DE20215239U1

DE20215239U1 - Tastertellerverlängerung

Info

Publication number: DE20215239U1
Application number: DE20215239U
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss 3D Automation GmbH
Current assignee: Carl Zeiss 3D Automation GmbH
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2012-10-03

Description

Akte: RICHT07

Deutsche Gebrauch smusteranitieldung

Anmelder: Carl Zeiss 3D Automation GmbH Schnaitbergstraße 3
D-73457 Essingen b. Aalen

Vertreter:

Patentanwalt
Claus Peter Pietruk
Heinrich-Lilienfein-Weg 5 D-76229 Karlsruhe
Vertreter-Nr. 321 605

Titel:

Tastertellerverlängerung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Oberbegrifflieh Beanspruchte und befaßt sich somit mit Teilen für Koordinatenmeßgeräte .

Koordinatenmeßgeräte dienen unter anderem dazu, bei kompliziert geformten Werkstücken festzustellen, ob diese maßgenau hergestellt sind oder Abweichungen zu den Herstellungsplänen bestehen. Diese Bestimmung erfolgt, indem ein mit einem Arm bewegter Taststift kontrolliert an das genau zu positionierende Werkstück herangefahren und ermittelt wird, wann eine Berührung erfolgt. Dazu wird z.B. bestimmt, wann sich ein Tastteller, auf dem der Taststift angebracht ist, aus seiner Ruheposition am Arm bewegt. Da die Stellung des Armes genau

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bestimmt werden kann, ergibt sich dann auch, an welcher Stelle sich der Taststift bei der Berührung befunden hat.

Nun muß der Taststift auch dann an das Werkstück herangefahren werden, wenn dieses, wie z.B. das auszumessende Innere eines Verbrennungsmotors, kompliziert geformt ist. Der Taststift wird dafür in der richtigen Ausrichtung an einer Verlängerung angebracht, die ihrerseits am Tastteller vorgesehen ist. Es sind bereits als Tellerverlängerungen bezeichnete An-Ordnungen bekannt, bei denen der Tasterteller mit einem Telleradapter versehen ist, wobei am Telleradapter ein erstes Verbindungselement vorgesehen ist, auf das die Verlängerung gesetzt wird und wobei auf der Verlängerung wiederum ein Verbindungselement vorgesehen wird. Es ergibt sich so ein komplexer Aufbau, auf den der Taststift gesetzt werden kann. Dieser wird überdies oftmals während der kompletten Ausmessung eines Werkstückes gewechselt, weil unterschiedlich ausgerichtete Taststifte erforderlich sind.

Problematisch ist, daß mit den Koordinatenmeßgeräten hochgenaue Messungen durchzuführen sind. Dies stellt hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit unter schwierigen Bedingungen, etwa bei Temperaturschwankungen im Meßraum. Auch muß sichergestellt sein, daß auch Messungen, die zu Beginn einer Fertigungsserie durchgeführt wurden, zum selben Ergebnis führen wie solche, die zu deren Ende mit dem gleichen Instrumentarium durchgeführt werden. Es ist daher etwa vorgeschlagen worden, Materialien mit geringer Wärmeausdehnung wie CFK für die Zwischenstücke zu verwenden. Wünschenswert ist aber, die erzielten Ergebnisse wenigstens bezüglich Handhabung, Reproduzierbarkeit und/oder Präzision zumindest teilweise noch zu verbessern.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues
für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht.
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen .

Es wird somit vorgeschlagen, daß bei einer Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster mit einem Tasterteller zur Befestigung an einem Koordinatenmeßgerät und einem über ein Zwischenstück
beabstandetes Verbindungselement zur Befestigung
eines Tasters, vorgesehen ist, daß das Zwischenstück mit dem Verbindungselement und/oder zum Tastteller hin verklebt ist.

Ein erster wesentlicher Aspekt der Erfindung ist somit darin zu sehen, daß die bisher übliche Verschraubung als wesentliche Schwachstelle bekannter Anordnungen nicht nur identifiziert,
sondern auch angebeben wurde, wie unter Kostenersparnis eine dauerstabile und von Wärmeausdehnung etc. weitgehend unbeeinträchtigte Anordnung erhalten werden kann. Die Verklebung kann großflächig zwischen den Teilen vorgenommen werden und erreicht so einen besonders guten Kraftfluß zum Arm hin
mit entsprechend verbesserten Ergebnissen. Die Gesamtanord-

nung ist dabei zugleich wesentlich leichter, was zu einer

besseren Meßdynamik führt, also etwa ein schnelleres Verfahren des Armes erlaubt.

Bevorzugt ist es, wenn das Zwischenstück sowohl zum Teller
hin als auch mit dem Verbindungselement verklebt ist, weil so die obigen Vorteile in besonderem Maß realisiert werden können.

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Bevorzugt wird das Zwischenstück zum Teller hin einen verbreiterten Fuß aufweisen, von dem ein das Verbindungselement tragender Ansatz insbesondere im wesentlichen senkrecht aufragt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sich zum Teller hin ein hinreichend stabiler Kontakt ergibt, so daß der Kraftfluß ohne weiteres auf die Sensoren zur Feststellung der Berührung übertragbar sind. Dabei kann der verbreiterte Fuß aus einem anderen Material als der Ansatz bestehen, insbesondere aus Metall. Der Ansatz selbst kann mit einer Verjüngung versehen sein, die für die Verbindung mit dem Zwischnestück vorgesehen ist.

Die Verklebung kann besonders stabil realisiert werden, wenn das Zwischenstück als Rohr ausgestaltet ist und Tellerfuß und Verbindungselemente mit einem jeweiligen, in das Rohr eindringenden Zapfen versehen sind, der mit der Rohr-Innenwand verklebt sind.

Die Vorteile der Erfindung treten in besonderem Maße zu Tage, wenn die Länge des Zwischenstückes wenigstens das Dreifache des Abstandes zwischen dem Teller und der ihm nächsten Bohrung des Verbindungselementes beträgt. Bei derart großen Tellerverlängerungen wirken sich die Vorteile besonders stark aus.

Typisch wird als Verbindungselement ein Metallblock verwendet werden, der Aufnahmebohrungen, insbesondere mit Gewinde versehene Aufnahmebohrungen zur direkten oder indirekten Befestigung von Tastern aufweist.

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Das Zwischenstück kann mit Fasermaterial gebildet sein; wenn eine Ausführungsform mit Fuß und Verbindungselement vorliegt, wird insbesondere der Ansatz zwischen verbreitertem Fuß und Verbindungselement mit Fasermaterial gebildet sein. Als Fasermaterial kommt insbesondere Kohlefasermaterial in Betracht.

Es ist erwünscht, wenn das Zwischenstück einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Verbindungselement, weil das Zwischenstück einen wesentlichen Einfluß auf die thermische Stabilität besitzt. Dies gilt vor allem dann, wenn die Länge des Ansatzes wenigstes das Dreifache des Abstandes der dem Teller nächsten Bohrung des Metallblockes zum Teller beträgt. Zugleich ist es auch gewünscht, daß die Biegesteifigkeit des Zwischenstückes wenigstens doppelt so groß ist wie jene des daran anzubringenden Tasters. Bei der bevorzugten Rohrform ergibt sich eine hohe mechanische Stabilität bei zugleich geringem Gewicht und damit gutem dynamischen Verhalten während der Messung.

Die bevorzugten Ausführungsformen sorgen alleine oder in Kombination dafür, daß mit einem gegebenen Taststift reproduzierbar gleich gute Ergebnisse erhalten werden können, und zwar unabhängig davon, an welcher Tellerverlängerung er angebracht wird.

Die Anordnung wird typisch mit Angriffspunkten für eine Wechselvorrichtung vorgesehen sein, um einen automatischen Wechsel während einer Messung oder zwischen zwei Messungen zu erlauben.

Akte: RICHT07

Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist dargestellt durch

Fig. la ein erste Anordnung gemäß der Erfindung; Fig. Ib eine Schnittansicht eines Details hiervon; Fig. 2 eine weitere Ausführungsform.

Nach Fig.la umfaßt eine allgemein mit 1 bezeichnete Anordnung 1 für Koordinatenmeßgeräte zur Befestigung an einem Tasterteller 2 eines Koordinatenmeßgerätes (nicht gezeigt) ein Verbindungselement 3 zur Befestigung eines Tasters (nicht gezeigt) und ein Zwischenstück 4 zur Beabstandung desselben vom Tasterteller 2, wobei das Zwischenstück 4 mit dem Verbindungselement 3 und einem Tastertelleradapter 5 verklebt ist.

Die Anordnung 1 ist durch den Tastertelleradapter 5 auf ihrer Unterseite zur Verbindung mit dem Tasterteller 2 ausgebildet, der seinerseits an einem beweglichen Arm des Koordinatenmeßgerätes befestigt ist. Die Anordnung 1 ist dabei dazu dimensioniert und ausgerichtet, einen Taststift derart im Raum zu positionieren, daß er vom beweglichen Arm des Koordinatenmeßgerätes an eine bestimmte, gegebenenfalls auch schwer zu erreichende Stelle eines Werkstückes gefahren werden kann. Der Taststift selbst ist lösbar, so daß ein herkömmlicher Taststift erforderlicher Länge befestigt werden kann.

Der Tasterteller 2 weist zum Tastertelleradapter 5 hin eine metallische Auflagefläche auf. Der Tasterteller 2 des Koordinatenmeßgerätes ist mit Verriegelungsmitteln versehen (nicht gezeigt), die so ausgebildet sind, daß die Anordnung 1 daran zum Wechsel der Taststiftanordnung automatisch befestigt und automatisch davon gelöst werden kann. Für den Eingriff einer

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entsprechenden Wechselvorrichtung und für den Eingriff der Veriegelung sind an der Anordnung 1 Angriffspunkte 6 vorgesehen. Diese Angriffspunkte sind durch Eintiefungen im Telleradapter 5 gebildet, der weiter unten detaillierter beschrieben wird.

Das Verbindungselement 3 ist im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel würfelförmig und auf 5 Seiten mit je einer Bohrung zur Aufnahme des Anschlußgewindes eines Taststiftes versehen. Das Verbindungselement 3 ist aus Titan gefertigt, das als langfristig rostfreies und leichtes Element wie
eloxiertes Aluminium zu den bevorzugten Materialien für das Verbindungselement 3 gehört. Das Verbindungselement 3 weist zum Zwischenstück 4 hin auf seiner einen Seite einen einstük-

15 kig angeformten Zapfen 3a auf.

Das Zwischenstück 4 steht senkrecht auf den Telleradapter 5 und besitzt eine Länge, die ein Mehrfaches der Verbindungselementgröße 3 beträgt. Es ist als Rohr aus Kohlefaserver-

bundmaterial gefertigt, das eine extrem geringe Wärmeausdehnung besitzt. Die lichte Weite des Verbindungselementes 4
entspricht auf der distalen Seite jenem des Zapfens 3a des
Verbindungselementes 3, und zwar so, daß der Zapfen ohne
Spiel verklebt werden kann, wobei die beiden Teile ohne Stufe oder Kante miteinander verbindbar sind. Das Zwischenstück 4 weist dabei eine Rohrwanddicke auf, die ausreicht, um eine Biegesteifigkeit zu erzielen, die ein Mehrfaches derjenigen typischer Taststifte beträgt, wie solcher, die mit Kohlefasermaterial gebildet sind. Zwischen Verbindungselement 3 und Zwischenstück 4 ist eine unlösbare Verklebung aus Polymerklebstoff vorgesehen.

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Der Telleradapter 5 ist aus Metall gebildet und weist zum Verbindungselement 4 hin einen Zapfen 5a mit einem Querschnitt auf, der wiederum ohne Spiel an die lichte Weite des Zwischenstück-Rohres angepaßt ist. Zwischen Telleradapter 5 und Zwischenstück 4 ist eine unlösbare Verklebung aus Polymerklebstoff vorgesehen. Am Telleradapter sind die erwähnten Eingriffe 6 für die Verriegelung und die Wechselaktuatoren vorgesehen. Der Telleradapter weist zum Teller hin einen Verbreiterung auf, so daß er kippsicher auf dem Tasterteller angebracht werden kann.

Die Anordnung wird verwendet wie folgt:

Zunächst wird ermittelt, mit welchen Taststiften ein Werkstück abgetastet werden kann. Dann werden diese auf die entsprechenden Gewindebohrungen des Verbindungselementes 3 wie erforderlich aufgeschraubt. Dies kann direkt durch Einschrauben geschehen oder mittelbar unter Verwendung weiterer Zwischenstücke, etwa, um eine bestimmte Winkellage zu erzielen etc.

Nun wird die vorbereitete Anordnung in das Wechselmagazin einer Koordinatenmeßmaschine gesetzt. Anschließend kann die Anordnung 1 automatisch auf dem Teller des Armes angebracht werden und an den Meßpunkt gefahren werden. Durch die hohe Biegesteifigkeit der Anordnung ergibt sich damit eine sehr präzise Übertragung der Bewegung auf den Tasterteller, so daß eine Berührung leicht erfaßbar ist. Weiter ist bei Temperaturschwankungen im Meßraum die Wärmeausdehnung gering.

Wenn die Anordnung am Wechselmagazin wieder abgesetzt wurde und einige Zeit später neuerlich verwendet wird, besteht kei-

Akte: RICHTO7

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ne Gefahr, daß sich durch gelöste Schrauben oder dergl. Abweichungen von der ersten Messung ergeben.

Es sei erwähnt, daß Variationen der Anordnung ohne weiteres möglich sind. So ist in Fig.2 eine andere Form eines Zwischenelementes 3 gezeigt.

Claims

1. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster zur Befestigung am Tasterteller eines Koordinatenmeßgerätes mit
einem Verbindungselement zur Befestigung eines Tasters und
einem Zwischenstück zur Beabstandung desselben vom Tasterteller,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Zwischenstück mit dem Verbindungselement und/oder
einem Tasttelleradapter verklebt ist.

2. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit dem Tasttelleradapter und dem Verbindungselement verklebt ist.

3. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück zum Teller hin einen verbreiterten Fuß aufweist, von dem ein das Verbindungselement tragender Ansatz insbesondere im wesentlichen senkrecht aufragt.

4. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Ansatzes wenigstens das Dreifache des Abstandes zwischen dem Teller und der ihm nächsten Bohrung des Metallblockes beträgt.

5. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der verbreiterte Fuß aus einem anderen Material als das Zwischenstück besteht.

6. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Tellerfuß aus Metall besteht.

7. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement mit einem Metallblock realisiert ist, der Aufnahmebohrungen, insbesondere mit Gewinde versehene Aufnahmebohrungen zur direkten oder indirekten Befestigung von Tastern aufweist.

8. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit Fasermaterial gebildet ist, wobei bei Ausbildung mit Fuß und Verbindungselement insbesondere jeweils ein ausgenommener Bereich zur Aufnahme eines Zapfens des verbreiterten Fusses bzw. des Verbindungselementes im Fasermaterial gebildet ist.

9. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit Kohlefasermaterial gebildet ist.

10. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Verbindungselement.

11. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zwischenstückes wenigstes das Dreifache des Abstandes der dem Teller nächsten Bohrung des Metallblockes zum Teller beträgt.

12. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegesteifigkeit des Zwischenstückes wenigstens doppelt so groß ist wie jene des daran anzubringenden Tasters.

13. Anordnung für Koordinatenmeßgerätetaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Angriffspunkte für eine Wechselvorrichtung vorgesehen sind.