DE3514309A1

DE3514309A1 - Drei-koordinaten-wegaufnehmer

Info

Publication number: DE3514309A1
Application number: DE19853514309
Authority: DE
Inventors: Wolfram 8058 Erding Honsberg; Klaus 8206 Bruckmühl Pfister; Klaus-Peter 8044 Unterschleißheim Weibel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE3514309C2

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Drei-Koordinaten-Meßkopf zur Verformungsmessung, z.B. an Teststrukturen des Fahr- und Flugzeugbaus, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Derartige Meßköpfe sollen innerhalb eines Versuchsaufbaus fest positioniert werden. Hochpräzise Meßköpfe, wie sie für Drei-Koordinaten-Meßmaschinen und Werkzeugmaschinen verwendet werden, haben für diesen Zweck eine zu aufwendige mechanische Entkopplung der drei Koordinaten, z.B. mit Parallelogrammfederlenker (DT 22 07 270, DE 26 20 099, DE 31 35495) und konstruktionsbedingt einen relativ kleinen Meßbereich. Wegen ihres hohen mechanischen Aufwandes sind sie für die Ausrüstung eines Versuchsaufbaus mit vielen Meßstellen sehr kostenaufwendig.
Andere Meßköpfe (DE 32 29 992, DE 32 34470, DE 32 31 160) haben nur eine Schalterfunktion; sie lösen eine Messung an der Drei-Koordinaten-Verschiebeeinrichtung (z.B. einer Drei-Koordinaten-Meßmaschine) aus, in der sie eingebaut sind.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Meßkopf der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er einen möglichst einfachen mechanischen Aufbau aufweist und auch relativ große Meßbereiche abdeckt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst. Sie verzichtet gänzlich auf eine mechanische Entkopplung der 3 Meßwerte in die 3 gesuchten Koordinaten. Diese Aufgabe fällt der Meßdatenerfassungsanlage (Rechner) zu.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Meßkopf zur punktförmigen Lagerung ein spielfrei vorgespanntes Kreuzgelenk aufweist.
Zweckmäßig wird die Ebene der Abtastplatte so gelagert, daß sie den Lagermittelpunkt desTeleskopstiftes schneidet.
Um die Meßbereichsmitte (Nullage) für die seitliche Auslenkung des Teleskoptaststiftes in einfacher Weise beim Anbau an ein Testobjekt festlegen zu können, ist vorgesehen, daß dafür eine auf dem Taststift axial verschiebbare Hülse mit Anschlag am Meßkopfgehäuse verwendet wird.
Um den Meßkopf einfach und reproduzierbar in ein übergeordnetes Meßsystem integrieren zu können ist vorgesehen, daß er zur Zentrierung mit zwei rechtwinkelig zueinander versetzten prismatischen Führungen versehen ist, die zum Aufspannen auf ein Gegenstück mittels Exzenterspanneinrichtung geeignet sind.
Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Beispiel des Meßkopfes mit einem Meßbereich von 20 mm in allen Koordinatenrichtungen. Der handelsübliche induktive Wegaufnehmer 1 mit Kabelanschluß 6 ist zusammen mit seiner Spannzangenhalterung 4,5 über ein spielfrei vorgespanntes Kreuzgelenk 15 mit der Grundplatte 13 verbunden. Der Wegaufnehmer 1 mißt die Zeigerlänge. Die Messung der Winkelstellung des Zeigers relativ zur Grundplatte 13 erfolgt durch Abtasten der starr mit dem Wegaufnehmer 1 verbundeneh Abtastplatte 12. Diese Verbindung an den Flansch 7 der Spannzange erfolgt aus Montagegründen über das Zwischenstück 8. Die Abtastung erfolgt durch zwei um 90 Grad zueinander versetzte handelsübliche induktive Wegaufnehmer. Diese Wegaufnehmer 16 mit Kabelanschluß 17 sitzen auf einem Haltering 9, der über Stehbolzen 11 und Schrauben 10 starr mit der Grundplatte 13 verbunden ist. Um das Moment auf die Abtastplatte 12, hervorgerufen durch die beiden Wegaufnehmer 16, zu kompensieren, können symmetrisch zu den Wegaufnehmern Ausgleichsfedern angeordnet werden.
Zum reproduzierbaren Ankoppeln des Meßkopfes, z.B. an ein Stativ, wird ein Spann- und Zentriersystem mit prismatischen Führungen und Exzenter-Schnellspanneinrichtung verwendet. Der meßkopfseitige Teil 14 dieser Vorrichtung "Negativ" ist mit der Grundplatte fest verschraubt und dabei zweckmäßigerweise zu den Wegaufnehmern 16 ausgerichtet. Bei Verwendung von Spann- und Zentriervorrichtungen der beschriebenen Art im Rahmen einer Vielstellenmessung benötigt man für das Ausrichten aller stativseitigen "Positive" in ein übergeordnetes Maß-Bezugssystem eine einzige Hilfsvorrichtung für alle Meßköpfe. Die gegen das Gehäuse 3 verschiebbar angeordnete Hülse 2 gestattet ein Arretieren gegen seitliche Auslenkung in der mechanischen Nullage.
Es erscheint zweckmäßig, die beiden Wegaufnehmer 16 unter 90 Grad zueinander anzuordnen und gleiche Hebelverhältnisse zu wählen. Durch entsprechende Verrechnung der Meßwerte können jedoch auch beliebige Maße berücksichtigt werden, was zum Ausgleich von Fertigungsabweichungen nützlich ist. In diesem Fall ist eine entsprechende Einmessung erforderlich. Letzte- res erlaubt kostengünstige, großzügige Toleranzvorgaben für Justage und Bauteilabmessungen.

Claims

Patentansprüche 1. Drei-Koordinaten-Wegaufnehmer (Meßkopf) mit Tastspitze und Verfahren zum Messen der mechanischen Verschiebung der Tastspitze, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) Es wird ein als Wegaufnehmer (1) ausgebildeter Teleskoptaststift verwendet.

b) Dieser Teleskoptaststift ist punktförmig auf der Grundplatte (13) des Meßkopfes gelagert.

c) Eine Abtastplatte (12) ist senkrecht zum Teleskoptaststift angeordnet und über eine Spannzangenhalterung (5) mit dessen Gehäuse starr verbunden.

d) Die Stellung der Abtastplatte (12) wird von zwei, einen Winkel zueinander bildenden Wegaufnehmern (16) erfaßt.

e) Es ist ein Rechner vorhanden, der aus den Signalen der drei Wegaufnehmer (1, 16) die gesuchten Koordinaten der Tastspitze ermittelt.
2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zur punktförmigen Lagerung des Teleskoptaststiftes ein spielfrei vorgespanntes Kreuzgelenk (15) aufweist.
3. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Abtastplatte (12) den Lagermittelpunkt des Teleskoptaststiftes schneidet.
4. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf dem Teleskoptaststift axial verschiebbar angeordnete Hülse (2) mit Anschlag am Meßkopfgehäuse (3) die mechanische Nullage für die seitliche Auslenkung festlegt.
5. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (13) mit der geräteseitigen Hälfte (14) einer Exzenter-Schnellspann-und Zentriereinrichtung versehen ist, geeignet für eine reproduzierbare Schnellverbindung des Meßkopfes mit dem an der Meßkopfhalterung befindlichen Gegenstück der Spannvorrichtung.