DD140789B1 - Einrichtung zur einstellung von tastern - Google Patents

Description

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 großer als die Vorspannkrafte 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 weniger steil gehalten werden In beiden Varianten wird mit einer Einrichtung die Nullage, der Meßbereich und der Freihub eingestellt Grundsatzlich 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 Rückstellkraft^ der Federn selbsttätig in die Nullage zurückgeführt

Ausfuhrungsbeispiel

In den Zeichnungen zeigen

Fig 1 eine erfindungsgemaße Losung mit zwei Federstaben und Kugeln

Fig 2 ein Detail aus Fig 1 in Vergrößerung

Fig 3 eine erfindungsgemaße Losung mit drei Federstaben und Kugeln in Vorderansicht

Fig 4 die Losung gemäß Figur 3 in Draufsicht

Fig 5 eine erfindungsgemaße Losung mit drei Federstaben ohne Kugeln

Es werden drei erfindungsgemaße Losungen gezeigt Die erste mit zwei, die zweite Losung mit drei Federstaben und Kugeln und die dritte mit drei Federstaben ohne Kugeln Allen ist g emei nsam, daß das Werkstuck ι η x-,y-undz-Richtu ng 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 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 Ausfuhrung ist der Teller 5 in drei um 120° versetzt angeordneten, radial gespannten Schraubenfedern 3 federelastisch am Gehäuse 4 aufgehängt Stimseitig ist am Teller 5 in Verlängerung des Tasterschaftes 1 ein erster Federstab 8 befestigt Sein Ende tragt ein Zylinderstuck 9 Das Zylinderstuck hat stirnseitig eine Bohrung 12 und einen Bund 17 Gleichachsig und spiegelbildlich zu ihm ist ein analog ausgebildetes Gegenlager 11 angeordnet Es wird von zwei Parallelfedern 10, die mit dem Gehäuse verbunden sind, parallel zur Feders.tabachse gefuhrt Zwischen dem Zylinderstuck 9 und dem Gegenlager 11 befindet sich eine Kugel 14 Sie liegt in den Bohrungen 12 Eine Feder 13 halt die Teile unter Vorspannung Im Bereich kleinster Auslenkungen in x-, y-Richtung bleibt die Kugel in den Bohrungen liegen Die Meßkraft an derTastkugel wird wesentlich durch die Federcharakteristik des 1 Federstabes 8 bestimmt und steigt in diesem Bereich linear mit der Auslenkung an Erst bei größeren Auslenkungen rollt die Kugel aus den Bohrungen, maximal bis zum Rand 17 Die Federn sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Meßkraft in diesem Freihubbereich nicht wesentlich ändert Der Randdurchmesser ist so an die Durchmesser von Kugeln und Bohrungen angepaßt, daß der Taster auch nach der größeren Auslenkung unter dem Druck der Federkräfte selbsttätig in die Nullage zurückgestellt wird

Fur präzise Messungen in z-Richtung wird am Gegenlager 11 ein zweiter Federstab 8 in Verlängerung der Parallelfedern 10 befestigt Ertragt am Ende ein Quaderstuck 15 mit horizontaler Langsnut 16 und beiderseitigem Langsrand 18 Gegen das Quaderstuck ist ein weiteres Gegenlager 11 gespannt Zwischen beiden befindet sich eine weitere Kugel 14 In der zweiten Ausfuhrung sind am Teller 5 drei Federstabe 8 befestigt Sie sind in der Tellerebene angeordnet und um 120° gegeneinander versetzt An zwei Federstaben ist jeweils ein Zylinderstuck 9, am dritten Federstab ist ein Quaderstuck 15 befestigt Die Lagerung erfolgt in drei vorgespannten Gegenlagern 11 Zwischen den Gegenlagern und den Zylinder bzw Quaderstucken ist wie oben beschrieben je eine Kugel 14 angeordnet In dieser Ausfuhrung übernimmt die erfindungsgemaße Einrichtung zur Einstellung von Lage, Meßkraft und Freihub zugleich die elastische Lagerung des Tasters In der dritten Ausfuhrung sindamTeller5wiem der zweiten drei um 120° versetzt angeordnete Federstabe 8 befestigt Sie liegen mit ihren Enden auf den Schneiden 19 auf Über jedem Federstabende und jeder Schneide befindet sich eine vorgespannte Feder 20 Die Federstabenden heben erst bei größeren Meßkraften, die die Federvorspannung überwinden, ab Bis dahin ist die Meßkraft proportional zur Auslenkung und wird allein durch die Federcharaktenstik der Federstabe bestimmt Darüber hinaus stellt sich wieder eine Proportionalitat ein, die aber nun auch von den Federn 20 mitbestimmt wird Diese Kennlinie kann weniger steil gehalten werden, so daß auch in diesem Freihubbereich die Meßkraft nicht wesentlich steigen muß Anstelle der drei äußeren Federn 20 konnte die Vorspannung auch von einer zentral auf den Teller 5 wirkenden vorgespannten Feder aufgebracht werden

Claims (3)

1. Einrichtung zur Einstellung von Tastern mit Gehäuse, Wegmeßumformern, einem oder mehreren Federstäben, Tasterschaft und Tasterkugel, gekennzeichnet dadurch, daß das Ende wenigstens eines am Taster befestigten Federstabes (8) ein Zylinderstuck (9) mit stirnseitiger Bohrung (12) und Rand (17) trägt, im Gehäuse jedem Zylinderstück (9) ein analog zu ihm ausgebildetes Gegenlager (11) spiegelbildlich und gleichachsig zugeordnet ist, sich zwischen Zylinderstuck (9) und Gegenlager (11) eine Kugel (14) befindet und das Gegenlager (11) in Parallelfedern (10) parallel zur Federstabachse geführt und mit einer stirnseitigen Feder (13) über die Kugel (14) gegen das Zylinderstuck (9) vorgespannt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an einem Gegenlager (11) in Verlängerung der Parallelfedern ein weiterer Federstab (8) mit einem Quaderstück (15) und letzterem ein weiteres Gegenlager (11) und eine Kugel (14) zugeordnet und indem Quaderstuck (15) eine Langsnut (16) und ein beidseitiger Langsrand (18) vorgesehen sind.

Hierzu

3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einstellung von Lage, Meßkraft und Freihub an Tastern zur mehrachsigen Wegmessung fur Anwendungen in der Langenmeßtechnik, vorzugsweise fur Koordinatenmeßmaschinen sowie fur Steuer- und Regelungsaufgaben ζ B fur 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

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Es sind Taster zur mehrachsigen Wegmessung bekannt, die mit dem Ziel reibungsfreier Arbeitsweise in federelastischen Lagerungen orthogonal (z B DE-AS 2242355) oder kardanisch (z B DE-AS 2440692) gefuhrt sind Zur Erzeugung einer sicheren Anlage der Tastkugel bereits in der räumlichen Nullstellung sind eine Reihe von Tastkopfausfuhrungen 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 DL-WP 92567) Nachteilig ist aber dann, daß bei Antastung schräger Flachen die schräg sich einstellende Meßkraft durch Querverformung des Tasterschaftes Anlaß zu großen Meßfehlern gibt Die zu messenden Werkstucke müssen zudem gut befestigt sein, da bei versehentlich größerer Tasterauslenkung die Meßkraft sehr stark ansteigt und dadurch Verschiebungen oder Verformungen der Werkstucke auftreten können, die zu Fehlern fuhren

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Meßqualitat

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung lost die Aufgabe, einen Taster zur mehrachsigen Wegmessung mit einer Einrichtung in Lage, Meßkraft und Freihub einzustellen

Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß mit dem Tasterschaft wenigstens ein Federstab verbunden ist, dessen freies Ende im Gehäuse unter Federvorspannung in Nullage gehalten ist

Vorzugsweise tragt wenigstens der eine Federstab am Ende ein Zylinderstuck mit stirnseitiger Bohrung und Rand und ist am Gehäuse je Federstab ein Gegenlager, das analog zum Zylinderstuck ausgebildet, gleichachsig und spiegelbildlich zu ihm angeordnet, in Parallelfedern parallel zur Federstabachse gefuhrt ist und unter der Vorspannung einer stirnseitigen Feder steht, befestigt und bei mehreren Federstaben wenigstens ein Zylinderstuck durch ein Quaderstuck mit Langsnut und beidseitigem Langsrand ersetzt sowie jeweils zwischen den Gegenlagern und dem Zylinder- bzw Quaderstuck eine Kugel angeordnet In einer vorzugsweisen Ausfuhrung sind an den Tasterschaft eines elastisch gelagerten Tasters ein erster Federstab mit Zylinderstuck und an seinem Gegenlager in Verlängerung der Parallelfedern ein zweiter Federstab mit Quaderstuck befestigt In einer weiteren vorzugsweisen Ausfuhrung sind am Tasterschaft drei in einer Ebene um 120° versetzt angeordnete Federstabe befestigt, von denen zwei ein Zylinderstuck und der dritte ein Quaderstuck tragen In einer anderen vorzugsweisen Ausfuhrung liegen drei in einer Ebene um 120° versetzt angeordnete Federstabe, die am Tasterschaft befestigt sind, auf Schneiden auf, wobei vorzugsweise auf jedes Federstabende über den Schneiden eine Feder vorgespannt ist