DE2949484C2

DE2949484C2 - Einrichtung zur Einstellung von Tasten

Info

Publication number: DE2949484C2
Application number: DE2949484A
Authority: DE
Inventors: Werner Prof. Dr.-Ing. DDR 8019 Dresden Lotze; Ulrich Dr.-Ing. DDR 8044 Dresden Teichmann
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1979-12-08
Publication date: 1985-12-12
Also published as: GB2043254B; DE2949484A1; IT8067136A0; GB2043254A; DD140789B1; IT1147707B; DD140789A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einstellung von Lage, Meßkraft und Freihub an Tastern zur mehrachsigen Wegmessung für Anwendungen in' der Längenmeßtechnik, vorzugsweise für Koordinatenmeßmaschinen sowie für Steuer- und Regelungsaufgaben z. B. für mehrachsig gesteuerte Meß- und Fräsmaschinen, wobei die zu messende Kontur mit einem nach einer oder mehreren Richtungen im Raum meßbar auslenkbaren Tasterschaft angetastet wird, an dessen Ende sich eine Tastkugel befindet.

Es sind Taster zur mehrachsigen Wegmessung bekannt, die mit dem Ziel reibungsfreier Arbeitsweise in federelastischen Lagerungen orthogonal (z. B. DE-AS 42 355) oder kardanisch (z. B. DE-AS 24 40 692) geführt sind.

Zur Erzeugung einer sicheren Anlage der Tastkugel bereits in der räumlichen Nullstellung sind eine Reihe von Tastkopfausführungen mit Elementen zur Vorauslenkung versehen. Da es aber vom Meßablauf her schwierig ist, den räumlichen Nullpunkt der Tasterauslenkung einzustellen, sind diese des weiteren mit Klemmelementen versehen, die wahlweise einen oder meist zwei Freiheitsgrade sperren können (z. B. DD-WP 567). Nachteilig ist aber dann, daß bei Abtastung schräger Flächen die schräg sich einstellende Meßkraft durch Querverformung des Tasterschaftes Anlaß zu großen Meßfehlern gibt. Die zu messenden Werkstücke müssen zudem gut befestigt sein, da bei versehentlich größerer Tasterauslenkung die Meßkraft sehr stark ansteigt und dadurch Verschiebungen oder Verformungen der Werkstücke auftreten können, die zu Fehlern führen.

Aus der DE-AS 10 28 792 ist ein Taster für Meß- und Prüfgeräte bekannt bei welchem das den Meßkörper tragende Tastglied als Hohlzylinder ausgebildet ist dessen als Halbkugel ausgebildeter Fuß mit seiner ebenen Fläche an einem Träger federnd verbunden ist
Ein gemäß DE-AS 23 56 030 bekannter Taster zur Werkstückantastung umfaßt einen Tasterschaft mit wenigstens einem daran angeordneten Federstab, dessen freies Ende in einem Gehäuse unter Federspannung in einer Nullage gehalten ist Nachteilig ist jedoch, daß dieser Taster lediglich in einer Dimension entsprechend fixiert ist und somit eine mehrdimensionale Antastung nicht erlaubt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Einstellung von Tastern zu schaffen, mit welcher dreidimensional Nullage, Meßbereich und Freihub einstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung zur Einstellung von Tastern durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
Dabei ist es vorteilhaft, wenn am Gegenlager eines Federstabes der weitere Federstab mit Quaderstück in Richtung der Verlängerung der Parallelfedern angeordnet ist

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn am Tasterschaft an einer Platte drei in einer Ebene um 120° versetzt angeordnete Federstäbe angeordnet sind, von denen zwei ein Zylinderstück und der dritte ein Quaderstück trägt

Im Bereich kleinster Auslenkungen, dem bevorzugten Meßbereich, bleiben die Federstabenden in der Nullage fixiert. Die Meßkraft steigt mit der Auslenkung des Tasterschaftes proportional an. Erst wenn die Kräfte größer als die Vorspannkräfte werden, bewegt sich das Federstabende aus seiner Nullage. In der Realisierung mit Kugeln rollen die Kugeln aus den Bohrungen bis zum Rand, ohne daß sich dabei die Meßkraft wesentlich ändert Ohne Kugeln steigt die Meßkraft weiterhin an. Die Kennlinie kann aber bedeutend v/eniger steil gehalten werden, in beiden Varianten wird mit einer Einrichtung die Nullage, der Meßbereich und der Freihub eingestellt. Grundsätzlich kann auch im Freihubbereich bei Bedarf und etwas geringeren Anforderungen an die Genauigkeit gemessen werden. Auch aus seiner größtmöglichen Auslenkung wird der Taster unter den Rückstellkräften der Federn selbsttätig in die Nullage zurückgeführt. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Lösung mit zwei Federstäben und Kugeln,
F i g. 2 ein Detail aus F i g. 1 in Vergrößerung,
F i g. 3 eine erfindungsgemäße Lösung mit drei Federstäben und Kugeln in Vorderansicht

F i g. 4 die Lösung gemäß F i g. 3 in Draufsicht
Es werden zwei erfindungsgemäße Lösungen gezeigt. Die erste mit zwei, die zweite Lösung mit drei Federstäben und Kugeln.

Allen ist gemeinsam, daß das Werkstück in x-, y- und z- Richtung angetastet werden kann. Immer besteht der Taster aus einem Tasterschaft 1, einer Tastkugel 2, einem Teller 5 und drei in der Tellerebene um 120° versetzt angeordneten induktiven Wegmeßumformern mit

6£· Ferritkernen 6 und Spulen 7. Die Ferritkerne 6 sind parallel zueinander und zur Achse des Tasterschaftes angeordnet. Die Spulen sind an einem elektronischen Rechner angeschlossen.

In der ersten Ausführung nach F i g. 1 und 2 ist der Teller 5 in drei um 120° versetzt angeordneten, radial gespannten Schraubenfedern 3 federelastisch am Gehäuse 4 aufgehängt. Stirnseitig ist am Tei'ier 5 in Verlängerung des Tasterschaftes 1 ein erster Federstab 8 befestigt Sein Ende trägt ein Zylinderstfick 9. Das Zylinderstück hat stirnseitig eine Bohrung 12 und einen Rand 17 (Fig.2). Gleichachsig und spiegelbildlich zu ihm ist ein analog ausgebildetes Gegenlager 11 angeordnet. Es wird von -»wei Parallelfedern 10, die mit dem Gehäuse verbunden sind, parallel zur Achse des Federstabes 8 geführt Zwischen dem Zylinderstück 9 und dem Gegenlager 11 befindet sich eine Kugel 14. Sie liegt in den Bohrungen 12; 12'. Eine im Gehäuse 4 abgestützte Feder 13 hält die Teile unter Vorspannung.

Im Bereich kleinster Auslenkungen in x-, y-Richtung bleibt die Kugel 14 in den Bohrungen 12; 12' liegen. Die Meßkraft an der Tastkugel 2 wird wesentlich durch die Federcharakteristik des Federstabes 8 bestimmt und steigt in diesem Bereich linear mit der Auslenkung an. Erst bei größeren Auslenkungen rollt die Kugel 14 aus den Bohrungen 12; 12' maximal bis zum Rand 17. Die Federn 3 sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Meßkraft in diesem Freihubbereich nicht wesentlich ändert. Der Durchmesser des Randes 17 ist so an die Durchmesser von Kugeln 14 und Bohrungen 12; 12' angepaßt, daß der Taster auch nach größeren Auslenkungen unter dem Druck der Federkräfte selbsttätig in die Nullage zurückgestellt wird.

Für präzise Messungen in x-Richtung wird am Gegenlager 11 ein zweiter Federstab 8' in Verlängerung der Parallelfedern 10 befestigt. Er trägt am Ende ein Quaderstück 15 mit horizontaler Längsnut 16 und beiderseitigen Längsrand 18. Gegen das Quaderstück ist ein weiteres Gegenlager 11' federnd gespannt. Zwisehen beiden befindet sich eine weitere Kugel 14 (nicht sichtbar in F i g. 1).

In der Ausführung nach F i g. 3 und 4 sind am Teller 5 drei Federstäbe 8" befestigt. Sie sind in der Tellerebene angeordnet und um 120° gegeneinander versetzt. An zwei Federstäben ist jeweils ein Zylinderstück 9', am dritten Federstab ist ein Quaderstück 15' befestigt. Die Lagerung erfolgt in drei vorgespannten Gegenlagern 11". Zwischen den Gegenlagern 11" und den Zylinderbzw. Quaderstücken 9'; 15' ist wie oben beschrieben je eine Kugel 14 angeordnet. In dieser Ausführung übernimmt die erfindungsgemäße Einrichtung zur Einstellung von Lage, Meßkraft und Freihub zugleich die elastische Lagerung des Tasters.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Einstellung von Tastern mit Gehäuse, Wegmeßumformeni, Tasterschaft und Tastkugel, wobei mit dem Tasterschaft wenigstens ein Federstab verbunden ist dessen freies Ende im Gehäuse unter Federspannung in einer Nullage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der eine Federstab (8) am Ende ein Zylinderstück (9) mit stirnseitiger Bohrung (12) und Rand (17) trägt, daß jedem Zylinderstück (9) gleichachsig und spiegelbildlich ein Gegenlager (11: 11") zugeordnet ist, welches wie das besagte Zylinderstück (9) ausgebildet ist und im Gehäuse, in Parallelfedern (10), parallel zur Achse des Federstabes geführt, angeordnet ist, und unter der Vorspannung einer stirnseitig am Gegenlager angeordneten Feder (ü3) steht, und daß ein weiterer Federstab (8'; 8") ein Quaderstück (15; 15') mit einer Längsnut (16) und Längsrand (18) besitzt, welches mit einem weiteren Gegenlager (H') verbünden ist, und daß zwischen dem Gegenlager und dem Zylinderstück bzw. Quaderstück eine Kugel (14) angeordnet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß am Gegenlager (11) eines Federstabes (8) der weitere Federstab (8') mit Quaderstück (15) in Richtung der Verlängerung der Parallelfedern (10) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß am Tasterschaft an einer Platte (5) drei in einer Ebene um 120° versetzt angeordnete Federstäbe (8") angeordnet sind, von denen zwei ein Zylinderstück (9) und der dritte ein Quaderstück (15') tragen.