DD141197A1 - Koordinatentastkopf zum antasten mehrdimensionaler werkstuecke - Google Patents

Koordinatentastkopf zum antasten mehrdimensionaler werkstuecke Download PDF

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DD141197A1
DD141197A1 DD78210187A DD21018778A DD141197A1 DD 141197 A1 DD141197 A1 DD 141197A1 DD 78210187 A DD78210187 A DD 78210187A DD 21018778 A DD21018778 A DD 21018778A DD 141197 A1 DD141197 A1 DD 141197A1
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Description

Sie Erfindnag betrifft eines Eoordinatentastkopf
1® ler Werkstücke»
Ss&3?akt@3?istik eier toelnaxmteB technischen L5 s linsen s
der ES-IS 2»242<»355 ist ein-elektronischer kooröisatentasten mit einen tastkopf sur Behrdiciensionaler Werkstück© beseispiebesig der ia eines GeMuse torsio&ssteifes* spiel- und rei'basgs«
raaf'uh^imgss^st©m besitzt, wsl» ein riusilic3ä@0 Koordi^ate&s^stesi bildet«. Es siud ferner richtusga«. csisd la§e©spfiaäliehe Sigaalgeber as öie ebenfalls eia Xoo^diBateasjsteia
eber erseugea für $eel© der Bawegimg ©der Auslenkung des mit l bestiiektea MeBeinsatgtragers bei der latastuiig des Werkstückes proportionale elektriselie Signale«. Sie
oiafaBt ferser Mittel sur ö®fißi©rt©a MsB für all© gg
f©ia verstellbarej in der Sührangsriehtung
lig@n
der
öie lullpünkölag® der elektrisches
10 187
automatisch auf Obere isatiiimitmg eis*
Die -Bewegongea dor Geradfföra&gse^stei&e.-werden zor'Yer·
;· la ist ferner ein tmd Geradftthrimgs«
PS 92*5δ? ist eis Metokoordi&at ©s "bei «eleae'D ©is naiirere BäaBeinsätae
ist st® des
trSg
lütte! ssar lfeß&rafterzeög!m
sist !trägers bei der g
für ;feä© loordisatesrielittms 'ein Heßwartgeiser
Beiasataträger besitst ©iae Vorauslenkung dem Wertcstficte Ms© bekannten Me^rkoordin@ten»^stein3?iohtimgen lassen
* die Hächlaaf· «aad die '^Shrend dia Yorlaaftaster vor der Objekt® tuns is Siebtuns zuia Werkstück bi^ voraasgelenkt eis IsäikationasigBil aar Abfrage der MeB« ie der leßssa'schine ia der lallig© des leß©issatz«» ausgelöst wirde wird der ISefieinsatzträser bei ,aaftastern iia der üfulletellung gehalten asd das dereelbea isfolg©
bei der Antastung
cran 30 träger
dieser 'Sasteimfiolitimsen ist der WerkstUokflScnen entstehen
aur geringen Meßkräften nicbt so. vernadil&ssigen ist» Eiinriclittmgen besitzt d@r l
338?
beweguugariehtu&gen in den sesfereelat aafeiaasderate« he&dea Koordinaten, in ^olchesi die HeBkraft definiert ist» Bei Bslasttmg der die Meßsissätse M©Beissat25träser8 d« 3a· "bei der ist ¥οσϊ dieesa Yorsugariehtosigen ab^e i diesel θβ Bi ek« $usgea (se B@ bei der iBtasttmg schräger Haches) stellt sich 5© aaeli &eoS© der lb^eicbuBg eise höhere ©iBf «eiche gueätgliefee Beformatioaen is der Binrichtosg liervorruft9 die bei der üblie&ea ESalibrleru&g der Sasteinrlchtosg ©ittels
weiterer lächteil9 vor.allein"oben g@aasiiter
ist der groBe gerat et eetaiselae der Se Be sur E^zielimg ©iser
fcelit des Saats^etems und der VerSnäerbarkelt der Meß« kraft getrlebeni'v^rclea muß« So eiad ^e B0 aufwendige jEüp die Eooraiaatearichtimsen X9 y \mü ζ komplizierte I&£kraftgeber<für ♦ s, φ j und ^ ζ 20
Ihallehes gilt aach für einea in der DB»OS 2β35β®030
Saster sur WerkstClcfeantastoagy "bei äer. IleBeiasata is eiaer Mehr
.angeoräaet ist©
Me Iagerosg des ESefieinsatsee mittels Maabranfeder is Gehäuse eines IteBkopfee ist in a©r ItB-JlS 2*^40ö692 "be«
uad dargestellt* Sio Obertraguag der Ba^edee !©ßeissatsas auf die Signalgeber erfolgt über eist gemeinsames ®m 'ISeSeinsats angeordaetes stüok* ISr jede Koordisste xs 5# ss 1st-ein
3387
10 187
vorgesehen B©i der Antastung von Werkstüekflächen erfolgt eine Winkelbewegung des antastenden MeBein» sat&es infolge Abstandsänderung des Antastponktes vom Drehpunkt des MeBeissatges» Bas weiteres treten unter· seliieäliche Huskatell«« and leßkräfto la des verschiedenes AusleBkebenen des Seßeinsatzes auf, die
Έβ ist -Zweck der Erfindungt die laenteile der bekann« tea ünrleitungen %a beseitigen und einen
su
s Weseai dea» Bs
.Dop Erfindnsg liegt die Aufgifee a«griiBdes ©issea koa« gtE&ktiv ©isfachea and suverlässiges Koordinat^atast· kopf ^u schaffen^ mit dem bei Aatasttmg aucii schräger Werkstückflächen dar^ch Meßlsräfte teöiisste Meßfehler verisieden werden©
wird diee© Aufgabe "bei eisern Eoordisa· tentastkopf dadurch gelöst9 ά&Β ixi einem-Gehäuse eis ia Mambrasfeöara torsioassteif ia eiaer a^Koordinate bewegbares Znisehenstück gelagert ist^ in welches ein ist einer x-y-JSbene aaelenkharer ^Beiasatztrager in eiiaem t©reiosssteifen9 elastiseheaa lederstaTDführangs« s^ste® geführt iate Celebes eine'solche Seäersteife besitzt9 daß der Meßeiasatztriger bei-Huhestellung, gtets in eiiiea? reprodnsierbarea Hailage gehalten ists daß ein die Torsionssteitigkeit des Federstsbfüliraiiss.* s^atena bewirkender Stabilisator im Ztrlschenstück vorge« sehen ist, öuB im Gehäuse d3?ei8 eia karthesiscbes
• -5-210 187
dinatenejystem (X, Y, Z) bildende Meßwertgeber aege« ordnet SiUcI9 die vorzugsweise mit einem Bechner ver« bonden sind tmd deren Ausgaagssignale so verknüpft sind$ daß mit b©stis2iat©n9 entsprechend der bei der Antastoag der Werkstücke verwendeten Ifeßkraft ge«=» wühlten Radien B1 m die.Hallage des Me£eineatz» tr%ers 'eogenannte SignaIkagela aufgebaut sissd, wo» bei B1 aV\^ ·§-~ϊ^2~7 Z1 2* ist asd X15 X19 Z1 die für
des. l®B8insit§str%©r0 aus der lallage and daB eis bei Überlastung des Meßkopfββ isiaerastendes Sicheruagss^stesä vorgesehen
ist es besonders vorteilhaft, daß der Stabil!» durch ein is der x«$«»Eben© gelogoneg torsioss«. steifes Federstabajstes gebildet wird und Bit des Zwischenstück und dem Maßeinsstzträger verbunden ist, i?ob®i das Psderstabs^stea aus ^©weils swei vorzugo«» weise senkrecht aneinander angeordneten und durch ein Winkelstück verbundenen lederstabpaaren besteht»
la können ferner fotoelektrisch©, induktive oder kapazitive Meßwertgeber vorgesehen sein« Zur Yerhinderusg von..SchtilngQngen ist eine mit dess MeBdinsatatrager verbundene5 dreidiaensiosal wirkonde Üüssigkeits«
Es ist ein Torteil d©s loordteatentastkopfesj daß die liOaruKSiSs^atesQ in ^eder beliebigen iuslentesiichtung des 'Hoßeinsatsträgers die gleich© Steifigkeit b©» sitsen« Dasisufolge erseugt eise best issite Era ft in jede dieser Mehtungen die gleiche Auslenkung·des HeJieinsatzträgors und umgekehrt» Yorsugsrichtengen
33a?
sind alsosieht siehr vorhanden« Sosait ist die MeBkraft tmabh&agig voa der Jkatastriehtusg des Werkstückes· Bai der üntastesg schräger ferfeatüekfläehea werden durch angestimmte JfeB&räfte bedingte Meßfehler vermieden« Ha weiterer Yorteil besteht in der -konatraktiv eixs» faeces Ausführung des S§stk©pfes8 ia ^©lehea leßkraft» geber für eisae reprodussierbarβ MeBkraft uad aufwen« dige'Baets^stese βαί VerolrlEliehasg der Hailege des
spiel erläutert werdesu Ia der
« 1 eisen ISztgsaebaitt darcli den Coordinates«
Üge 2 eiMia Quarsclmitt Δ*Α d or Gh den tastkopf
B@r ia Fig© 1 dargestellte Eoordisatentaetkopf eis GeMus© 19 ia welchem eis Zwischenstück 2δ eixier Z^S©ordinate bewegbarδ is Membr-anfedern 3 «sd 4 torsioassteif ua die Z«Eoordin®te gelagert istβ Ia dea Zwischenstück 2 ist ein in der x*$«]äb6ne aaele&lcbarer Maße|asatstriger 5 ia ein©m t©rsioBsateifess elaatischexi @us Yorgugs^ieise ^ier Biegeatäboa 6 bestehesdes leder» 8tabfQhrang8878tem gefügte Btbei ist die Pedersteif© e des Pederstal>£Qhr(mg8878te]na ao festgelegt^ daß der Meßeisaatsträger 5 bei BuihestelluBgt dö h& ia onauage·» ls§kte^ 2i2,atanäg stete in einer reprodazierliaren Hullags gehalten ^ird imd sech eiser iusleakoug aus derselben sßah d©rt zurückkehrt» Is äem Meßeinsatzträger 5 keaiiea ein ©der mehrere gleiche oder uatersehiedliclie leßela® eätge 7 etoi©setst «erden» welehe das zu prüfende Werkstück antasten· Die vier Biegestäbe 6 erlauben bei Eis« wirktiag äußerer Iräfüe P auf die Meßeinsätze ? und aa= mit auf uen Meßeinsatsträger 5 eine Relativbewegimg ia der x-y-aEbene, während die MeiabranfederÄ 3 &33<3 ^ eise Eelativbe^eguag mischen Gehäuse 1 und Zwische-astiick 2
10 187
ermöglichen· Baiait ist eine Aueleskung des Meßeinsatz-
trägers 5 i® Baum gewährleistet« Das gesagte Lagerfür üen Meßeinsatstrsger 5 i3snerhalb des Geist so gestaltet, daß die ledersteife dieses
Lagers^stesis is allen Richtungen gleich ist® Gegenüber den bekanntes Lösungen gibt es keine
Zur Gewährleistung einer Erosionssteifigkeit des Feder» stabfuhfftmgss^steas gegen Brebuag uia die s^Soordinate ist eis 2wieolaenstU.ck 2 im Stabilisator (fig» 2) aage« ©rdaatg der ein in der s^-Eberae gelegenea torsioas« steifes leöerstabs^steB S *. 99 10 «· 11 umfaßt cmd sowohl sit dem Zwischenstück 2 als aac3a sit dein lleBeia« ßstiträger 5 verbaadea ist* dieses S'eäerstabs^stem be» stelat aua jeweils z©ei vorsugsweise seükrecht suein« asder aageordaeten Feöeratabpaarea 8-9 «ad 10 « 119 welche darch eist Wiskelstüek 12 verbimä©a sisd« Dieses lisatos? gestattet Bevegussea ^ös MeBeissatstrigers alles KoordiBatearichtui2geaf jedoeii kein© um öiö z«»Eoordiiiate©
Wi© Fig· 1 geigtj sind ia Gehäuse 1 bzw« im Zwischen« stiiek 2 drei eis karthesisches Koordiaateneystem (xe j, z) bildende iotoelektrischej, isaduktive oder kapazitive Meßwertgeber 139 14P 15 angeordnet, die vorsugs^eise mit einem9 in deu Figurea nicht dargestelltes Rechner übsr Ewischeaglieder verbunden Si^d9 and die des Auelenkuzsges des Meßeiusatgträgers 5 e«s der Hulllag© heraus proportionale elektrische JLasgazigssignale liefern« Mr $eöe Eoordiiaatearichtuag ist ein Meßwertgeber vorgesehene DIo die Meßwertgeber 13, 14, 15 ver- laeaendaa Ausgasgasigsale werdesi n&oh entsprechender
in dem Eechaer so verknüpft 9 daß
entsprechtesid der zug iatssttmg der Werkstücke verwendotea HsBkraft P gefiählten Badien % « ^ ~f%* ^5i am die Hallage sogenasst® Sigaalkugeln aufgebaut werden, wobei c die federsteife unu x^, ^ und z^ die Tür die
3337
-a - 21 O IC
jeweils veraendete Meßkraft charakteristischen Aus« lenkungen des Ifeßeixasststrägers 5 aus öer Nullage sind· Bei der Antastung einer beliebig im Bau.® liegenden Werkstückfläehe wird jeweils der antastende Meßeinsatz und damit der Heßeinsatzträger 5 iß Biehtung der Plächen
aus seiner Hullage ausgelenkt» Erreicht nun die
2 2 2 quadratische Summe x£ +3* +zi einen entsprechend der
gewählten Msßkraft P vorgegebenen Signalkugelradius R, · s© wird vom Rechner eis Signal zur Abfrage der Maßsysteme der Meß®ascMse abgegeben· Dadurch^ daB das gesamte Füll« für den MeBeinsataträger 5s welches die
3'öbcI-4·, dss Feäerstabföhrungss^stem und den Stabilisator umfaßt, in ^eder beliebigen Auslenkrichtung die gleiche Steifigkeit hat, erzeugt eine Maß» kraft P in jeder Bichtuag -die gleiche Auslenkung B» Es gilt P s c € H* Die MeBkraft P ist unabhängig von der Antastriehtang und Schräglage der Werkstücbobarfläche*
Das elastisehe Mhrungfs^stea läßt infolge seiner Steifigkeit nur "begrenzte Belegungen in den Koordinaten χ, ?t ζ ζα, die jedoch so bemessen sindt daß ein zuverlässiges Messen en Werkstücken durchgeführt werden kann« Wird jedoch eine bestimmte Grenskraft bei der Antastung, ζ·-Β· bei einer Kollision^ erreicht, so spricht ein ausrastbares Sicherungssjstem 16 und 17 an und gibt den (Eastkopf frei für zusätzliche Auslenkung und schützt ihn so vor der Zerstörung» Dieses mechanische Sieherimgss;jateia 16 und 17 ist als ein in mehreren Koordinaten wirkendes Rasts^steia ausgeführt«
TJm bei der Antastusg des Werbstückes mit den in dem Meßeissatgtriger 5 eingesetzten Meßeinsätsen 7 evtl« auftretende SctoiBgungen su vermeiden, ist eine sait dem leßeinsatzträger 5 verbundene räumlich9 also dreidimensional wirkende Flüflsigkeitsaämpfung vorgesehen» welche jedoch nicht in den figuren 1 und 2 dargestellt ist»
333?
-9- 210 1
Wie Pig« 1 zeigt, ist in der z»Koordinate eine Ent« lastmessvorrichtung 18 zur Kompensation der Meßeinsatzgevjichte bei unterschiedlicher Bestückung dea Heßeinaatzträgers 5 vorgesehen· Diese Entlastungs-» vorricbtuag 18 besitzt eise vorzugsweise motorisch angetriebene Ge^indespiaöel 19g öle ober eine Peäer oit de?i ia des Mesbraisfeäe3?a 3 usö 4 gelagerten Zwischenstück 2 verbaaden ist«
3387

Claims (2)

  1. -ίο - 210 187
    rGeht
    le Eoordinatentastkopf zu© Antasten mehrdimensionaler Werkstücke» bestehend aus einem Gehäuse, in welche® ein9 mindestens einen Meßeinsatz aufnehmender Meßeiasatsträges? in drei Eoordinatenrichtusgen bewegbar gelagert istg daß Meßwertgeber für jede der Koordinaten ζ\χε Erzeugung von der Belegung oder Auslenkung des ffefieinsatzträgers bei der Abtastung Von Werk» stüeken proportionalen elektriseheia Signalen vorge« sehen SiBd8 und öaßi eise eisstellbare Vorrichtung zur Gewiohtsesatiastosg- des Meßeiasat&trägers in einer senkrechten Koordinate im Gehäuse angeordnet ist9 dadurch gekeBBseichsetj
    daß im Gehäuse (1) ein in Mesibranfeuern Oi^) tor« sionssteif in ffiner ss^Soordinate "bewegbares Zwischen« stück (2) gelagert ist, in welchem ein in einer ^«3« Ebene ausleskbarer Meßeinsatstrager (5) in einem elastischen ledepstabführurigssystem (6) geführt ist, welches eine solche Federsteife e besitzt^ daß der Heßeiasataträger (5) bei Ruhestellung stets in einer reproduaierbaren Kullage gehalten ist, daß eia die iEorsionssteifigkeit des Federstabführungs» systeme (6) bewirkender Stabilisator iia Zwischesstück (2) vorgesehen ist,
    daß im Gehäuse (1) drei$ ein karthesisches Koordinatensystem (s? 3S z) bildende Meßwertgeber (13;14|15) aageordnet sind9 die vorzugsweise alt einem Rechner verbunden sind und deren Ausgangseignale so verknüpft sindj daß sit beatiaiaten^der ^Q^eils vorgezählten leßkraft zugeordneten Eadien H^ ua die Hullage des MeßeiBsatsträgera (5) sogenannte_Sigsa!kugeln aufge-
    -/ 2 2 2 baut vterden, i?obei R =/s +^ ^^
  2. 2. die für die ;Jeueils verwendete leßkraft charakteristi« ßehest Äuslenkuagen des Meßeinsatsträgers (5) aus der und daB eis bei Überlastuag des Meß«»
    3387
    kopfes ausrastendes Si eher ongas;? s tea (16j17) vorgesehen ist·
    2« Eoordinatentastkopf nach Punkt 1$ dadurch gekennzeichnet t da£ äer Stabilisator durch ein in der 2£->3fe*!bene gelegenes .Federstabs^stem (8j9|10;11) gebil« det wird und mit dom Zvdschesstück (2) ua«3 dem Meßein» sataträger (5) ?erbuadea ist, wobei das Federstabsjistem (8{9?^0i11) aus jeweils ^wei vorzugsweise senkrecht ssu» einander angeordneten und durch ein Winkelstück (12) verbundenen Federstabpaaren (8 >» 9; 10 - 11) besteht«
    3» Eöordinate&tastkopf nach Punkt 1 und 29 da« durch gekennzeichnetj daß fotoelektrische5 induktive oder kapazitive Meßwertgeber (13*14515) vorgesehen sind»
    4* EoordisateBtastköpf nach Punkt 1 bis 3» dadurch gekexmzeiclmetf.y daB eine mit dem Meßeinsatzträger (5) verbundeaej dreidiaeasioaal wirkende llüsaigkeits«· däiapfung vorgesehen ist»
    Hierzu_sL.Seiten Zeichnungen
    338?
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