DE69201985T2

DE69201985T2 - Kontaktprobe.

Info

Publication number: DE69201985T2
Application number: DE69201985T
Authority: DE
Inventors: Peter Hajdukiewicz; Peter Kenneth Hellier; David Roberts Mcmurtry; David Wilson
Original assignee: Renishaw Metrology Ltd
Current assignee: Renishaw PLC
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2012-02-25
Also published as: JPH04369401A; EP0501710A1; EP0501710B1; DE69201985D1; JP2510804B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Berührungstastkopf, welcher einen oberflächenberührenden Taststift trägt und auf einer koordinatenpositionierenden Maschine verwendet wird, um die Position von z.B. einer Werkstückoberfläche zu erfassen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Berührungstastkopf, auf welchem eine Anzahl von verschiedenen Taststiften auswechselbar getragen werden kann.
Ein Typus eines bekannten Berührungstastkopfes ist ein Berührungsauslösetastkopf. Berührungsauslösetastköpfe senden ein Auslösesignal auf das Erfassen von Kontakt zwischen einem Taststift, der durch den Tastkopf getragen wird, und einer Oberfläche aus. Typischerweise uinfaßt ein derartiger Tastkopf einen befestigten Aufbau, wie ein Gehäuse, durch welchen der Tastkopf auf dem bewegbaren Arm einer koordinatenpositionierenden Maschine (wie einer koordinatenmessenden Maschine oder einem Maschinenwerkzeug) getragen werden kann, und ein Taststift tragendes Glied. Das Taststift tragende Glied wird innerhalb des Gehäuses in einer Ruheposition getragen, aus welcher es verschoben werden kann, wenn eine ablenkende Kraft an den Taststift als eine Folge von Kontakt zwischen der erfassenden Spitze des Taststiftes und der Oberfläche eines zu inspizierenden Teils angelegt wird (dies ist als "Überfahren" bekannt). Eine Vorspannkraft wird angelegt, um das Trageglied in die Ruheposition vorzuspannen, so daß unabhängig von der Ausrichtung des Tastkopfes auf die Entfernung der ablenkenden Kraft das Trägerglied präzise zu der Ruheposition zurückkehrt. Ein derartiger Tastkopf ist aus der US 4 153 998 bekannt.
Ein anderer Typus eines bekannten Tastkopfes ist ein "messender" oder "abtastender" Tastkopf, welcher ein Taststift tragendes Glied aufweist, das durch einen Mechanismus aufgehängt wird, der gesteuerte Ablenkungen des tragenden Gliedes in 3 Dimensionen relativ zu dem festen Aufbau des Tastkopfes vorsieht. Übertrager in dem Tastkopf messen die Größe und Richtung dieser Ablenkungen relativ zu einem Referenzpunkt auf dem befestigten Aufbau (welcher wiederum fest mit dem bewegbaren Arm der Maschine verbunden ist). Als ein Aufprallschutzmerkmal wird der Taststift auf dem tragenden Glied durch eine vorspannende Kraft zurückgehalten, welche den Taststift in eine wiederholbare Ruheposition relativ zu dem Trägerglied vorspannt. Der Taststift kann so (in Opposition zu der Vorspannkraft) aus seiner Ruheposition auf dem Trägerglied in dem Fall, daß eine Ablenkung des Taststiftes größer als jene ist, die durch den Aufhängemechanismus erlaubt ist, verschoben werden, wodurch Beschädigung an dem Taststift vermieden wird. Derartige Tastköpfe sind aus WO89/05435 bekannt.
Es ist häufig notwendig, Teile einer relativ komplexen Gestalt mit Oberflächen zu inspizieren, welche in einer Vielzahl von Richtungen orientiert sind. Eine Art, derartige Inspektion durchzuführen, ist, einen Tastkopf mit einem geeignet geformten Taststift vorzusehen, welcher eine oder mehrere erfassende Spitzen aufweist, die in einer derartigen Weise orientiert sind, daß die Oberfläche des zu inspizierenden Teils ohne weiteres berührt werden kann. Um jedoch ein wirklich flexibles Meßsystem zu schaffen, ist es notwendig, automatisches Wechseln von einem oder mehreren derartiger Taststifte auf einem Tastkopf vorzusehen.
Ein derartiges automatisches Taststift wechselndes System ist aus zum Beispiel der US 4 637 119 bekannt, in welcher ein magnetisch klammerndes Gerät auf dem Taststift tragenden Glied zusammen mit einem Elektromagneten vorgesehen ist, welcher betätigbar ist, um dem Effekt des Magneten entgegenzuwirken, und so die lösbare Klammerung einer Vielzahl von verschiedenen Taststiften des Taststift tragenden Gliedes vorzusehen.
Ein Problem mit Berührungstastköpfen mit Taststift wechselnden Systemen ist, daß verschiedene Längen von Taststiften idealerweise verschiedene vorspannende Kräfte erfordern, und zwar (a) aufgrund der verschiedenen Gewichte ihre verschiedenen Längen und (b), um Überlastung kurzer Taststifte zu verhindern. Manuelle Einstellung der vorspannenden Kraft, jedesmal, wenn ein Taststift gewechselt wird, ist unpraktisch, da ein derartiges Taststift wechselndes System idealerweise automatisiert ist, um flexible Teilinspektion vorzusehen. Automatische Einstellmechanismen für die vorspannende Kraft (wie diejenige, die in US 5 024 003 gezeigt ist), sind komplex und tragen zu dem Gewicht des Tastkopfes auf unerwünschte Weise bei.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen Berührungstastkopf zum Gebrauch auf einer koordinatenpositionierenden Maschine, wobei der Tastkopf aufweist:
ein Taststiftmodul mit einem Trägeraufbau und einem Taststift tragenden Glied zum Tragen eines Taststiftes, wobei das Taststift tragende Glied in eine Ruheposition mit Bezug auf den Trägeraufbau vorgespannt ist, aus welcher Position das tragende Glied relativ zu dem Trägeraufbau verschiebbar ist, wenn eine ablenkende Kraft auf den Taststift wirkt, und zu welcher Position es zurückkehren kann, wenn die ablenkende Kraft entfernt wird;
ein erfassendes Modul zum Tragen des Taststiftmoduls, wobei das erfassende Modul an einem bewegbaren Arm der Maschine befestigbar ist;
ein Mittel, das auf den Trägeraufbau des Taststiftmoduls wirkt, um das Taststiftmodul auf dem erfassenden Modul lösbar zu halten;
worin das erfassende Modul ein Mittel zum Erfassen des Kontaktes zwischen dem Taststift und einer Oberfläche umfaßt.
Indem der modulare Ansatz der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann jedes Taststiftmodul eine auf geeignete Weise gewählte vorspannende Kraft zum Vorspannen des Taststift tragenden Gliedes in seine Ruheposition aufweisen, und so ist, wenn ein Taststiftmodul gegen ein anderes ausgetauscht wird, die vorspannende Kraft auf dem Taststift tragenden Glied jedes Taststiftmoduls für die Länge und Konfiguration des Taststiftes dieses Moduls geeignet. Überdies wird, indem Taststiftoberflächenkontakt erfassende Mittel innerhalb des erfassenden Moduls vorgesehen werden, der Bedarf, Sensoren zum Bestimmen des Taststift-Arbeitsstückkontaktes (entweder des Zug erfassenden Typus, siehe z.B. US 4 813 151 oder US 4 177 568 oder von dem Typus, welcher Verschiebung des Taststift tragenden Gliedes erfaßt, siehe z.B. US 4 153 998) in dem Taststiftmodul erübrigt; der Bedarf nach irgendwelchen Signalkommunikationsverbindungen zwischen Modulen erübrigt sich auch. Das Taststiftmodul dient so rein als eine Überbewegungs-Vorrichtung, was den Aufbau wesentlich vereinfacht.
Das erfassende Modul weist vorzugsweise Kontakt nach, in dem eine Deformation kleiner Skala des Taststiftes, welche vor irgendeiner Verschiebung des Taststift tragenden Gliedes relativ zu dem Trägeraufbau auftritt, erfaßt wird. In einem Ausführungsbeispiel wird eine derartige Deformation erfaßt, indem Beanspruchung (die aus Deformation des Taststiftes resultiert) erfaßt wird, die durch den Trägeraufbau des Taststiftmoduls zu einer beanspruchungsempfindlichen oder dehnungsempfindlichen Lastzelle innerhalb des erfassenden Moduls übertragen wird. Die beanspruchungsempfindliche Lastzelle ist vorzugsweise relativ steif, um mechanische Hysterese zu vermeiden und den korrekten mechanischen Bereich von Ansprechen auf Beanspruchung ohne signifikante Ablenkung der Lastzelle zu ergeben. In einem Ausführungsbeispiel umfaßt die Lastzelle zwei Aufbauten, von welchen einer direkt mit dem festen Aufbau des erfassenden Moduls verbunden ist, der andere davon das Taststiftmodul trägt, wobei die zwei Aufbauten durch eine oder mehrere Flächen relativer Schwäche verbunden sind, auf jeder von welcher eine oder mehrere beanspruchungsempfindliche Elemente vorgesehen sind.
Das Konzept eines modularen Ansatzes an ein Taststift wechselndes System findet Anwendung sowohl in Verbindung mit einem Berührungsauslösetastkopf als auch einem messenden Tastkopf.
Demgemäß schafft ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Berührungstastkopf zum Gebrauch auf einer koordinatenpositionierenden Maschine mit:
einem Taststiftmodul mit einem Trägeraufbau und einem Taststift tragenden Glied zum Tragen eines Taststiftes, wobei das Taststift tragende Glied in eine Ruheposition mit Bezug auf den Trägeraufbau vorgespannt ist, aus welcher Position das Trägerglied relativ zu dem Trägeraufbau verschiebbar ist, wenn eine ablenkende Kraft auf den Taststift wirkt, und zu welcher Position es zurückkehren kann, wenn die ablenkende Kraft entfernt wird;
einem erfassenden Modul zum Tragen des Taststiftmoduls, wobei das erfassende Modul an einem bewegbaren Arm der Maschine befestigbar ist;
einem Mittel, das auf den Trägeraufbau des Taststiftmoduls zum lösbaren Zurückhalten des Taststiftmoduls auf dem erfassenden Modul wirkt;
wobei das erfassende Modul ein Mittel zum Nachweisen der Verschiebung des Taststiftmoduls relativ zu dem bewegbaren Arm umfaßt.
Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann der Berührungstastkopf ein messender Tastkopf sein, worin das erfassende Modul einen festen Aufbau umfaßt, durch welchen der Tastkopf mit dem bewegbaren Arm der Maschine verbunden ist, einen Aufhängemechanismus, der Bewegung des Taststiftmoduls relativ zu dem festen Aufbau vorsieht, und eine oder mehrere Übertrager zum Messen der Größe der Bewegung.
Vorzugsweise wird in jedem der zuvor erwähnten Aspekte der vorliegenden Erfindung das Taststiftmodul magnetisch auf dem erfassenden Modul zurückgehalten werden, was neben anderen Dingen zusätzlichen Aufschlagschutz für den Tastkopf vorsieht. Die Verbindung zwischen dem erfassenden Modul und dem Taststiftmodul wird vor zugsweise kinematisch sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft ein Taststiftmodul nach Anspruch 12.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielsweise und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
Fig. 1 ein vertikaler Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Berührungstastkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein horizontaler Querschnitt auf der Linie II-II in Fig. 1 ist;
Fig. 3A und 3B perspektivische Ansichten eines erfassenden Moduls und Taststiftmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt durch das erfassende Modul und das Taststiftmodul der Fig. 3A und 3B zeigt;
Fig. 5 ein Detail der Fig. 3B und Fig. 4 zeigt;
Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel des Berührungstastkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 einen vertikalen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel des Berührungstastkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Details von Fig. 7 ist.
Zuerst auf Fig. 1 Bezug nehmend, kann ein Tastkopf an dem bewegbaren Arm einer koordinatenpositionierenden Maschine wie einer koordinatenmessenden Maschine oder einem Maschinenwerkzeug befestigt werden, welcher den Tastkopf dann relativ zu einem zu messenden Werkstück bewegen kann. Der Tastkopf umfaßt ein erfassendes Modul 12 und ein Taststiftmodul 14; das Taststiftmodul 14 sorgt für die notwendige Übersteuerung, d.h. Überbewegung, wenn der Taststift 18 durch derartigen Kontakt in irgendeiner horizontalen Richtung, ±X, ±Y und in der vertikalen Richtung +Z abgelenkt wird.
Das Taststiftmodul 14 umfaßt einen Trägeraufbau 20, innerhalb von welchem das Taststift tragende Glied 22 in einer Ruheposition auf einer kinematischen Basis angeordnet ist. Eine kinematische Basis schafft eine sehr präzise definierte Ruheposition wie wohlbekannt ist. Verschiedene Formen kinematischer Basen sind in der Technik bekannt und können verwendet werden. Zum Beispiel sind einige Formen im US Patent 4 153 998 und in "Bauelemente der Physikalischen Technik" von Pollermann, Kapitel 4 beschrieben. Im allgemeinen wird eine kinematische Basis zwischen zwei Körpern durch Eingriff von zwei Sätzen von Elementen gebildet, und zwar ein Satz auf jedem Körper. Es ist im allgemeinen möglich, wenn ein Satz von Eingriffselementen gegeben ist, die zum Bilden eines kinematischen Trägers geeignet sind, die Form eines entsprechenden Satzes von Elementen zu bestimmen, die erforderlich sind, um eine kinematische Basis vorzusehen, wenn die zwei Sätze von Elementen in Eingriff kommen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wie in den Fig. 1 und 2 gesehen, umfaßt die kinematische Basis einen ersten Satz von Eingriffselementen, die durch drei sich radial erstreckende V-Furchen 24 in dem Trägeraufbau 20 des Taststiftmoduls 14 vorgesehen sind. Diese Furchen sind in der Richtung nach oben offen und in 120º voneinander um die vertikale Achse des Tastkopfes auseinander beabstandet. Die Unterseite des Taststift tragenden Gliedes 22 weist einen zweiten Satz von Eingriffselementen auf, die durch drei entsprechende Kugeln 26 vorgesehen sind, die daran befestigt sind. Die Kugeln 26 sind in ihre jeweiligen V-Furchen 24 durch eine Druckfeder 28 vorgespannt, die zwischen dem Taststift tragenden Glied 22 und dem Trägeraufbau 20 wirkt. Die vorspannende Kraft, die durch die Kompressionsfeder 28 ausgeübt wird, wird mit Hinsicht auf die Länge und/oder die Anordnung des Taststiftes gewählt.
Im normalen Gebrauch des Tastkopfes kippen, wenn die Taststiftspitze 16 das Werkstück in irgendeiner horizontalen Richtung berührt, der Taststift 18 und das Taststift tragende Glied 22 ungefähr um zumindest eine der Kugeln 26 und eine oder zwei der anderen Kugeln treten von ihren jeweiligen V-Furchen 24 außer Eingriff. Dies sorgt für die notwendige Überbewegung des Tastkopfes ohne Schaden unter normalen Umständen zu verursachen. In ähnlicher Weise kann der Taststift 18 und das Taststift tragende Glied 22 körperlich aufwärts (in der +Z-Richtung) abgelenkt werden, wenn der Tastkopf vertikal abwärts auf ein Werkstück gebracht wird. In diesem Fall treten alle der Kugeln 26 von ihren jeweiligen V-Rillen 24 außer Eingriff. Wenn der Tastkopf wieder so bewegt wird, daß der Taststift das Werkstück nicht länger berührt, wird das Taststift tragende Glied 22 zu seiner ursprünglich präzise definierten Ruheposition relativ zu dem Trägeraufbau 20 unter der Wirkung der Vorspannung zurückgeführt, die durch die Feder 28 vorgesehen wird.
Das Taststiftmodul 14 wird auf einer Lastzelle zurückgehalten, die hier durch eine Platte, ein Brett oder Wafer 30 innerhalb des erfassenden Moduls 12 vorgesehen ist, welche/welches geeignet empfindliche Sensoren enthält und welche/welches auch, falls gewünscht, elektronische Schaltkreise tragen kann, die zu den Sensoren gehören, z.B., um ein Auslösesignal jedesmal zu entwikkeln, wenn die erfassende Spitze 16 des Taststiftes 18 ein Werkstück berührt. Geeigneterweise sind die Sensoren auf geringfügige Dehnungen oder Deformationen empfindlich. Derartige Dehnungen resultieren typischerweise aus Deformationen des Taststiftes 18, welche auf das Berühren des Taststiftes mit einem Werkstück hin auftritt und vor irgendeiner Verschiebung des Taststift tragenden Gliedes 22 aus seiner Ruheposition. Diese Beanspruchungen werden durch den Trägeraufbau 20 des Taststiftmoduls 14 und zu der Platte oder dem Brett 30 immer übertragen, wenn derartiger Kontakt auftritt; das Auslösesignal wird immer erzeugt, wenn die Ausgänge derartiger Beanspruchungssensoren eine vorbestimmte Auslöseschwelle überschreiten. Die Sensoren können zum Beispiel Dehnungsmeßgeräte sein, die auf der Platte 30 angebracht sind, oder auf Pfeilern 32, durch welche die Platte 30 an dem befestigten Aufbau des erfassenden Moduls angebracht ist (die durch das Gehäuse 34 vorgesehen ist), wie im US Patent 4 813 151 beschrieben. In alternativer Weise kann die Platte oder der Wafer 30 ein integrierter Hybridschaltkreis sein, der Halbleiterdehnungsmeßgerätelemente und die zugehörigen elektronischen Beschaltungen enthält. Ein derartiger integrierter Hybridschaltkreis kann hergestellt werden, wobei Dickfilmtechnologie verwendet wird.
Die Anbringung zwischen dem Taststiftmodul 14 und der Scheibe, Platte oder dem Wafer 30 nimmt die Form einer weiteren kinematischen Basis an. Wieder kann irgendeine der gut bekannten Formen der kinematischen Basis verwendet werden, aber in dem gezeigten Beispiel hier sind drei sich radial erstreckende V-Furchen 36 auf der Unterseite der Platte 30 vorgesehen, die in 120º-Intervallen um die Achse des Tastkopfes beabstandet sind. Kugeln 38 sind an der unteren Seite des Taststiftmodulträgeraufbaus 20 befestigt und in einer jeweiligen der V-Furchen 36 angeordnet. Dies stellt sicher, daß das Taststiftmodul 14 eine präzise definierte Ruheposition relativ zu dem erfassenden Modul 12 aufweist und zusammen mit der kinematischen Basis des Taststift tragenden Gliedes 22 relativ zu dem Taststiftmodul 14 ist die präzise definierte Ruheposition des Taststiftes 18 relativ zu dem erfassenden Modul 12 und so dem bewegbaren Arm der Maschine sichergestellt. Dies beseitigt den Bedarf, den Tastkopf jedesmal wieder mit Bezugspunkt zu versehen, wenn ein Taststiftmodul gegen ein anderes ausgetauscht ist. Die Kugeln 38 werden in die V-Furchen 36 vermittels eines Permanentmagneten 40 vorgespannt, der auf der Platte 30 vorgesehen ist, welcher eine Weicheisen-Anschlagplatte 42 auf der oberen Oberfläche des Taststiftmoduls 14 anzieht, wodurch das Taststiftmodul 14 auf dem erfassenden Modul 12 zurückgehalten wird, während einfaches Auswechseln von einem Taststiftmodul 14 gegen ein anderes ermöglicht wird. Jedoch wird es einzuschätzen sein, das andere lösbar zurückhaltende Mittel vorgesehen sein können, z.B. wie jene, die in den Fällen WO85/02138 oder US 4 349 946 offenbart sind.
Das Taststift tragende Glied 22 ist mit einem sich horizontal erstreckenden Flansch 44 vorgesehen. Wenn der Taststift 19 in seiner Runeposition liegt, ist dieser Flansch 44 unter einem ringförmigen Bodenrand 34A des Gehäuses 34 angeordnet, und zwar von dem Rand 34A durch eine Lücke beabstandet. Diese Lücke ist von hinreichender Größe, so daß der Flansch 44 nicht mit dem normalen Betrieb des Tastkopfes, der oben beschrieben ist, interferiert. Jedoch ist der Flansch 44 nützlich, sollte eine Kollision versehentlich auftreten, in welcher die Bewegung des bewegbaren Arms der Maschine nicht begrenzt wird, wenn der Taststift 18 auf ein Werkstück schlägt, wenn der Tastkopf sich in Richtung auf dieses Arbeitsstück bewegt, z.B. wegen einer fehlerhaften Programmierung eines Computers, welcher die Bewegung der Maschine steuert. In einer derartigen Kollision wirkt der Flansch 44, um die zerbrechliche Platte, das Brett oder den Wafer 30 und die empfindlichen Komponenten, die darauf angeordnet sind, zu schützen.
Wo eine derartige Kollision auftritt, während der Taststift sich horizontal bewegt, kippt das Taststift tragende Glied 22 zuerst wie oben beschrieben. Während dieses normalen Kippens gibt die Feder 28 nach und begrenzt die Belastung auf der Platte 30. Wenn das Kippen exzessiv wird, berührt der Flansch 44 den Bodenrand 34A des Gehäuses 34 an einem Punkt und dann tritt die Belastung direkt zwischen dem Flansch 44 und dem Gehäuse 34 auf. Wenn der Tastkopf sich weiter überbewegt, d.h. übersteuert, beginnt das gesamte Taststiftmodul 14 um eine oder zwei der Kugeln 38 zu kippen und die andere Kugel oder Kugeln 38 treten aus ihren jeweiligen V-Furchen 36 außer Eingriff. Wenn derartiges exzessives Kippen sich fortsetzt, bewegt sich die Anschlagplatte 42 weg von dem Magneten 40, so daß der Magnet 40 nicht länger in der Lage ist, das Taststiftmodul 14 am Ort zu halten. Das Taststiftmodul 14 und der angebrachte Taststift 18 fallen dann einfach aus dem Gehäuse 34 und Beschädigung des zerbrechlichen (und teueren) Brettes oder Platte 30 wird vermieden.
Wenn die Kollision mit dem Werkstück vertikal auftritt, in der +Z-Richtung, dann hebt sich wie oben beschrieben, das Taststift tragende Glied 20 körperlich innerhalb des Taststiftmoduls 14. Wieder wird die Beanspruchung auf dem Brett oder der Platte 30 durch die Feder 28 begrenzt. Wenn die Überbewegung exzessiv wird, berührt der Flansch 44 wieder den Bodenrand 34A des Gehäuses 34. In diesem Fall ist Kippen des Taststiftmoduls 14 nicht möglich, aber nichts desto trotz wird die gesamte Belastung zwischen dem Flansch 44 und dem Gehäuse 34 aufgenommen und exzessive Belastung der Platte 30 wird vermieden. Unvermeidbar wird der Taststift 18 beschädigt, aber dieser ist ein billiges und ohne weiteres ersetzbares Teil verglichen mit der Platte 30.
Nun auf die Fig. 3 bis 5 Bezug nehmend umfaßt ein zweites Ausführungsbeispiel vom Tastkopf 50 ein erfassendes Modul 52, auf welchem ein Taststiftmodul 54 magnetisch und lösbar zurückgehalten wird. Das erfassende Modul 52 bestimmt Berührung zwischen der erfassenden Spitze 56 eines Taststiftes 58 und einer Oberfläche und das Taststiftmodul 54 sieht Überbewegung des Taststiftes 58 relativ zu dem erfassenden Modul vor, um Kollisionsbeschädigung zu vermeiden.
Das erfassende Modul 52 umfaßt einen festen Aufbau, der durch ein zylindrisches Gehäuse 60 mit einer Endwand 62 vorgesehen ist, durch welche der Tastkopf 50 mit dem bewegbaren Arm einer koordinatenpositionierenden Maschine verbunden werden kann. Eine Lastzelle 64 wird auf der Endwand 62 getragen und umfaßt zwei Teile: einen Käfig 66 von dreieckigem Querschnitt, welcher verwendet wird, um verarbeitende Elektroniken für das erfassende Modul zu tragen, und einen ringförmigen Rückhaltering 68, auf welchem das Taststiftmodul 54 getragen wird. Der Käfig 66 und der Rückhaltering 68 sind durch eine Fläche relativer Schwäche verbunden, die durch drei Stützen 70 vorgesehen sind. Ein Halbleiterdehnungsmeßelement (nicht gezeigt) wird auf jeder der Stützen 70 getragen, um Belastung in der Stütze 70 zu erfassen, die durch das Taststiftmodul 54 als eine Folge des Kontaktes zwischen der erfassenden Spitze 56 des Taststiftes 58 und der Oberfläche eines zu inspizierenden Teils übertragen wird. Die Stützen sollten hinreichend steif sein, um Hysterese zu vermeiden und hinreichend nachgiebig, damit ermöglicht wird, daß nachweisbare Belastung in ihnen auftritt. Wenn die Belastung in dem Dehnungsmeßelement eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, emittieren die Signal verarbeitenden Elektroniken des erfassenden Moduls 52 ein Auslösesignal, welches an die Maschinensteuerung in der üblichen Weise gesendet wird. Die Dehnungsmeßelemente und die verarbeitenden Elektroniken sind in den US-Patenten 4 813 151 und 4 817 362 vollständiger beschrieben und werden hier nicht weiter beschrieben werden.
Der ringförmige Rückhaltering 68 umfaßt einen äußeren Ring 72, welcher drei gleich beabstandete Kugeln 74 trägt, und einen Magnet 76, der innerhalb des äußeren Ringes 72 durch einen inneren Ring 78 zurückgehalten wird.
Das Taststiftmodul 54 umfaßt einen Trägeraufbau, der durch ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 80 geschaffen wird, dessen Achse koaxial mit der Achse des Taststiftes 58 liegt, und welcher ein Taststift tragendes Glied 82 in einer kinematischen Ruheposition trägt. Das Taststift tragende Glied 82 umfaßt einen zentralen Körper 84, der drei Rollen 86 trägt, welche sich radial mit Bezug auf das zylindrische Gehäuse 80 erstrecken. Jede der Rollen, d.h. Walzen 86 steht durch einen sich longitudinal erstreckenden Spalt 88 vor, der in der Wand des Gehäuses 80 vorgesehen ist, und ruht gegen ein Paar von Schultern 90, die an der Basis von jedem der Spalte 88 vorgesehen sind (siehe Fig. 5). Das Taststift tragende Glied 82 wird in die kinematische Ruheposition vorgespannt (in welcher jede der Walzen 86 gegen ein Paar von Schultern 90 ruht), durch eine Feder 92, und die Kraft auf dem Taststift tragenden Glied 82 wird gewählt, um mit der Rückführkraft in Übereinstimmung zu stehen, die erforderlich ist, um das Trägerglied zu seiner kinematischen Ruheposition zurückzuführen, und zwar unter Berücksichtigung der Länge und Konfiguration des Taststiftes 58. Das Gehäuse 80 endet an seinem oberen Ende in einem kreisförmigen Flansch 94 mit drei sich radial erstreckenden V-Furchen 96, die in seiner oberen Oberfläche vorgesehen sind. Ein Magnet 98, der durch einen Kragen 100 getragenm wird, wirkt mit dem Magneten 76, der auf dem erfassenden Modul 52 vorgesehen ist, zusammen, um das Taststiftmodul 54 darauf zu halten. Das Taststiftmodul 54 wird kinematisch auf dem erfassenden Modul 52 zurückgehalten, in dem jede der Kugeln 74 in die konvergenten Oberflächen gesetzt wird, die durch eine V-Furche 96 vorgesehen werden. Der kinematische Träger zwischen dem Taststiftmodul 54 und dem erfassenden Modul 52 stellt ruhepositionsmäßige Wiederholbarkeit für die erfassende Spitze 56 des Taststiftes 58 eines gegebenen Taststiftmoduls 54 relativ zu dem erfassenden Modul 52 (und daher relativ zu dem bewegbaren Arm der Maschine, auf welchem der Taststift 50 getragen wird) über eine große Anzahl von Auswechselbetätigungen des speziellen Taststiftmoduls 54 sicher.
Eine ablenkende Kraft auf der erfassenden Spitze 56 des Taststiftes 58 (aufgrund dessen, daß der Taststift 50 durch die Maschine derart angesteuert wird, daß die erfassende Spitze 56 eine Oberfläche berührt) wird anfäng- lich den Taststift 58 dazu veranlassen, sich geringfügig zu deformieren, und zwar vor irgendeiner Bewegung des Taststift tragenden Gliedes 82 aus der Ruheposition. Diese Deformation (oder Beanspruchung oder Dehnung) in dem Taststift 58 wird durch das Gehäuse 80 des Taststiftmoduls an die belastungserfassende Lastzelle übertragen, was in den Stützen 70 und den zugehörigen Dehnungsmeßelementen Belastung verursacht, was wiederum die zugehörige elektronische Schaltung dazu veranlaßt, ein Auslösesignal zu emittieren (was einen Taststift-Werkstückkontakt andeutet), und zwar bei einem vorbestimmten Niveau der Belastung. Wenn die ablenkende Kraft aufgrund dessen zunimmt, daß der bewegbare Arm der Maschine den Punkt der Berührung zwischen dem Taststift 54 und der Oberfläche "überbewegt", wird das Taststift tragende Glied 82 aus seiner Ruheposition gegen die Wirkung der Feder 92 verschoben werden. Eine oder mehrere der Walzen 86 werden so von den Schultern 90 abheben und sich in den Spalten 88 aufwärts bewegen.
Es ist für die belastungsempfindliche Lastzelle nicht essentiell, Dehnungsmeßelemente zu umfassen. Andere belastungsempfindliche Sensoren wie kapazitive Sensoren (z.B. piezoelektrische Elemente) oder optische dehnungsempfindliche Elemente wie doppelbrechende Elemente können verwendet werden. In diesen alternativen Anordnungen sollte die Fläche der Schwäche, welcher z.B. die zwei Teile der Lastzelle verbindet, eine Steifheit aufweisen, die in Übereinstimmung mit der Empfindlichkeit der verwendeten empfindlichen Elemente gewählt wird. Wo die Elemente hinreichend steif sind (z.B. piezoelektrische Elemente) kann die Fläche der Schwäche durch die Elemente selbst vorgesehen werden.
Potentielle Beschädigung an den Stützen 70 (und den Dehnungsmeßelementen, die darauf getragen werden), aufgrund exzessiver Aufwärtsablenkung des Trägergliedes 82 wird vermieden, indem eine Schürze 102 vorgesehen wird, die auf dem Ende der Walzen 86 getragen wird, welche sich um das Gehäuse 80 erstreckt. Die Aufwärtsbewegung des Taststiftes 58 (und so des Trägergliedes 82 und der Schürze 102) um eine Größe größer als der Abstand Z, der in Fig. 4 angedeutet ist, wird zur Folge haben, daß die Schürze 102 in Berührung mit dem Gehäuse 60 kommt. Während dies offensichtlich unerwünscht ist, stellt es ein wichtiges Sicherheitsmerkmal dadurch dar, daß exzessive Aufwärtsbewegung des Taststiftes 58 die empfindlichen Sensoren des erfassenden Moduls 52 nicht beschädigen wird; exzessive Bewegung des Taststiftes 58 in einer der zwei Richtungen (X oder Y) senkrecht zu der Z-Richtung wird einfach zur Folge haben, daß das Taststiftmodul 54 von dem erfassenden Modul 52 gelöst wird, weil die magnetische Kraft zwischen den Magneten 76 und 98 durch die laterale Kraft auf dem Taststift 58 überschritten worden ist.
Ein drittes Ausführungsbeispiel des Taststiftes gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine alternative Form des Taststiftmoduls zum Gebrauch mit dem erfassenden Modul 52 der Fig. 3A und 4. Nun auf Fig. 6 Bezug nehmend, umfaßt ein Tastkopf 120 ein erfassendes Modul 122 und ein Taststiftmodul 124. Das erfassende Modul 122 ist mit dem erfassenden Modul der Fig. 3A und 4 identisch und wird nicht weiter beschrieben werden.
Das Taststiftmodul 124 weist einen Trägeraufbau auf, der durch ein oberes Gehäuse 126 und ein unteres Gehäuse 128 vorgesehen ist; wobei die oberen 126 und unteren 128 Gehäuse durch drei Bolzen 130 verbunden sind, welche sich mit Bezug auf den Taststift 132 des erfassenden Moduls 124 axial erstrecken. Ein Taststift tragendes Glied 134 mit drei Walzen 136, welche sich radial mit Bezug auf den Taststift 132 erstrecken, wird kinema- tisch auf dem unteren Gehäuse 128 getragen, indem jede der Walzen 136 in den konvergenten Oberflächen, die durch ein benachbart positioniertes Paar von Kugeln 138 festgelegt sind, die in dem unteren Gehäuse 128 getragen werden, gesetzt wird. Eine Feder 140, die zwischen den oberen und unteren Gehäuse 126, 128 des Taststiftmoduls 124 wirkt, zwingt das Taststift tragende Glied 134 in seine kinematisch definierte Ruheposition. Wie mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 oben beschrieben, hat Berührung zwischen der erfassenden Spitze 142 des Taststiftes 132 und einer Oberfläche, deren Position gemessen werden soll, anfänglich eine Deformation des Taststiftes 132 zur Folge, welche durch das erfassende Modul erfaßt wird, und nachfolgend eine Ablenkung des Taststift tragenden Gliedes 134 aus seiner kinematischen Ruheposition.
Eine schwimmende ringförmige Schürze 150 ist zwischen den oberen 126 und unteren 128 Gehäusen des Taststiftmoduls 124 vorgesehen. Das distale Ende der Schürze 150 mit Bezug auf das Gehäuse 60 des erfassenden Moduls wird innerhalb des unteren Gehäuses 128 aufgenommen und weist einen kleineren Durchmesser als das Gehäuse 128 auf. Das proximale Ende der Schürze 150 weist einen Durchmesser entsprechend jenem des Gehäuses 60 auf und liegt dem Gehäuse 60 gegenüber. Ein einwärts abhängiger ringförmiger Flansch 152 sieht einen Anstoß für das Taststift tragende Glied 134 vor, wenn Ablenkung des Trägergliedes 134 in einer Richtung, die in der Figur als die Z-Richtung angedeutet ist, eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Die Abmessungen der Schürze 150 sind derart gewählt, daß der Abstand D1 zwischen dem proximalen Ende der Schürze und dem Gehäuse 60 kleiner als der Abstand D2 zwischen dem Flansch 152 und dem oberen Gehäuse 126 des Taststiftmoduls 122 ist. So wird, wenn das Taststift tragende Glied 134 in der Z-Richtung exzessiv verschoben wird, das Glied 134 zuerst den Flansch 152 anschlagen, worauf sowohl das Trägerglied 134 als auch die Schürze 150 sich zusammen bewegen werden. Jedoch wird, weil der Abstand D1 kleiner als der Abstand D2 ist, das Trägerglied 134 und die Schürze 150 in Berührung mit dem Gehäuse 60 kommen, bevor irgendeine Kraft auf das obere Gehäuse 126 des erfassenden Moduls 122 (und so die Lastzelle 64 des erfassenden Moduls 122) ausgeübt wird. Diese Anordnung schützt die empfindlichen Stützen 74 und die darauf vorgesehenen Halbleiterdehnungsmeßgeräte. Weil die Schürze 150 nur durch einen beschränkten Bereich der Bewegung verschiebbar ist und nur in einer einzigen Richtung, sieht die Schürze 150 ein gutes Maß der Abdichtung des Taststiftmoduls 124 vor dem Zutritt von Staub oder anderen Kontaminanten vor, welche das akkurate Wiederabsetzen des Taststift tragenden Gliedes 134 in der kinematischen Ruheposition verhindern können.
Ein viertes Ausführungsbeispiel des Tastkopfes wird nun mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben werden, welches einen analogen (oder messenden oder abtastenden) Tastkopf zeigt. Wie vorhergehend umfaßt dieser Tastkopf einen befestigten Aufbau, der durch das Gehäuse 200 vorgesehen ist, das an einer koordinatenpositionierenden Maschine anbringbar ist. Innerhalb des Gehäuses 200 ist ein erfassendes Modul vorgesehen, welches einen Aufhängemechanismus 202 für eine tragende Platte 204 und eine Übertrageanordnung (nicht gezeigt) zum Nachweisen von Bewegung der tragenden Platte 204 relativ zu dem Gehäuse umfaßt. Der Aufhängemechanismus 202 umfaßt drei Paare 206A, B, C von parallelen Blattfedern, die drei respektive in Reihe geschaltete Federparallelogramme bilden. Ein Paar von Blattfedern 206A ist mit einem Ende an dem Gehäuse verbunden und erlaubt die Translation der tragenden Platte 204 in den ±X-Richtungen. Mit den Federparallelogrammen 206A verbunden ist das zweite Paar von Blattfedern 206B (von welchem nur eines in Fig. 7 gesehen werden kann), welches für die Translationsbewegung der tragenden Platte 204 in den ±Y-Richtungen sorgt. Schließlich ist zwischen das Federparallelogramm 206B und die tragende Platte 204 das dritte Paar von Blattfedern 206C geschaltet, welches für die Bewegung der tragenden Platte 204 in den ±Z-Richtungen sorgt. Die tragende Platte 204 trägt ein Taststiftmodul 210 (mit einem Taststift 211), wie unten beschrieben werden wird. Die Übertrageranordnung (nicht gezeigt), die oben erwähnt ist, umfaßt vorzugsweise einen Übertrager für jede der drei Bewegungsachsen X, Y, Z, welcher eine instantane analoge oder digitale Auslesung der Position der Taststift tragenden Platte 204 relativ zu dem Gehäuse 200 (und so zu dem bewegbaren Arm der Maschine, mit welchem der Tastkopf verbunden ist) ergibt. Andere Aufhänge- und Übertrageranordnungen, welche statt des Systems 206 verwendet werden können, sind gut bekannt und Beispiele sind z.B. im US-Patent 4 084 323 und in der Internationalen Patentbeschreibung Nr. WO90/04149 gezeigt.
Die Unterseite der Platte 204 ist mit drei Kugeln 212 vorgesehen, die in 120º Intervallen um die Achse des Tastkopfes beabstandet sind, von welchen nur eine in Fig. 7 gesehen werden kann. Ein Taststiftmodul 210, das auch in Fig. 8 gezeigt ist, weist drei Paare von Walzen 214 auf, wobei die Walzen oder Rollen von jedem Paar Seite an Seite liegen und sich radial erstrecken, und die Paare um 120º um die Achse des Tastkopfes auseinander beabstandet sind, um so den Orten der Kugeln 212 zu entsprechen. Die Kugeln 212 und die Walzen 214 bilden so eine kinematische Basis für das Taststiftmodul 210, was es in einer präzisen Ruheposition auf der tragenden Platte 204 anordnet, so daß die Messungen, die durch die Übertrager in dem Aufhängesystem 206 durchgeführt werden, ein akkurates Maß der Position des Taststiftmoduls 210 darstellen. Die Kugeln 212 werden in die Walzen 214 durch drei Permanentmagnete 216 in der Basisplatte 204 gezwängt, welche drei entsprechende Weicheisen-Anschlagplatten 218 in der oberen Oberfläche des Moduls 210 anziehen.
Innerhalb des Taststiftmoduls 210 gibt es einen Taststiftwechsler des Bajonetttypus, welcher detailliert in der internationalen Patentbeschreibung Nr. WO89/05210 beschrieben ist. Dies befähigt nicht nur den Austausch von einem Taststiftmodul, das auf der tragenden Platte 204 zurückgehalten wird, gegen ein anderes (der übliche Betriebsmodus), sondern auch den Austausch von Taststiften innerhalb des Moduls 210. In Kürze wird der Taststift 211 auf einem Taststift tragenden Glied 211A mit drei radialen Armen 220 getragen (von welchem nur einer in Fig. 7 gesehen werden kann), wobei jeder Arm eine Kugel 222 trägt. Jede Kugel 222 wird in eine radiale V-Rille gezwängt, die zwischen einem Paar von Zylindern 224 innerhalb des Moduls 210 gezwungen wird, und zwar durch die Wirkung eines unverlierbaren Plungers 226, der durch eine Kompressionsfeder 228 vorgespannt wird. Der Taststift kann wie in der WO89/05210 entfernt und ersetzt werden, indem er angehoben wird und er innerhalb des Moduls 210 gedreht wird.
Im gewöhnlichen Gebrauch des Tastkopfes von Fig. 7 bleiben die kinematischen Basen des Taststiftes 211 in dem Modul 210 und das Modul 210 auf der tragenden Stelle 204 in Eingriff. Berührung zwischen dem Taststift 211 und einem Werkstück veranlaßt Translationsbewegungen in den sechs Richtungen ±X, ±Y, ±Z der tragenden Platte 204. Diese Translationsbewegungen werden durch das Aufhängesystem 206 aufgenommen und gemessen.
Jedoch sind die Blattfedern in dem Aufhängesystem 206 bewußt mit einer niedrigen Federkonstante hergestellt, so daß die Meßkräfte zwischen dem Taststift und dem Werkstück niedrig sind. Als eine Folge sind diese Blattfedern ziemlich zerbrechlich und es wird gewünscht, sie zu schützen. Dies wird erreicht, indem Hemmnisse oder Anschläge vorgesehen werden, um die erlaubbare Bewegung der tragenden Platte 204 zu begrenzen. In den ±X und ±Y Richtungen wird die Bewegung durch eine oder mehrere der Ränder der Platte 204, die in Berührung mit dem Gehäuse 200 z.B. bei den Orten 200B kommen, begrenzt. Um die ±Z-Bewegung der tragenden Platte 204 zu begrenzen, weist das Gehäuse 200 einwärts weisende Ansätze oder Flansche 200C, D oberhalb und unterhalb des Randes der Platte 204 auf. So kommt, in dem Fall von exzessiver Überbewegung in irgendeiner Richtung, die Platte 204 in Berührung mit einem der Orte 200B, C, D und wird so daran gehindert, sich weiter zu bewegen. Die Kraft von irgendeiner Kollision wird so direkt zwischen der Platte 204 und dem Gehäuse 200 aufgenommen und nicht durch das zerbrechliche Aufhängesystem 206 übertragen und kann so an dem Aufhängesystem keinen Schaden verursachen.
Wenn die weitere Bewegung der Platte 204 einmal auf diese Weise begrenzt worden ist, wird weitere Ablenkung des Taststiftes 211 (in irgendeiner horizontalen Richtung) erlaubt, indem der Taststift 211 und so das Taststift tragende Glied 211A innerhalb des Taststiftmoduls 210 gekippt wird, wobei das Taststift tragende Glied sich gegen die vorspannende Wirkung der Feder 228 bewegt. Die vorspannende Kraft der Feder 228 wird mit Bezug auf die Länge und Anordnung des Taststiftes 211 und die maximal erlaubte Kraft der Kollision zwischen der Platte 204 und dem Gehäuse 200 gewählt. Wenn sich das Überbewegen fortsetzt, wird schließlich diese kippende Wirkung zu einem Ende gebracht, wenn einer der Arme des Taststift tragenden Gliedes 211A die obere Innenseitenoberfläche des Moduls 210 berührt. Weitere kippende Bewegung des Taststiftes 211 wird nun durch das Außer-Eingriff-Treten zwischen einem oder mehreren der Kugeln 212 und seinem Paar von Walzen 214 erlaubt, und das Modul 210 fällt von der Platte 204 weg.
Wenn es exzessive Taststiftablenkung in der +Z Richtung (aufwärts) gibt, nachdem die Basisplatte den Ansatz oder Flansch 210 angeschlagen hat, dann heben sich die Arme des Trägergliedes 211 vertikal gerade nach oben innerhalb des Moduls 204, bis sie die obere Innenseitenoberfläche des Moduls anschlagen. Wenn sich das Überbewegen weiter fortsetzt, wird jedweder Schaden auf den billigen und ohne weiteres ersetzbaren Taststift 211 beschränkt.
In dem Fall von exzessiver Taststiftablenkung in der -Z Richtung (abwärts), treten dann, nachdem die Platte 204 den Ansatz oder Flansch 200D angeschlagen hat, die Kugeln 212 gerade weg von den Walzen 214 außer Eingriff, und zwar gegen die Anziehung der Magnete 216. Das gesamte Taststiftmodul 210 mit dem Taststift 211 fällt auf unschädliche Weise aus dem Gehäuse 200.
Die Tastkopfausführungsbeispiele, die oben beschrieben worden sind, können auf einer Maschine verwendet werden, um ein flexibles Meßsystem vermöge der Fähigkeit zu schaffen, Taststifte auszutauschen. Zu diesem Zweck kann ein Gestell, das eine Vielzahl von Taststiftmodulen, jedes mit einer Taststiftanordnung, die für einen speziellen Meßbetrieb geeignet ist, und einer für die betrachtete Taststiftanordnung geeigneten Vorspannkraft auf der Maschine vorgesehen werden. Ein Beispiel eines derartigen Gestells ist in der US 4 688 307 gezeigt.

Claims

1. Ein Berührungstastkopf zum Gebrauch auf einer koordinatenpositionierenden Maschine, wobei der Tastkopf umfaßt:

ein Taststiftmodul (54) mit einem Trägeraufbau (80) und einem Taststift tragenden Glied (82) zum Tragen eines Taststiftes (58), wobei das Taststift tragende Glied (82) in eine Ruheposition mit Bezug auf den Trägeraufbau (80) vorgespannt ist, aus welcher Position das Trägerglied (82) relativ zu dem Trägeraufbau (80) verschiebbar ist, wenn eine ablenkende Kraft auf den Taststift (58) wirkt, und zu welcher Position es zurückkehren kann, wenn die ablenkende Kraft entfernt wird;

ein erfassendes Modul (52) zum Tragen des Taststiftmoduls (54), wobei das erfassende Modul (52) an einen bewegbaren Arm der Maschine befestigt werden kann;

ein Mittel (76), das auf den Trägeraufbau (80) des Taststiftmoduls (54) wirkt, zum lösbaren Zurückhalten des Taststiftmoduls (54) auf dem erfassenden Modul (52);

worin das erfassende Modul (52) ein Mittel (70) zum Erfassen von Berührung zwischen dem Taststift (58) und einer Oberfläche umfaßt.

2. Ein Tastkopf nach Anspruch 1, worin das erfassende Modul ein Mittel (70) zum Erfassen von Beanspruchung umfaßt, die aus der Deformation des Taststiftes (58) herrührt und von dem Taststift (58) zu dem erfassenden Modul (52) über den Trägeraufbau (80) des Taststiftmoduls (54) übertragen ist.

3. Ein Tastkopf nach Anspruch 1 oder 2, worin das erfassende Modul (52) einen festen Aufbau (60) umfaßt, durch welchem es an dem bewegbaren Arm der Maschine befestigt werden kann, und eine Lastzelle (64), wobei die Lastzelle (64) einen ersten Teil (66) aufweist, der mit dem festen Aufbau verbunden ist, und einen zweiten Teil (68), auf welchen im Gebrauch das Taststiftmodul (54) zurückgehalten wird, wobei die ersten und zweiten Teile durch einen relativ schwachen Aufbau (70) verbunden sind, und worin zumindest ein beanspruchungsempfindliches Element zwischen den ersten und zweiten Teilen vorgesehen ist, um Beanspruchung in dem relativ schwachen Aufbau (70) nachzuweisen.

4. Ein Berührungstastkopf nach Anspruch 3, worin der befestigte Aufbau (60) durch ein zylindrisches Gehäuse (60) vorgesehen ist, das eine Achse festlegt, und der Trägeraufbau des Taststiftmoduls ein oberes (126) und ein unteres (128) Gehäuse umfaßt, die starr miteinander verbunden sind, wobei das Taststiftmodul (124) weiter eine zylindrische Zwischenschürze (150) aufweist, die sich von dem unteren (128) zu dem oberen (126) Gehäuse erstreckt; wobei die Schürze (150) axial zwischen einer ersten Position, in welchem sie auf dem unteren Gehäuse (128) ruht, und einer zweiten Position bewegbar ist; die Schürze an ihrem oberen Ende in einem Rand endet mit einem Durchmesser, welcher die Schürze befähigt, das Gehäuse (60) in der zweiten Position anzuschlagen; und worin die Schürze (150) ein Fangglied (152) umfaßt, das mit dem Taststift tragenden Glied in Eingriff treten kann, wenn das tragende Glied (134) axial aus seiner Ruheposition verschoben wird.

5. Ein Berührungstastkopf nach Anspruch 4, worin, wenn die Schürze (150) die erste Position einnimmt, der axiale Abstand (D2) zwischen dem Fangglied (152) und dem oberen Gehäuse (126) größer als der axiale Abstand (D1) zwischen dem Rand und dem Gehäuse (60) ist.

6. Ein Berührungstastkopf nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin Mittel (76) zum magnetischen Zurückhalten des Taststiftmoduls (54) auf dem erfassenden Modul (52) vorgesehen sind.

7. Ein Berührungstastkopf nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin im Gebrauch das Taststift- modul (54) kinematisch auf dem erfassenden Modul (52) getragen wird.

8. Ein Berührungstastkopf zum Gebrauch auf einer koordinatenpositionierenden Maschine mit:

einem Taststiftmodul (210) mit einem Trägeraufbau und einem Taststift tragenden Glied (211A) zum Tragen eines Taststiftes (211), wobei das Taststift tragende Glied (211A) in eine Ruheposition mit Bezug auf den Trägeraufbau vorgespannt ist, aus welcher Position das tragende Glied (211A) relativ zu dem Trägeraufbau verschiebbar ist, wenn eine ablenkende Kraft auf den Taststift wirkt, und zu welcher Position es zurückkehren kann, wenn die ablenkende Kraft entfernt wird;

einem erfassenden Modul (200) zum Tragen des Taststiftmoduls (210), wobei das erfassende Modul (200) an einem bewegbaren Arm der Maschine gesichert werden kann;

einem Mittel (216), das auf den Trägeraufbau des Taststiftmoduls (210) wirkt, zum lösbaren Zurückhalten des Taststiftmoduls (210) auf dem erfassenden Modul (200);

wobei das erfassende Modul (200) ein Mittel zum Nachweisen von Verschiebung des Taststiftmoduls (210) relativ zu dem bewegbaren Arm umfaßt.

9. Ein Berührungstastkopf nach Anspruch 8, worin das erfassende Modul (200) umfaßt einen festen Aufbaus durch welchen es an dem bewegbaren Arm der Maschine befestigt werden kann, einen Aufhängemechanismus (202), der Bewegung des Taststiftmoduls (210) relativ zu dem festen Aufbau vorsieht, und zumindest einen Übertrager zum Messen der Bewegung.

10. Ein Berührungstastkopf nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, der weiter ein Mittel zum magnetischen Zu- rückhalten des Taststiftmoduls auf dem erfassenden Modul umfaßt.

11. Ein Berührungstastkopf nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, worin das Taststiftmodul (210) kinematisch auf dem erfassenden Modul getragen wird.

12. Ein Taststiftmodul (54) zum Gebrauch in Verbindung mit einem erfassenden Modul (52), an welchem das Taststiftmodul (54) lösbar befestigbar ist, als ein Berührungstastkopf auf einer koordinatenpositionierenden Maschine, wobei das Taststiftmodul (54) aufweist:

einen Trägeraufbau (80) mit einem Satz von Eingriffselementen (96), die zum Bilden eines kinematischen Trägers mit einem entsprechenden Satz von Eingriffselementen (74) geeignet sind, die auf einem des erfassenden Moduls (52) vorgesehen sind;

ein Taststift tragendes Glied (82) zum Tragen eines Werkstück berührenden Taststiftes (58), wobei das Taststift tragende Glied (82) in eine Ruheposition mit Bezug auf den Trägeraufbau (80) vorgespannt wird, aus welcher Position das tragende Glied (82) relativ zu dem Trägeraufbau (80) verschiebbar ist, wenn eine ablenkende Kraft auf den Taststift (58) wirkt, und zu welcher Position es zurückkehren kann, wenn die ablenkende Kraft entfernt wird;

worin keine Sensoren zum Bestimmen von Taststift-Werkstückkontakt auf dem Taststiftmodul (54) vorgesehen sind.

13. Ein Taststiftmodul nach Anspruch 12, weiter mit zumindest einem ferromagnetischen Element (98), das auf dem Trägeraufbau (80) vorgesehen ist, um magnetisches Zurückhalten des Taststiftmoduls (54) auf dem erfassenden Modul zu ermöglichen.

14. Ein Taststiftmodul (54) nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, worin das Taststift tragende Glied im wesentlichen innerhalb des Trägeraufbaus eingeschlossen ist.

15. Ein Taststiftmodul nach Anspruch 12, worin der Trägeraufbau eine Achse aufweist, und ein oberes (126) und ein unteres Gehäuse (128) umfaßt, die starr miteinander verbunden und axial auseinander beabstandet sind, wobei das Taststiftmodul weiter aufweist:

eine zylindrische Zwischenschürze (150), die sich von dem unteren (128) zu dem oberen (126) Gehäuse erstreckt;

wobei die Schürze (150) axial zwischen einer ersten Position, in welcher sie auf dem unteren Gehäuse ruht, und einer zweiten Position bewegbar ist; und worin

die Schürze (150) ein Fangglied (152) umfaßt, das mit dem Taststift tragenden Glied (134) in Eingriff treten kann, wenn das tragende Glied (134) axial aus seiner Ruheposition verschoben wird.