DE3417991A1

DE3417991A1 - Tastkopf einer messmaschine

Info

Publication number: DE3417991A1
Application number: DE19843417991
Authority: DE
Inventors: Otto Dr. 7238 Oberndorf Klingler; Kurt 7500 Karlsruhe Linder
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Priority date: 1984-05-15
Filing date: 1984-05-15
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE3417991C2; US4578873A; GB2161271B; IT1183609B; IT8520666A0; IT8521789V0; FR2564579A1; FR2564579B1; GB2161271A; GB8512298D0

Description

MP 128
Ga/Sö/Hr.

Mauser-¥erke Oberndorf GmbH, 7238 Oberndorf

Tastkopf einer Meßmaschine

Die Erfindung betrifft einen Tastkopf einer Meßmaschine, bei dem wenigstens für eine Koordinate eine ein erstes Basisteil und ein diesem gegenüber in beiden Richtungen der Koordinate verschiebliches zweites Basisteil aufweisende Geradführungseinrichtung, insbesondere ein Federparallelogramm vorgesehen ist, wobei in dieser Koordinate wirkende Federmittel vorgesehen sind, die die beiden Basis— teile zum Anschlag bringen*

Eine derartige Einrichtung ist in der DE-PS 11 36 beschrieben. Mittels einer Zugfeder 22 ist dort die bewegliche Platte eines Federparallelogramms gegen den an der festen Platte des Federparallelogramms vorgesehenen Anschlag gezogen. Für die Gegenrichtung ist kein Anschlag vorgesehen.

In der DE-AS 23 56 030 ist ein Taster zur Ferkstückantastung mit einem Federparallelogramm je Koordinate beschrieben. Am festen Basisteil sind zwei

A-

federbelastete Anschlagbolzen gelagert. In der Ruhestellung sind zwischen diesen Anschlagbolzen in einem am festen Basisteil befestigten Federgehäuse gelagerte Kugeln und ein am beweglichen Basisteil befestigter Biegeträger geklemmt. Da sowohl die Anschlagkugeln als auch der Biegeträger an der bzw, den gleichen Anschlagflächen anliegen, kann sich ein Spiel ergeben, wenn beispielsweise die Anschlagflächen der Anschlagbolzen nicht exakt parallel stehen oder die Durchmesser der Anschlagkugeln und einer Kopfkugel des Biegestabs differieren. Mittel zur Behebung eines solchen Spiels sind aufwendig.

Bei der DE-AS 23 56 O3O hat der Biegestab eine steile Kraft-Weg-Kennlinie. Die Spiralfedern haben eine flache Kraft-Weg-Kennlinie. Der Biegestab soll sich vor der betreffenden Druckfeder bei einer Werkstückantastung verformen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tastkopf der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem bis zum Auftreten einer bestimmten Meßkraft eine stabile Ruhestellung des beweglichen Basisteils mit einfachen Mitteln in beiden Richtungen der jeweiligen Koordinate spielfrei gehalten ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Tastkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein einziger Anschlagkörper mit je einer Anschlagfläche für jedes Basisteil in beiden Richtungen der

Koordinate verschiebbar ist, daß das eine Basisteil unter der Wirkung einer ersten Feder und das andere Basisteil unter der Wirkung einer zweiten Feder an die jeweilige Anschlagfläche anschlagen, daß beide Anschlagflächen in die gleiche Richtung der Koordinate weisen, daß für die Bewegung des einen der Basisteile in der einen Richtung der Koordinate eine erste Hubstrecke frei ist und daß für die Bewegung dieses Basisteils zusammen mit dem Anschlagkörper in der anderen Richtung der Koordinate eine zweite Hubstrecke frei ist, die an der der Anschlagfläche abgewandten Seite des Anschlagkörpers liegt.

In der Ruhestellung ist der Anschlagkörper mittels der einen Feder an dem festen Basisteil gehalten. Mittels der anderen Feder ist das bewegliche Basis— teil an dem Anschlagkörper gehalten. Dadurch ist die Ruhestellung in beiden Richtungen der betreffenden Koordinate stabil. Da in der Ruhestellung beide Basisteile an geeigneten Anschlagflächen unabhängig voneinander anliegen, entstehen nicht die beim Stand der Technik genannten Spielprobleme.

Wird beim Auftreten einer bestimmten Meßkraft in der einen Richtung der betreffenden Koordinate das bewegliche Basisteil ausgelenkt, dann bleibt der Anschlagkörper in Ruhe und die eine Feder verformt sich. Bei einer Auslenkung des beweglichen Basisteils in der entgegengesetzten Richtung nimmt dieses den Anschlagkörper mit, wodurch sich die andere Feder verformt.

-Kc

Der Aufbau der Einrichtung ist einfach. Denn es braucht lediglich ein Anschlagkörper vorgesehen zu sein, dessen Formgestaltung darüber hinaus an die jeweiligen räumlichen Verhältnisse anpaßbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein solcher Anschlagkörper auch für die zweite und/oder dritte Koordinate vorgesehen sein. Es sind dann auch für die anderen Koordinaten stabile, spielfreie Ruhestellungen geschaffen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umgreift der Anschlagkörper das eine Basisteil, das innen an ihm anliegt. Die erste Hubstrecke liegt im Innern des Anschlagkörpers und das andere Basisteil liegt außen am Anschlagkörper an.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Drei-Koordinatenmeßkopf schematisch

im Schnitt längs der Linie I-I nach Figur 2,

Figur 2 den Tastkopf im Schnitt längs der Linie II-II nach Figur 1 und

Figur 3 einen Querschnitt eines Tastkopfes mit einem einzigen Anschlagkörper für zwei Koordinaten.

Ein Tastkopf weist einen Tastfingerhalter 1 auf, der an einem Basisteil 2 befestigt ist. Das Basisteil 2 ist mittels X-Parallelogrammfedern 3 an einem in der X-Koordinate festen Basisteil k aufgehängt. Dieses weist einen nach unten ragenden Fortsatz k¹ auf.

.-—. Das Basisteil h ist über Y-Parallelogrammfedern 5

an einem Basisteil 6 aufgehängt, das in der Y—Koordinate fest ist. Am Basisteil 6 ist ein nach unten ragender Mantel 6¹ ausgebildet.

Das Basisteil 6 ist über Z-Parallelogrammfedern 7 mit einem Basisteil 8 verbunden, das in der Z—Koordinate festliegt. Insgesamt ist also der Tastfingerhalter 1 in den Richtungen aller drei Koordinaten gegenüber dem Basisteil 8 beweglich.

Zwischen dem Basisteil 2 und dem Fortsatz h^x des Basisteils 4 ist ein X-Anschlagkörper 9 wirksam, ■'*^>s der eine Ausnehmung 10 aufweist, in die der Fortsatz h¹ ragt. An dem Fortsatz k¹ und dem X-Anschlagkörper 9 greift eine Zugfeder 11 an. An dem X-Anschlagkörper 9 und dem Basisteil 2 greift eine Zugfeder 12 an. Die Wirkrichtung beider Zugfedern und 12 liegt in der X-Koordinate. Mittels der Zugfeder 11 ist eine Anschlagfläche 13_f die innen an dem X-Anschlagkörper 9 liegt, an dem Fortsatz V zum Anschlag gebracht. Mittels der Zugfeder 12 ist

-X-

das Basisteil 2 an eine weitere Anschlagfläche lh des X-Anschlagkörpers 9 gezogen, die außen am X-Anschlagkörper 9 liegt. In der Ausnehmung 10 ist eine Hubstrecke 15 frei. Außerhalb des X-Anschlagkörpers 9 ist gegenüber der Anschlagfläche 14 eine Hubstrecke 16 frei (vgl. Figur i).

Ein Y-Anschlagkörper 17 weist eine Ausnehmung 18 auf, durch welche der Fortsatz h' ragt. Eine Zugfeder 19 greift an dem Mantel 6« des Basisteils 6 und dem Y-Anschlagkörper 17 an. Eine Zugfeder 20 greift an dem Fortsatz h¹ und dem Y-Anschlagkörper an. Die Wirkrichtung der Zugfedern liegt in der Y-Koordinate (vgl. Figur 2).

Mittels der Zugfeder 19 ist eine äußere Anschlagfläche 21 am Mantel 6' zum Anschlag gebracht. Die Zugfeder 20 zieht den Fortsatz 4' gegen eine innere Anschlagfläche 22 des Y-Anschlagkörpers 17· In der Ausnehmung 18 ist eine Hubstrecke 23 frei. Außerhalb des Y-Anschlagkörpers 17 ist gegenüber der Anschlagflache 21 eine Hubstrecke 2k frei.(vgl. Figur 2).

Ein Z-Anschlagkörper 25 weist eine Ausnehmung 26 auf. In,diese greift das Basisteil 6 mit einem Ansatz 6'' ein (vgl. Figur i). Eine Zugfeder 27 greift an dem Basisteil 8 und dem Z-Anschlagkörper an. Eine Zugfeder 28 greift an dem Z-Anschlagkörper 25 und dem Ansatz 6¹' an. Die Zugfeder 27 zieht eine Anschlagfläche 29 des Z-Anschlagkörpers 25 an

das Basisteil 8. Die Zugfeder 28 zieht den Ansatz 6'* gegen eine Anschlagflache 30 des Z-Anschlagkörpers Die Wirkrichtung der Zugfedern 27 und 28 liegt in der Z-Koordinate. In der Ausnehmung 26 ist eine Hubstrecke 31 frei. Gegenüber der Anschlagfläche ist eine Hubstrecke 32 frei.

Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist etwa folgende:
10

In der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Stellung steht der Tastfingerhalter 1 in allen drei Koordinaten in seiner Ruhestellung.

Wird der Tastfingerhalter 1 in +X-Richtung ausgelenkt, dann drückt das Basisteil 2 den X-Anschlagkörper 9 in +X-Richtung. Dabei entfernt sich die Anschlagfläche 13 vom Fortsatz h* des feststehenden Basisteils 4, Die Zugfeder 11 spannt sich.

Wird der Tastfingerhalter 1 in -X-Richtung ausgelenkt, dann entfernt sich das Basisteil 2 von der Anschlagfläche "\k des X-Anschlagkörpers 9· Es spannt sich dann die Zugfeder 12. Durch die Dimensionierung der Zugfedern 11 und 12 ist festgelegt, bei welcher Meßkraft eine zu erfassende Auslenkung des Tastfingerhalters 1 einsetzt. Die mögliche Bewegung in +X-Richtung ist durch die Hubstrecke 16 begrenzt. Die mögliche Bewegung in -X-Richtung ist durch die Hubstrecke 15 begrenzt.

Wird der Tastfingerhalter 1 in +Y-Richtung bewegt, dann nimmt der Fortsatz 4¹ den Y-Anschlagkörper 17 in +Y-Richtung mit. Dessen Anschlagfläche 21 entfernt sich vom Mantel 6', wodurch sich die Zugfeder 19 spannt.

Bei einer Bewegung in -Y-Richtung entfernt sich der Fortsatz k¹ von der Anschlagfläche 22 des Y-Anschlagkörpers 17· Dadurch spannt sich die Zugfeder 20. Bei der Bewegung in -Y-Richtung nimmt der Fortsatz den X-Anschlagkörper 9 mit.

Bei einer Bewegung des Tastfingerhalters 1 in +Z-Richtung löst sich der Ansatz 6¹ ' unter Spannung der Feder 28 von der Anschlagfläche 30.

Bei einer Bewegung in -Z-Richtung nimmt der Ansatz den Z-Anschlagkörper 25 mit, wobei sich dessen Anschlagfläche 29 unter Spannen der Zugfeder 27 von dem Basisteil 8 löst.

Bezüglich der Zugfedern der Y-Richtung und der Z-Richtung und der Hubstrecken gilt das zur X-Ri.chtung Ausgeführte.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist jeder Koordinate ein eigener Anschlagkörper zugeordnet. In Figur 3 ist ein Anschlagkörper dargestellt, der zugleich für die X- und die Y-Richtung wirksam ist.

In einem festen Basisteil 33 ist ein X,Y-Anschlagkörper 34 angeordnet. Dieser weist eine in -X-Richtung weisende Anschlagfläche 35 und eine in -Y-Richtung weisende Anschlagfläche 36 auf. Entsprechende Gegenflächen 37 und 38 sind an dem Basisteil 33 ausgebildet. Die Gegenflächen 37 und 38 sind größer als die Anschlagflächen 35 und 36. Eine Zugfeder 39 zieht den Anschlagkörper 34 in -X-Richtung an die Gegenfläche 37. Eine Zugfeder 40 zieht den Anschlagkörper 34 in -Y-Richtung an die Gegenfläche 38. Den Anschlagflächen 35 und 36 gegenüber sind Hubstrecken 42 bzw. 43 frei.

Der X,Y-Anschlagkörper 3^ weist eine Ausnehmung auf, in welche ein bewegliches Basisteil 45 eingreift, das nicht näher dargestellte Tastfinger trägt. An der Ausnehmung 44 ist eine in -X-Richtung weisende Anschlagfläche 46 ausgebildet. Außerdem ist eine in -Y-Richtung weisende Anschlagfläche vorgesehen. Entsprechende Gegenflächen 48 und 49 sind am Basisteil 45 gestaltet. Diese sind kleiner als die Anschlagflächen 46 und 47. Mittels einer Zugfeder 50 ist die Gegenfläche 48 an die Anschlagfläche 46 gezogen. Mittels einer Zugfeder 51 ist die Gegenfläche 49 an die Anschlagfläche 47 gezogen. Die Zugfedern 50 und 51 liegen in X- bzw. in Y-Richtung. Gegentiber den Gegenflächen 48 und 49 sind Hubstrecken 52 und 53 frei.

In der in Figur 3 dargestellten Ruhestellung schlägt

...10

w ψ. ψ r ¥ »

das bewegliche Basisteil k$ in X-Richtung und in Y-Richtung an dem Anschlagkörper ^h an. Dieser wiederum schlägt in X-Richtung und in Y-Richtung an das Basisteil 33 an. Diese Stellung ist durch die Zugfedern stabil und spielfrei.

Wird das Basisteil h$ in +X-Richtung ausgelenkt, dann nimmt es den Anschlagkorper Jk mit, wobei dessen Anschlagfläche h6 auf der Gegenfläche 38 gleitet. Die Zugfeder 39 spannt sich. Durch die Bemessung der Zugfeder 39 ist festgelegt, bei welcher auf das Basisteil 45 wirkenden Meßkraft eine wesentliche Auslenkung erfolgt. Entsprechendes gilt für eine Auslenkung in +Y-Richtung.

Wird das Basisteil k5 in -X-Richtung ausgelenkt, dann gleitet seine Gegenfläche ^9 auf der Anschlagfläche 47 und die Zugfeder 50 spannt sich. Der Anschlagkorper 3^ bewegt sich nicht mit. Entsprechendes gilt für eine Auslenkung in -Y-Richtung.

...11

Claims

Ansprüche

1. Tastkopf einer Meßmaschine, bei dem wenigstens für eine Koordinate eine ein erstes Basisteil und ein diesem gegenüber in beiden Richtungen der Koordinate verschiebliches zweites Basisteil auf— weisende Geradführungseinrichtung, insbesondere ein Federparallelogramm, vorgesehen ist, wobei in dieser Koordinate wirkende Federmittel vorgesehen sind, die die beiden Basisteile zum Anschlag bringen, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Anschlagkörper (9» 17, 25, 3k) mit je einer Anschlagfläche für jedes Basisteil in beiden Richtungen der Koordinate verschiebbar ist, daß das eine Basisteil unter der Wirkung einer ersten Feder (12, 20, 28, 39, M)) und das andere Basisteil unter der Wirkung einer zweiten Feder (11, 19, 27, 50, 51) an der jeweiligen Anschlagfläche anschlagen, daß beide Anschlagflächen in die gleiche Richtung der Koordinate weisen, daß für die Bewegung des einen Basisteils in der einen Richtung der Koordinate eine erste Hubstrecke (15» 23» 31, 52, 53) frei ist und daß für die Bewegung des dieses Basisteils zusammen mit dem Anschlagkörper in der anderen Richtung der Koordinate eine zweite Hubstrecke (16, Zk, 32, k2_t k3) frei ist, die an der der Anschlagfläche abgewandten Seite des Anschlagkörpers liegt.

.*.12

- vsr -

2, Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche Anschlagkörper auch für die zweite und/oder die dritte Koordinate vorgesehen sind.

3· Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für zwei Koordinaten ein gemeinsamer Anschlagkörper (3^) vorgesehen ist.

h. Tastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper (9, 17, 25, Jk) das eine Basisteil (V, 6'¹, 45) umgreift, das innen an ihm anliegt, daß die erste Hubstrecke (i5, 23, 31, 52, 53) im Innern des Anschlagkörpers liegt und daß das andere Basisteil (2, 6, 8) außen am Anschlagkörper anliegt.

5. Tastkopf nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper ringförmig oder U-förmig ausgebildet ist.

6. Tastkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn Zugfedern sind·