ zu seiner Halterung in einer Richtung verschiebbar urd allseitig kippbar ist, und der eine Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslenkung aufweist.

Derartige Tastköpfe finden in Verbindung mit Koordinatenmeßmaschinen Anwendung.

Ein solcher Tastkopf ist beispielsweise aus der GB-PS 37 813 bekannt. Die Tasterlagerung erfolgt bei dem bekannten Tastkopf kugelgelenkartig mittels eines kugelig gewölbten Tasterschaftbundes und damit zusammenwirkender oberen und unteren Gegenflächen, von denen die untere Gegenfläche fest und die obere, als den Tasterschaft umgreifende Hülse ausgebildete Gegenfläche entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar ist. Die Erfassung der Tasterauslcnkung erfolgt pneumatisch oder elektrisch, indem die TaMcr- > auslenkungen zunächst in Längsverschiebebewegungen eines keilgetriebeartig mit dem Tasterschaftsnde zusammenwirkenden Gleitkörper« umgesetzt werden, der seinerseits ein pneumatisches Ventil oder einen in eine elektrische Spule eintauchenden Anker betätigt.

i" Bei dem bekannten Tastkopf wird eine Messung der Größe der jeweiligen Tastcrauslenkung angestrebt, weshalb dort die Tasterlagcrung so gestaltet ist, daß sie relativ große Tasterauslcnkungen zuläßt und die Messung der Größe der Tasterauslcnkung im ganzen

ι '· Auslenkungsbereich möglichst fehlcrarm erfolgt.

Diese Ausbildung der Tasterlagerung des bekannten Tastkopfes im Hinblick auf eine größenmäßige Erfassung der Tasterauslenkung bringt es mit sich, daß aufgrund der zahlreichen, bei dem bekannten Tastkopf

in bei jeder Tasterauslenkung aufeinander gleitenden Flächen eine erhebliche Gcsamtreibunk auftritt, wodurch einerseits die Rückkehrgena'tigkeit des Tasters in seine Nullstellung und damit auch die Meßg^nauigkeit insgesamt, und andererseits wegen der aufgrund der

.'"> Reibungsverluste notwendigerweise ziemlich großen Rückstellkraft die Empfindlichkeit des bekannten Tastkopfes begrenzt ist. Außerdem kann sich der Verschleiß an den Gleitflächen auf die Genauigkeit des bekannten Tastkopfes auswirken.

t» Bei dem bekannten Tastkopf werden die ebenerwähnten Nachteile in Kauf genommen, um, wie schon gesagt, die Größe der Tastcrauslenkungen messen zu können. Für den Einsatz in Koordinatenmeßmaschinen, mittels derer Werkstücke durch Relativmessungcn, d. h.

Γι durch Messungen der koordinatenmäßigen Positionen einzelner Meßpunkte und nachfolgende rechnerische Ermittlung der Differenzen der Koordinatenwerte vermessen werden, ist der bekannte Tastkopf jedoch nicht geeignet. Für den Einsatz in derartigen Koordina-

4.1 tenmeßmaschinen, bei denen es nur darauf an! <>mmt, festzustellen, ob das Tastelement einen zu vermessenden Gegenstand berührt oder nicht berührt, um danach den Zeitpunkt der Ablesung der Koordinatenwertc eines Meßpunktes oder einer Meßfläche an dem zu > vermessenden Werkstück zu bestimmen, liegt die an den Tastkopf zu stellende Hauptanforderung darin, eine möglichst große Ansprechempfindlichkeit und Rückkehrgenauigkeit des Tasters nach jeder Auslenkung in seine Nullstellung mit dem Ziel ?u erhalten, auch

Ίο kleinste Tasterauslenkungen feststellen zu können. Diese Anforderung ist deshalb wichtig, weil die Gesamtgenauigkeit der Meßmaschine im wesentlichen durch die Ansprechgenauigkeit und die Rückstellgenauigkeit des Tasters bestimmt ist.

v> Der Erfindurg liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Tastkopf der eingangs dargelegten Art die Tasterlagerung derart auszubilden und mit der Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslcnkung zu verbinden, daß die erwähnte große Ansprechempfindlichkeit und Rück-

hi ι Stellgenauigkeit erzielt wird, um den Einsatz des Tastkopfes auch bei Koordinatenmeßmaschinen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angege-

h'< bcnc Anordnung gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß infolge der im llauptanspruch angegebenen Kombination der Tasterlagcrung und der Einrichtung

/ur Erfassung der Tasterauslenkung schon geringste Tasterauslenkungen zuverlässig erfaßt werden und außerdem nur geringe Reibungen in der Tasterlagerung auftreten können. Mit der Zeit möglicherweise eintretende verschleißbedingte Veränderu" 'en der Tasternullstellung beeinflussen dabei die .«.nauigkeit des Tastkopfes nicht, da dieser nur /ur Ausführung von Relativmessungen dient und es deshalb lediglich wichtig ist, daß die Nullstellung während einer Meßreihe unveränderlich bleibt.

Bevorzugte Einzelheiten des erfindungsgemäßen Tastkopfes sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Tastkopf nach der Erfindung.

Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene H-Il in Fig. 1. F i g. 3 einen Querschnitt in der Ebene IH-III in Fig. I,

Fig.4 eine etwas abgewandelte Ausführungsform des in F i g. t gezeigten Tastkopfes,

F i g. 5 eine noch weiter abgewandelte Tastkopfausführungsform.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen einen Tastkopf I mit einem Taster 3, der in einem eine Halterung für den Taster bildenden Gehäuse 2 gelagert ist. Der Taster 3 weist einen Tasterschaft 49 auf, an dessen freiem Ende eine Tastkugel 14 gebildet ist. Nahe seinem anderen Ende ist am Tasterschaft ein scheibenförmiger Bund 30 angeordnet, mit welchem sich der Taster auf drei im Gehäuse befestigten Lagerkugeln 31,32 und 33 abstützt.

Das Gehäuse 2 besteht aus einem Unterteil 34 und einem davon durch eine Isoliermanschette 36 elektrisch isolierter Oberteil 35, das mittels Schrauben 37. die ihrerseits durch Isolierhülsen 38 gegen den Gehäuseoberteil 36 isoliert sind, am Gehäuseunterteil 34 befestigt ist. Eine Schraubenfeder 5, die sich einerseits in einer Sackbohrung des Gchäuscoberteils 35 und andererseits am Ende 40 eines am Taster 3 gebildeten Zentrierzapfens 41 abstützt, drängt den Taster 3 gegen die Lagerkugeln 31, 32 und 33. Der Zentrierzapfen 41 wirkt außerdem mit drei radial im Gehäuseoberteil 35 angeordneten Zentrierkugeln 43,44 und 45 zusammen, von denen die Zentrierkugeln 45 radial federnd angeordnet ist. Die Zentrierkugeln 43 und 44 sind in Radialbohrungen 50 und 5t des Gehäuseoberteils 35 eingekittet, während die Zentrierkugel 45 durch eine in einer Radialbohrung 53 befindliche Feder 52 vorgespannt ist, die sich an einer verstellbaren Madenschraube 54 abstützt.

Ein am Gehäuseunterteil 34 befestigter Radialzapfen 46 ragt mit Spiel in eine Radialbohrung 47 des scheibenförmigen Bundes 30 hinein und bildet eine Drehsicherung. Das Spiel 48 zwischen der Bohrung 47 und dem Zapfen 46 ist so bemessen, daß der Taster 3 innerhalb bestimmter Grenzen aus seiner Nullstellung auslenkbar ist.

Die drei Lagerkugeln 31,32 und 33 bilden elektrische Kontaktbacke, die mittels f-poxidharzkitt vom Gehäuse

2 isoliert in einer Ringnut 55 des Gchäuseunterteils <4 eingekittet sind. An der Unterseite <k% scheibenförmigen Bundes 30 sind mit jeweils einem der Kontaktstücke 31, 12, 33 zusammenwirkende Kontaktflächen 56, 57 und 58 gebildet. Die drei Kontaktstücke 31, 32 und. 3.3 und die damit zusammenwirkenden Kontaktflächen 56, 57 und 58 sind in einen gemeinsamen elektrischen Stromkreis geschaltet, der über eine Zuleitung 15 zum Kontaktstück 31. sodann über die damit'zusammcnwirkende. gegen den Tasterbund 30 elektrisch isolierte Kontaktfläche 56. eine am Tasterbund angeordnete elektrische Verbindung 59 ia der ebenfalls gegen den Tasterbund elektrisch isolierten Kontaktflächc 57. von da aus über das damit zusammenwirkende Kontaktstück 32 über eine in der Zeichnung nicht sichtbare, in der Gehäuseringnut 55 verlaufende elektrische Leitung zum dritten Kontaktstück 31, und schließlich von diesem über die gegen den Taster nicht isolierte Kontaktflächc 58. der Taster 3, die Schraubenfeder 5 und das Gehäuseoberteil 35 zu einer Rücklcitung 60 verläuft.

üic Nullstellung des Tasters ist durch die. die Kontaktstücke 31,12 und 33 bildenden I-agerkiigeln und die mit dem Zentrier/.apfen 41 zusammenwirkenden Zentrierkugeln 43,44 und 45 bestimmt. Wird der Taster

3 aus einer Nullstellung ausgclcnkt. so hebt sich mindestens eine der am Tasterbund 30 angeordneten Kontaktflächen 56, 57 oder 58 vom zugehörigen Kontaktstück 31 bzw. 32 bzw. 33 ab. so daß der Stromkreis an mindestens einer Stelle unterbrochen und dadurch angezeigt wird, daß eine Tastcrauslcnkung erfolg' ist.

Fig.4 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführung:,· form, bei welcher der am Taster 3 gebildete scheibenförmige Bund 30 gleichzeitig als Zcniricrkör· per 42 dient und mit den radial im Gehäuse angeordneten Zentrierkugeln 43,44 und 45 zusammenwirkt. Bei dieser Ausführungsform ist auch die dritte Kontaktflächen 58 gegen den Taster elektrisch isoliert, wozu diese Kontaktfläche in Epoxidharzkitt eingebettet und über eine nicht dargestellte elektrische Verbindung mit der gegen den Taster :3 durch eine Isolierhülse 61 ebenfalls elektrisch isolierten Schraubenfeder 5 verbunden ist.

F i g. 5 zeigt eine weitere Abwandlung des Tastkopfes, gemäß welcher der scheibenförmige Bund 30 des Tasters 3 mit einer gerundeten Umfangsfläche 70 versehen ist. die mit Gleitsitz in einer zylindrischen Bohrung 71 des Gehäuseunterteils 34 geführt ist. so daß diese gerundete Umfangsfläche 70 den Taster 3 iii Gehäuse zentriert.

Abnutzungen der Kontaktflächen 56,57,58 am Taster oder der Kontaktstückc 31, 32, 33 beeinträchtigen die Genauigkeit des Tastkopfcs nicht, da sie lediglich eine Verschiebung der Nullstellung der Tastkugcl 14 bedingen, die sich jedoch bei einer jeweils ausgeführten Reihe von Messungen nicht auswirkt, da es sich um Rclaiivmcssungen handelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Tastkopf dessen einen Tasterschaft und ein an dessen Ende angeordnetes Tastelement aufweisender Taster durch eine Rückstellkraft in eine die Nullstellung bestimmende Lagerung gedrängt wird, aus welcher heraus er relativ zu seiner Halterung in einer Richtung verschiebbar und allseitig kippbar ist, und der eine Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslenkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (3) durch radial vom Tasterschaft (49) wegragende Stützflächen (56, 57, 58) auf drei in der Halterung (34) mit gleichen Winkelabständen um den Tasterschaft herum angeordneten Kontaktstücken (31, 32, 33) gelagert ist, die zusammen mit der jeweils zugehörigen Stützfläche elektrische, in einen gemeinsamen Stromkreis geschaltete Schalter bilden, von denen bei einer Tasterauslenkung aus der Nullstellung jeweils mindestens einer durch Abheben einer Stützfläche vom zugehörigen Kontaktstück geöffnet wird.

2. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kontaktstücken (31,32,33) zusammenwirkenden Stützflächen (56, 5/, 58) an einem am Tasterschaft (49) gebildeten scheibenförmigen Bund (30) angeordnet sind.

3. Tastkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (3t, 32, 33) durch in der Halterung (34) befestigte Kugeln gebildet sind.

4. Tastkopf nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Halterung (34) drei mit dem Tasterschaft (49) oder einem daran gebildeten Zentrierkörper (41) zusammenwirkende Zentrierstücke (43, 44, 45) angeordnet sind, vor denen eines (45) radial federnd ist.

5. Tastkopf nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der am Tasterschaft (49) gebildete scheibenförmige Bund (30) als mit den Zentrierstücken (43, 44, 45) zusammenwirkender Zentrierkörper dient.

6. Tastkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der am Tasterschaft (49) gebildete scheibenförmige Bund (30) eine gerundete Umfangsfläche (70) aufweist und mit dieser mit Gleitsitz in einer zylindrischen Bohrung (71) der Halterung (34) geführt ist.