DE20215239U1 - Probe disc extension for coordinate measuring machine is bonded to probe disc - Google Patents
Probe disc extension for coordinate measuring machine is bonded to probe discInfo
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Abstract
Description
Akte: RICHT07File: RICHT07
Deutsche Gebrauch smusteranitieldungGerman usage pattern administration
Anmelder: Carl Zeiss 3D Automation GmbH Schnaitbergstraße 3
D-73457 Essingen b. AalenApplicant: Carl Zeiss 3D Automation GmbH Schnaitbergstrasse 3
D-73457 Essingen near Aalen
Vertreter:Representative:
Patentanwalt
Claus Peter Pietruk
Heinrich-Lilienfein-Weg 5 D-76229 Karlsruhe
Vertreter-Nr. 321 605Patent Attorney
Claus Peter Pietruk
Heinrich-Lilienfein-Weg 5 D-76229 Karlsruhe
Representative No. 321 605
Titel:Title:
TastertellerverlängerungButton plate extension
BeschreibungDescription
Die vorliegende Erfindung betrifft das Oberbegrifflieh Beanspruchte und befaßt sich somit mit Teilen für Koordinatenmeßgeräte .The present invention relates to the generic term claimed and thus deals with parts for coordinate measuring machines.
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 genauCoordinate measuring machines are used, among other things, to determine whether complicated workpieces have been manufactured to exact dimensions or whether there are deviations from the production plans. This determination is made by moving a stylus moved by an arm in a controlled manner to the workpiece to be positioned precisely and determining when contact occurs. For example, this involves determining when a stylus plate on which the stylus is attached moves from its rest position on the arm. Since the position of the arm can be precisely
Akte: RICHT07File: RICHT07
bestimmt werden kann, ergibt sich dann auch, an welcher Stelle sich der Taststift bei der Berührung befunden hat.can be determined, it is then also clear where the stylus was located when the contact was made.
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.Now the stylus must be moved to the workpiece even if it has a complicated shape, such as the interior of a combustion engine that is to be measured. The stylus is attached in the correct orientation to an extension, which in turn is provided on the stylus plate. Arrangements known as plate extensions are already known in which the stylus plate is provided with a plate adapter, with a first connecting element on the plate adapter, onto which the extension is placed, and with a connecting element on the extension. This results in a complex structure onto which the stylus can be placed. This is also often changed during the entire measurement of a workpiece because differently aligned styluses are required.
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.The problem is that highly precise measurements have to be carried out with the coordinate measuring machines. This places high demands on dimensional accuracy under difficult conditions, such as temperature fluctuations in the measuring room. It must also be ensured that measurements carried out at the beginning of a production series lead to the same result as those carried out at the end of the series with the same instruments. It has therefore been suggested that materials with low thermal expansion such as CFRP be used for the intermediate pieces. However, it would be desirable to at least partially improve the results achieved in terms of handling, reproducibility and/or precision.
Akte: RICHT07 ,._,,, . · ·; ·? ? ! : &idigr; · !File: RICHT07 ,._,,, . · ·; ·? ? ! : &idigr; · !
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues
für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.The object of the present invention is to develop new
for commercial use.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht.
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen .The solution to this problem is claimed in an independent form.
Preferred embodiments can be found in the subclaims.
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.It is therefore proposed that in an arrangement for coordinate measuring machine probes with a probe plate for attachment to a coordinate measuring machine and a probe plate
spaced connecting element for fastening
of a button, it is provided that the intermediate piece is glued to the connecting element and/or to the touch plate.
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-A first essential aspect of the invention is therefore that the previously common screw connection is not only identified as a major weak point of known arrangements,
but also indicated how a permanently stable arrangement that is largely unaffected by thermal expansion etc. can be achieved while saving costs. The bonding can be carried out over a large area between the parts and thus achieves a particularly good flow of force towards the arm
with correspondingly improved results. The overall arrangement
nung ist dabei zugleich wesentlich leichter, was zu einerAt the same time, the voltage is much lighter, which leads to a
besseren Meßdynamik führt, also etwa ein schnelleres Verfahren des Armes erlaubt.This leads to better measurement dynamics, for example allowing the arm to move faster.
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. It is preferred if the intermediate piece is connected to both the plate
and is glued to the connecting element, because in this way the above advantages can be realized to a particularly high degree.
Akte: RICHT07File: RICHT07
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.Preferably, the intermediate piece will have a widened foot towards the plate, from which a projection carrying the connecting element protrudes, in particular essentially vertically. In this way, it is ensured that there is sufficiently stable contact towards the plate so that the flow of force can be easily transferred to the sensors for detecting contact. The widened foot can be made of a different material than the projection, in particular metal. The projection itself can be provided with a taper which is intended for the connection to the intermediate piece.
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.The bonding can be made particularly stable if the intermediate piece is designed as a tube and the plate base and connecting elements are each provided with a pin penetrating into the tube, which is glued to the inner wall of the tube.
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.The advantages of the invention are particularly evident when the length of the intermediate piece is at least three times the distance between the plate and the hole in the connecting element closest to it. The advantages are particularly pronounced with such large plate extensions.
Typisch wird als Verbindungselement ein Metallblock verwendet werden, der Aufnahmebohrungen, insbesondere mit Gewinde versehene Aufnahmebohrungen zur direkten oder indirekten Befestigung von Tastern aufweist.Typically, a metal block will be used as a connecting element, which has mounting holes, in particular threaded mounting holes for the direct or indirect fastening of buttons.
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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. The intermediate piece can be made of fiber material; if there is an embodiment with a foot and a connecting element, the attachment between the widened foot and the connecting element will in particular be made of fiber material. Carbon fiber material is particularly suitable as the fiber material.
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.It is desirable for the intermediate piece to have a lower coefficient of expansion than the connecting element, because the intermediate piece has a significant influence on thermal stability. This is especially true if the length of the extension is at least three times the distance between the hole in the metal block closest to the plate and the plate. At the same time, it is also desirable for the bending stiffness of the intermediate piece to be at least twice as great as that of the probe to be attached to it. The preferred tube shape results in high mechanical stability and low weight, thus good dynamic behavior during measurement.
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.The preferred embodiments, alone or in combination, ensure that reproducible, equally good results can be obtained with a given stylus, regardless of which plate extension it is attached to.
Die Anordnung wird typisch mit Angriffspunkten für eine Wechselvorrichtung vorgesehen sein, um einen automatischen Wechsel während einer Messung oder zwischen zwei Messungen zu erlauben. The arrangement will typically be provided with points of engagement for a changing device to allow automatic changing during a measurement or between two measurements.
Akte: RICHT07File: RICHT07
Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist dargestellt durchThe invention is described below only by way of example with reference to the drawing. In this is represented by
Fig. la ein erste Anordnung gemäß der Erfindung; Fig. Ib eine Schnittansicht eines Details hiervon; Fig. 2 eine weitere Ausführungsform.Fig. 1a shows a first arrangement according to the invention; Fig. 1b is a sectional view of a detail thereof; Fig. 2 shows a further embodiment.
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.According to Fig.la, an arrangement 1 for coordinate measuring machines, generally designated 1, for fastening to a probe plate 2 of a coordinate measuring machine (not shown) comprises a connecting element 3 for fastening a probe (not shown) and an intermediate piece 4 for spacing the probe from the probe plate 2, the intermediate piece 4 being glued to the connecting element 3 and a probe plate adapter 5.
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.The arrangement 1 is designed by the probe plate adapter 5 on its underside for connection to the probe plate 2, which in turn is attached to a movable arm of the coordinate measuring machine. The arrangement 1 is dimensioned and aligned to position a probe pin in space in such a way that it can be moved by the movable arm of the coordinate measuring machine to a specific, possibly difficult to reach, point on a workpiece. The probe pin itself is detachable so that a conventional probe pin of the required length can be attached.
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 einerThe probe plate 2 has a metallic support surface towards the probe plate adapter 5. The probe plate 2 of the coordinate measuring machine is provided with locking means (not shown) which are designed so that the arrangement 1 can be automatically attached to it and automatically released from it in order to change the probe pin arrangement. For the engagement of a
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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.For the corresponding changing device and for the engagement of the locking mechanism, engagement points 6 are provided on the arrangement 1. These engagement points are formed by recesses in the plate adapter 5, which is described in more detail below.
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-The connecting element 3 is cube-shaped in the embodiment shown in Fig. 1 and has a hole on each of its 5 sides to accommodate the connecting thread of a stylus. The connecting element 3 is made of titanium, which is a long-term rust-free and lightweight element such as
anodized aluminum is one of the preferred materials for the connecting element 3. The connecting element 3 has a one-piece
15 kig angeformten Zapfen 3a auf.15 kig molded tenon 3a.
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-The intermediate piece 4 is perpendicular to the plate adapter 5 and has a length that is a multiple of the connecting element size 3. It is made as a tube made of carbon fiber.
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.made of composite material that has an extremely low thermal expansion. The clear width of the connecting element 4
corresponds on the distal side to that of the peg 3a of the
connecting element 3, in such a way that the pin without
Play can be glued, whereby the two parts can be connected to each other without a step or edge. The intermediate piece 4 has a tube wall thickness that is sufficient to achieve a bending stiffness that is several times that of typical styli, such as those made of carbon fiber material. A permanent bond made of polymer adhesive is provided between the connecting element 3 and the intermediate piece 4.
Akte: RICHT07 _...__.. . ·♦*: .'. .1 ."'. ·"< File: RICHT07 _...__.. . ·♦*: .'. .1 ."'. ·"<
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.The plate adapter 5 is made of metal and has a pin 5a towards the connecting element 4 with a cross-section which in turn is adapted to the clear width of the intermediate piece tube without play. A permanent bond made of polymer adhesive is provided between the plate adapter 5 and the intermediate piece 4. The aforementioned engagements 6 for the locking and the change actuators are provided on the plate adapter. The plate adapter has a widening towards the plate so that it can be attached to the button plate in a way that prevents it from tipping over.
Die Anordnung wird verwendet wie folgt:The arrangement is used as follows:
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.First, it is determined which styli can be used to scan a workpiece. These are then screwed onto the corresponding threaded holes of the connecting element 3 as required. This can be done directly by screwing them in or indirectly by using additional spacers, for example to achieve a certain angular position, 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.The prepared arrangement is now placed in the change magazine of a coordinate measuring machine. The arrangement 1 can then be automatically attached to the arm plate and moved to the measuring point. The high bending stiffness of the arrangement results in a very precise transfer of the movement to the probe plate, so that contact can be easily detected. Furthermore, thermal expansion is minimal when there are temperature fluctuations in the measuring room.
Wenn die Anordnung am Wechselmagazin wieder abgesetzt wurde und einige Zeit später neuerlich verwendet wird, besteht kei-If the arrangement has been removed from the change magazine and is used again some time later, there is no
Akte: RICHTO7File: RICHTO7
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ne Gefahr, daß sich durch gelöste Schrauben oder dergl. Abweichungen von der ersten Messung ergeben.There is a risk that deviations from the first measurement may occur due to loose screws or similar.
Es sei erwähnt, daß Variationen der Anordnung ohne weiteres möglich sind. So ist in Fig.2 eine andere Form eines Zwischenelementes 3 gezeigt.It should be noted that variations of the arrangement are readily possible. For example, Fig. 2 shows another form of an intermediate element 3.
Claims (13)
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. 1. Arrangement for coordinate measuring machine probes for attachment to the probe plate of a coordinate measuring machine with
a connecting element for attaching a button and
an intermediate piece to space it from the button plate,
characterized in that
the intermediate piece with the connecting element and/or
glued to a touch plate adapter.
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