DE4204632A1

DE4204632A1 - Zentriereinrichtung fuer einen mechanischen tastkopf

Info

Publication number: DE4204632A1
Application number: DE4204632A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Eckhard Dr Habermehl; Michael Philipp
Original assignee: Leitz Messtecknik GmbH
Current assignee: Hexagon Metrology GmbH
Priority date: 1990-08-28
Filing date: 1992-02-15
Publication date: 1993-08-19
Also published as: US5357684A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentriereinrichtung für einen mechani schen Tastkopf mit einem Mitnehmer und mit zwei in gegensätzlichen Richtungen darauf wirkenden Rückstellmitteln, wobei nur ein, auch mehrteiliger, Anschlag für ein Rückstellmittel vorgesehen ist und das im Ruhezustand an den Anschlag anliegende Rückstellmittel zu mindest nahe dem Ruhezustand eine doppelt so große Rückstellkraft ausübt wie das zweite Rückstellmittel, nach Patent (Patentanmel dung P 40 27 136.6).

Bei der Zentriereinrichtung nach dem Hauptpatent trägt der Mitneh mer an seinem Ende eine Kugel, auf die über plane Druckstücke beidseitig die Rückstellmittel wirken. Als Rückstellmittel sind vorzugsweise fluidisch betriebene Kolben vorgesehen, wobei Druck luft als Fluid besonders geeignet ist. Mit dem System wird auf einfache Weise eine hysteresefreie Festlegung der Grundstellung des Mitnehmers erreicht.

Die planen Druckstücke der Rückstellmittel liegen stets kraft schlüssig an dem Kugelkopf des Mitnehmers an. Durch diese kraft schlüssige Anlage entstehen beim Auslenken des Mitnehmers und bei seiner Rückführung in die Grundstellung Reibungskräfte zwischen der Kugelfläche und der planen Druckfläche.

Die Auslenkung des Mitnehmers wird durch Einwirkung äußerer Kräfte bewirkt, die aufgrund der Hebellänge des mit dem Mitnehmer verbun denen Tasters wesentlich größer als diese Reibungskräfte sind. Die Kräfte für die Rückführung in die Grundstellung müssen jedoch durch Federkräfte innerhalb des Tastkopfes aufgebracht werden, die sich aus den Rückstellkräften der Zentriereinrichtung und der Fe derkonstanten bei einem messenden Taster zusammensetzen. Diese Kräfte können nicht beliebig gesteigert werden, da sie unmittelbar die Andruckkraft des Tasters an einem Werkstück beeinflussen und zur Vermeidung von Beschädigungen hier Grenzen gesetzt sind.

Die Reibungskräfte müssen daher bei der Konstruktion berücksich tigt werden, wobei dem Übergang von der gleitenden Reibung während der Rückstellung zur ruhenden Reibung in der Grundstellung beson dere Aufmerksamkeit zu schenken ist. Wiederholte Messungen haben in einem konkreten Ausführungsbeispiel eines messenden Tasters er geben, daß die Reproduzierbarkeit der Grundstellung des Mitnehmers und damit der Nullage des Tasters mit einer Unsicherheit von etwa ± 0,4 µm behaftet ist.

Das Problem der Nullagenunsicherheit ist bei Tastköpfen vom schal tenden Typ aus der DE 38 24 548 A1 an sich bekannt. Als Lösung wird vorgeschlagen, den Taster nach jedem Antastvorgang während einer vorbestimmten Zeitspanne in Schwingungen zu versetzen. Der Taster soll dadurch in seine Lager "hineingerüttelt" werden, wobei insbesondere die Anregung eines piezoelektrischen Schwingers als Rüttelquelle genannt ist. Durch die nach dem Zurückfallen des Ta sters in seine Lager kurzzeitig dem Taster aufgeprägte Oszillation wird die ruhende Reibung in eine Bewegungsreibung umgewandelt, die erheblich niedriger ist, so daß die Rückstellkräfte des Tastersy stems für eine weitere Zentrierung im Lager ausreichen. Diese Zu sammenhänge sind in der Feinwerktechnik insbesondere bei der Lin senzentrierung beim Glockenspannverfahren allgemein bekannt (DE 10 04 516 B1).

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Nullagengenauigkeit der Zentriereinrichtung nach dem Hauptpatent zu steigern, insbe sondere bei der Anwendung in messenden Tastern.

Diese Aufgabe wird bei einer Zentriereinrichtung der eingangs ge nannen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückstellmittel auf den Mitnehmer kurzzeitig eine Rüttelkraft ausüben. Mit Vorteil wird diese Rüttelkraft kurz vor der Auslenkung des Mitnehmers aus gelöst. Bei fluidischen Rückstellmitteln kann dazu der Fluiddruck pulsierend sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung sche matisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In Fig. 1 ist ein mechanischer Tastkopf 30 dargestellt, der eine Zentriereinrichtung 31 enthält. An einer Platte 32 ist ein Taster 33 befestigt. Die Platte 32 ist über eine Federparallelogramm-Füh rung 34/35 mit einer Tastkopfbasis 36 und über einen Mitnehmer 1 mit der Zentriereinrichtung 31 verbunden. An dem oberen Teil des Mitnehmers ist eine Kugel 11 befestigt, die zwischen einem ersten Druckstück 21 und einem zweiten Druckstück 41 eingeklemmt ist. Beide Druckstücke sind als Kolben ausgeführt, die in Zylindern 22/42 laufen. Für das Druckstück 21 ist ein Anschlag 3 vorgesehen. Über Druckleitungen 62/64 stehen die Zylinder 22/42 mit einem ge meinsamen Druckbehälter 6 in Verbindung. Der Druckbehälter 6 ist an eine Speise-, Steuer- und Regeleinrichtung 60 an sich bekannter Art angeschlossen.

Erfindungsgemäß regelt die Einrichtung 60 den Druck p in dem Druckbehälter 6 während einer kurzen Zeitspanne t₁ bis t₂ perio disch abschwellend und ansteigend zwischen einem unteren Wert und einem oberen Wert x. Der untere Wert kann z. B. 0 oder auch negativ sein, d. h. ein Unterdruck sein. Im übrigen besteht ein konstanter Druck in den Zylindern 22 und 42.

In der Zeit des pulsierenden Druckes wird die Klemmung der Kugel 11 zwischen den Druckstücken 21/41 periodisch gelöst und wieder hergestellt, so daß auf den Mitnehmer 1 eine Rüttelkraft ausgeübt wird. Zwischen den planen Flächen der Druckstücke 21/41 und der Kugelfläche sowie allen Lauf- und Anschlagflächen der Druckstücke besteht also nur noch die geringere Bewegungsreibung. Bereits mit zwei bis drei Druckpulsen konnte so eine Steigerung der Nullagege nauigkeit auf ± 0,02 µm erreicht werden.

Der Zeitpunkt t₁, zu dem die Druckpulse erzeugt werden, sollte vorzugsweise unmittelbar vor der Werkstücksantastung erfolgen. Es konnte nämlich beobachtet werden, daß auch eine Dejustierung der Nullage durch die Beschleunigungskräfte entsteht, die beim schnel len Anfahren des Tastkopfes an die nächste Meßposition und beim Abbremsen vor dieser Meßposition auftreten. Die Zeitspanne des langsamen Anfahrens an das zu vermessende Werkstück in der jewei ligen Meßposition reicht aus, um den Taster in seine verbesserte Nullage zu bringen.

Claims

1. Zentriereinrichtung für einen mechanischen Tastkopf (3) mit ei nem Mitnehmer (1) und mit zwei in gegensätzlichen Richtungen darauf wirkenden Rückstellmitteln (21/41), wobei nur ein, auch mehrteiliger, Anschlag (3) für ein Rückstellmittel (21) vorge sehen ist und das im Ruhezustand an den Anschlag (3) anliegen de Rückstellmittel (21) zumindest nahe dem Ruhezustand eine doppelt so große Rückstellkraft ausübt wie das zweite Rück stellmittel, nach Patent (Patentanmeldung P 40 27 136.6), dadurch gekennzeichnet, daß die Rück stellmittel (21/41) auf den Mitnehmer (1) kurzzeitig eine Rüt telkraft ausüben.

2. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rüttelkraft kurz vor der Auslenkung des Mitnehmers (1) wirksam ist.

3. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß bei fluidischen Rückstellmitteln der Fluiddruck pulsierend ist.