DE2636645C2 - Taster für Längen-Meßmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Taster für Längen-Meßmaschinen, der mit einem Tasterhalter verbindbar ist und ein exzentrisch angeordnetes Tasterelement hat, das einen Tastfühler aufweist.

Es ist ein Taster dieser Art bekannt, der aus einem bügeiförmigen Tasterelement besteht, der mit dein einen Ende an die Pinole einer Meßmaschine starr verbunden wird. Das Tasterelement hat ein gerades, exzentrisch parallel zur Pinolenachse verlaufendes Teil, das am freien Ende um 90° umgebogen ist. Das umgebogene Teil trägt einen auf der Pinolenachse liegenden, zur Pinole weisenden, kegelförmigen Tastfühler, der an der Spitze eine Kugel hat.

Dieser bekannte Taster wird in Verbindung mit einem zweiten gleichen Taster, der symmetrisch gegenüber dem ersten Taster mit einer zweiten Pinole verbunden wird, für Flankendurchmesser-Messungen von Innengewinden verwendet. Durch die relativ schlechte Zugänglichkeit zum Meßfühler ist ein derartiger Taster für allgemeine Längenmessungen an geometrischen Körpern nicht geeignet.

Für allgemeine lineare Messungen sind Meßmaschinen bekannt, bei denen das Werkstück auf eine Grundplatte gelegt und dessen Konturen bzw. Abmessungen durch entsprechendes Anlegen eines Tasters in 3 Koordinaten-Richtungen gemessen werden können. Hierzu wird der Taster mit einem den Taster tragenden Tasterhalter in der gewünschten Koordinatenrichtung bewegt und jeweils bis zur Anlage mit dem Werkstück gebracht. Der Kontakt löst einen Impuls für ein elektronisches Steuergerät aus, mit dem die Messung ausgewertet und aufgezeigt wird.

Für diese sogenannten 3-Dimensionen-Meßmaschinen ist bereits ein ganzes Sortiment an Tastern für die diversen Meßzwecke entwickelt worden.

Diese Taster bestehen im wesentlichen aus einem stabähnlichen Tasterelement, das konzentrisch zur jeweiligen Koordinatenachse bzw. Einspannachse im Tasterhalter eingespannt wird.

Die Taster unterscheiden sich untereinander durch die Ausbildung des freien Endes des Tasterstabes. Für Abstandsmessungen zwischen parallel zueinanderliegenden Flächen eines Werkstückes werden Tasterstäbe mit einer spitz auslaufenden Spitze verwendet. Für der-

artige Messungen werden auch Tasterstäbe verwendet, die durch Abtragen von einem Zylinderteil halb- oder viertelzylinderförmig ausgebildet sind, wobei die Schnittfläche bzw. Schnittkante auf der Einspannachse liegt und als Tasterfläche bzw. -kante dient. Diese Taster haben gegenüber der spitzen Ausführung den Vorteil, daß sie keiner so starken Abnützung ausgesetzt sind.

Für Messungen von Innen- oder Außendurchmessern sind Tasterstäbe vorgesehen, die an ihrem Ende eine Kugel oder eine koaxiale Ringscheibe tragen. Der Kontakt mit dem Werkstück erfolgt am Umfang des runden Fühlers, wobei der durch den Radius sich ergebende Fehler über das elektronische Steuergerät automatisch kompensiert wird.

Zur Messung von Werkstücken mit schrägen, d. h. nicht parallel zu den Koordinatenebenen der Meßmaschine verlaufenden Flächen werden Hilfsträger verwendet, die einerseits am Tasterhalter befestigt werden und die am anderen Ende eine im Winkel verstellbare Halterung für den Tasterstab aufweisen. Hiermit kann der Tasterstab schräg zur Einspannachse angeordnet werden, um damit an Flächen zu gelangen, die mit gerade eingespannten Tastern nicht zugänglich sind.

Diese bekannten Taster sind jedoch nicht geeignet, um genaue Messungen an Werkstücken beliebiger Konturen vorzunehmen. Für Konturen, deren lokale Flächennormalen nicht auf den Koordinatenflächen liegen und außerdem sich entlang der Werkstückfläche ständig in der Orientierung ändern, müssen verschiedene Taster verwendet bzw. häufige Umstellungen der Taster durchgeführt werden. Mit den vielseitigen verwendbaren Kugeltastern mußten größere Fehlerquellen in Kauf genommen werden, die durch einen unregelmäßigen Kontakt, d. h. auf verschiedenen meridionalen Ebenen der Kugel hervorgerufen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Taster der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem unabhängig von der Konturgebunf des zu messenden Werkstückes Längenmessungen mit ausreichender Genauigkeit vorgenommen werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Taster zur Messung in drei Dimensionen im Tastcrhalter in Richtung der drei Meßkoordinaten einspannbar ist und daß der Tastfühler als Spitze oder Tastkante ausgebildet und am freien Ende des Tastelementes angeordnet ist derart, daß die Spitze bzw. Kontaktkante auf die Einspannachse weist und auf ihr zu liegen kommt, und daß ferner der Taster .um die Einspannachse schwenkbar ist derart, daß der Tastfühler jeweils auf die zu vermessende Fläche des Werkstückes zeigt.

Bei einem derartigen Taster erfolgt der Kontakt auch

bei unregelmäßigen Flächen stets an der Spitze der Tastkante und folglich auf einer Koordinatenebene.

Hiermit lassen sich ohne Nachstellen bzw. Auswechseln der Taster alle notwendigen Messungen an unregelmäßigen Körpern, wie z. B. Turbinenschaufeln, genau und ohne Kompensation durchführen. Durch Drehung des Tasterelementes wird die Tastkante an im Winkel

versetzte Flächen angelegt, so daß eine rasche Meßfolge an beliebigen Punkten des Werkstückes durchgeführt werden kann.

Das oben beschriebene bekannte viertelzylindrische Tasterelement weist auch eine in der Einspannachse liegende Tastkante auf. Würde dieses Element zusätzlich um die Einspannachse drehbar aufgeführt werden, so wäre auch hier die Möglichkeit gegeben, die Tastkante durch Drehen auf im Winkel versetzte Flächen zu richten. Jedoch dürfen die Flächen nicht in ailen Ricntungen gekrümmt sein, denn die Tastkante zieht sich entlang des Tasterelementes, wodurch sie nicht hinter vorstehende Flächenteile hineinragen kann.

Der erfindungsgemä3e Taster ist dagegen aufgrund seiner bügelartiger· Ausgestaltung zwischen der Tastkante und der Einspannung frei, wodurch der Tastfühler in konkave Flächen hineinragen kann.

Außerdem werden mit einem Meßpunkt gleichzeitig drei Koordinaten erfaßt, wodurch die räumlichen Dimensionen eines regelmäßigen oder unregelmäßigen Körpers mit einem einzigen, einmal eingespannten Taster in einem Meßvorgang gemessen werden können.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann ein auswechselbarer mit dem exzentrischen Tasterelement verbundener Taistfühier vorgesehen werden. Hierdurch kann der der Abnutzung ausgesetzte Tastfühler durch Auswechseln eines relativ kleinen Bauteiles erneuert werden, ohne daß der gesamte Taster ausgewechselt werden muß.

Der erfindungsgemäße Taster läßt sich auch zur Messung von Innendurchmessern, beispielsweise einrs Hohlkörpers verwenden, die größer sind, als der Durchmesser der Eintrittsöffnung. Für diese Fälle kann das Tasterelement vorteilhaft annähernd U-förmig, mit quer zur Rinspannrichtung gerichteten Schenkeln, ausgebildet sein, wobei der eine Schenkel die Einspannbuchse und der andere Schenkel an seiner Stirnseite den Tastfühler trägt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

F i g. 1 und 2 zeigt je ein Ausführungsbeispiel,

F i g. 3 eine Darstellung von Meßweisen an kurvenförmigen Flächen.

Nach Fig. 1 ist der Taster 10 in der Richtung der Koordinate Kin einem Tasterhalter 11 eingespannt. Der Taster 10 hat ein Tasterelement !2, das in bezug auf die Einspannachse 13 bzw. Bezugskoordinate Kexzen:risch angeordnet ist und am freien Ende einen Tastfühler 14

hat, dessen Spitze bzw. Kontaktkamc auf der Einspannachse !3 liegt. In der dargestellten Anordnung können Längenmessungen eines auf eine Tragplatte 15 gestellten Werkstückes 16 in der Z-Richtung vorgenommen werden. Durch Schwenken des Tasters 10 um 90° um die

ίο Achse 13 wäre das Meßgerät für Längenmessungen in der X-Richtung eingestellt. Der Taster kann um jeden Winkel geschwenkt werden, wenn eine unregelmäßige Konturgebung eines Werkstückes es erfordert. Für Messungen an der -YK-Ebene wird der Taster an der Stirnseite des Tasterhalters 11 eingespannt, wie es in Fig.? gezeigt ist.

Nach Fig. 2 ist das Tasterelement 19 U-förmig ausgebildet und mit den Schenkeln 20 und 21 senkrecht zur Einspannrichtung 13 angeordnet. Ein derartiger Taster ist geeignet, um Messungen in Hohlkörpern 22 mit verkleinerter Eintrittsöffnung vorzunehmen.

Fig. 3 stellt die Ebene XY dar, in der ein kurviges Werkstückteil 25 auf der Platte 15 gezeigt ist. Es sind an verschiedenen Stellen des Werkstückes anliegende Taster, sowohl kugel- oder scheibenförmige Taster 26 herkömmlicher Art als auch ein erfindungsgemäßer Taster 10 im Querschnitt gezeigt, die in der Z-Richtung eingespannt und für Messungen in der V-Richtung ausgerichtet sind. Die Fehlerquelle bei den Messungen mit den herkömmlichen Tastern wird hier verdeutlicht.

Bei der Messung an Punkten, wie A oder C, an denen die Flächennormale nicht parallel zur V-Richtung gerichtet ist, wird die Kugel 26 an abgelegenen Punkten, wie A 'bzw. C, zum Anliegen kommen und jeweils einen Fehler Δ d bzw. Ad' hervorrufen. Dagegen wird der Tastfühler 14 des erfindungsgemäßen Tasters 10 unabhängig von der Orientierung der Flächennormale stets mit dem erwünschten Bezugspunkt D = D' in Kontakt kommen. Wie bereits erwähnt, läßt sich der Taster 10 zu diesem Zweck um die Einspannathse, in diesem Fall Z-Richtung, derart schwenken, daß der Tastfühler 14 jeweils auf die zu vermessende Fläche des Werkstückes 25 zeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I.Taster für Längenmeßmaschinen,der mit einem Tasterhalter verbindbar ist und ein exzentrisch angeordnetes Tasterelement hat, das einen Tastfühler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (10) zur Messung in drei Dimensionen im Tasterhalter (11) in Richtung der drei Meßkoordinaten einspannbar ist und daß der Tastfühler als Spitze oder Tastkante ausgebildet und am freien Ende des Tastelementes (12, 19) angeordnet ist derart, daß die Spitze bzw. Kontaktkante auf die Einspannachse weist und auf ihr zu liegen kommt, und daß ferner der Taster um die Einspannachse (13) schwenkbar ist derart, daß der Tastfühler (14, 23) jeweils auf die zu vermessende Fläche des Werkstückes (25) zeigt.

   ?. Taster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastfühler (14, 23) ein getrenntes Bauelement ist, das am exzentrischen Tasterelement (12,19) auswechselbar befestigt ist

   3. Taster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tasterelement (19) annähernd U-förmig ausgebildet ist und senkrecht zur Einspannachse (13) gerichtete Schenkel (20, 21) aufweist, wobei der eine Schenkel (20) die Einspannbuchse (24) und der andere Schenkel (21) an seiner Stirnseite den Tastfühler (23) trägt.