DE2217174A1 - Meßkopf fur automatische, mehrdi mensionale Meßwerterfassung an Prüflingen - Google Patents
Meßkopf fur automatische, mehrdi mensionale Meßwerterfassung an PrüflingenInfo
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Description
. ^ ' Den 13. 12. 1971 .
Meßkopf für automatische, mehrdimensionale
Meßwerterfasaung an Prüflingen ·
J5ie Erfindung betrifft einen Meßkopf für automatische,
mehrdimensionale Meßwerterfassung· an Prüflingen mittels ein·
oder mehrdimensionaler Meßmaschinen, wobei der Meßicopf in v
einer Meßkopfaufnähme an der Meßmaschine angeordnet ist.
Bekannt ist ein Xja'ngenmeßtaster mit einem winkelbeweglichen
Tastbolzen, der allseitig frei schwenkbar in einem Kugelgelenk gelagert ist·. An dem einen Ende des Tastbolzens
ist eine ringförmige Schneide vorgesehen, an welcher mittels eines Tellers eine längsverschieblich gelagerte Übertragungsstange federnd anliegt.
JHeser Taster besitzt erhebliche Nachteile,, die ihn für
Präzisionsmessungen mittels Meßmaschinewnicht geeignet erscheinen
lasse», weil gerade diese Art und ^eise der .Bewegungsübertragung
über 3chnei<de und Teiler -sehr labil und vor allem
nicht linear ist. . ,
j?s ist deshalb Ztveck der Erfindung, einen Meßkopf zu
schaffen, mit dem Messungen an Prüflingen mit höchster Genauigkeit ausführbar sind und mit dem kürzeste &feßzeiten erreicht
werden. ·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vorzugsweise
für automatische und/oder mehrdimensionale Messungen an Prüflingen geeigneten Meßkopf zu schaffen,, mit welchem trennbare,
richtungsabhängige Steuersignale erhalten werden, die für eine Meßwerterfassung und Steuerung geeignet sind«
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung bei einem
Meßkopf vorzugsweise für automatische, mehrdimensionale Meßwerterfassung an Prüflingen mittels ein- oder mehrdimensionaler
Meßmaschinen, wobei der Meßkopf in einer Meßkopfaufnähme an
der Meßmaschine angeordnet ist und wobei die Meßkopfaufnähme in
sechs Koordinatenrichtungen zu einem auf einem Meßmaschinentisch angeordneten Prüfling hin und.von ihm weg bewegbar"und
mit Meßsystemen gekoppelt ist, dadurch gelöst,' daß der Meßkopf ein bis fünf Taster umfaßt, von denen jeder in mindestens
zv/ei Koordinatenrichtungen auslenkbar angeordnet'und in einer
Mittelstellung lagesicher rastbar und durch elektrische Signale während der Bewegung des Meßkopfes "einzeln in'einer der'sechs
möglichen Meßrichtungen freigebbar'und mit einer'vorgegebenen'
Meßkraft beaufschlagbar ist und in Richtung zum Prüfling'hin
eine Vorauslenkung besitzt und daß die Taster vorzugsweise auf elektrische Wandler einwirken.
Dabei besteht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung darin, daß je ein Hubmagnet den Tastern für jede Meßrichtung
zugeordnet ist, der den die Taster aufnehmenden Bügel und/oder die Pinole über ein geeignetes Getriebe in der Mittelstellung
rastet bzw. entrastet und Federn spannt bzw. entspannt, so daß eine Meßkraft auf den betreffenden Taster in der einen
oder anderen Meßrichtung aufbringbar ist.
fiine einfache Konstruktion ergibt sich, wenn für jedes
die Taster aufnehmende Bauteil in jeder Meßrichtung und für die Mittelstellung Induktionsspulen zur Erzeugung der Meßkraft
vorgesehen sind,-
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Ferner ist es vorteilhaft, daß durch die Wandler nach
dem Anlegen der Taster an den Prüfling im Meßkopf von der
Entfernung des Prüflings zur Mittelstellung der Taster abhängige
Steuersignale erzeugbar sind, mit deren Hilfe der Bremsvorgang des Heßkopfes zusammenmit der'Meßkopfaufnähme
bei der Bewegung zum Prüfling hin'steuerbar ist," und daß beim
Erreichen der Mittelstellung,'durch Steuersignale der Wandler
bewirkbar, an den Meßsystemen ein dem Meßwert"entsprechender Positionswert der Meßkopfaufnahme'abnehmbar ist.
Die Vorauslenkung der Taster ist größer als der"oder
gleich dem Bremsweg der Meßkopf auf nehme ."Für die" Erzeugung
der Steuersignale sind induktive, kapazitive," lichtelektrische oder pneumatische Wandler vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Meßkopf hat"insbesondere"durch die
Anordnung von fünf in vorzugsweise vier Koördinate'nrichtungen "
auslenkbaren Tastern den Vorteil," daß Prüflinge in einer Aufspannung von fünf Seiten ausmeßbar"sind." Auf diese Weise entfällt
das häufige neue Ausrichten der Taster sowie das Ermitteln der Anschlußmaße, wenn eine andere Prüflingsseite
ausgemessen wird. Der gesamte Meßvorgang wird beschleunigt, wodurch sich kürzere Meßzeiten ergeben.'
Die Erfindung soll nachstehend an einem.Ausführungsbeispiel näher erläutert werden» In der zugehörigen Zeichnung
zeigen . .
Pig.1 und 2 verschiedene Ansichten des Meßkopfes, Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch die Ebene der
Taster und
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-INSPECTED
Pig. 4 schematisch einen weiteren Schnitt durch den Meßkopf.
Der erfindungsgemäße Meßkopf umfaßt ein Gehäuse 1,
welches in den Figuren gestrichelt angedeutet ist, sowie ein daran befestigtes, kardanisch aufgehängtes Kippsystem, Dieses
Kippsystem ist in den Lagern 2; 2·; 3 und 31 schwenkbar
gelagert, wobei die Lager 2 und 2f in einem gehäusefesten
Bauteil 4 angeordnet sind und "einen Ring 5 "tragen, der
die Lager 3 und 31 enthält.'Dabei"legen z. B. die Lager
2 und 2' die x-Koordinatenachse'und die Lager ' 3 und 3f
die y-Koordinatenachse fest. Ein Außenr'ohr : 6 ist in den
Lagern 3 und 31 schwenkbar gelagert," in welchem," vorzugsweise
in Kugellagern 7 drehbar gelagert,1eine um die z-Koordinatenachse
drehbare Hülse 8 vorgesehen:ist," welche Rollen 9 "zur*
Führung einer in der z-KoordinatenaOhse bewegbaren Finöle
besitzt. Durch diese kardanisch^ Lagerung des"Außenrohrs 6
und der darin um die z-Koordinate drehbar angeordneten Teile wird erreicht, daß. die Taster 11; 12; 13 und 14» die an
einem, an der Hülse 8 angeordneten Bügel 16 befestigt sind, und der in der Pinole 10 angeordnete Taster 15 in eilen
sechs Koordinatenrichtungen auslenkbar bzw. verschiebbar sind und somit Messungen in diesen Richtungen ausgeführt werden
können.
Das gesamte kardanisch aufgehängte Kippsystem wird zwecks Arrettierung in einer Mittelstellung mittels Rasthebel 17;
18; 19 und 20 gerastet. Die Entrastung des "iippsystems in
einer der obengenannten Koordinatenrichtungen erfolgt durch
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QRlQrNAL »·■;&£ £GT2
Hubmagnete 21* 22; 23 und 24, die mit Umlenkgetrieben 25; 26; 27 und 28, vorzugsweise Kurbelschleifengetrieben,
verbunden and, wobei diese Umle'nkgetriebe gleichzeitig mit der
Verbindungsstelle 29; 30; 31 und '32 · jeweils zweier'hintereinander
angeordneter, die MeSkraft 'erzeugender federn '33
und 34; ■ 35 und 36; 37 ,und 38 sowie "39 "und 40 in
Verbindung stehen und die Anker'der'Hubmagnete ~?1; "22; " 23
und 24 die eine oder die andere Feder'spannen bei'gleichzeitiger
Auslenkung des Kippsystems in "einer "gewünschten Koordinatenrichtung bzw. Drehung des an der Hülse ' 8 * befestigten, die Taster 11; 12; 13 "und :H aufnehmenden '
Bügels 16 um die z-Koordinate» So bev/irkt der'Hubmagnet "21
eine Schwenkung des gesamten Kipp'systems um die y-Koordinatenachse,
indem die Bewegung des Ankers dieses Hubmagneten "21
über das Umlenkgetriebe 25, die Federn 33 "bzw„ "349 " über
eine diese Federn führende Führungshülse "41 "sowie Übertragungsglieder 42 und 43' auf das Außenrohr 6 übertragen
wird. Zur Schwenkung des Kippsystems um die χ-Koordinatenachse
wird die Bewegung des Ankers des Hubmagneten 23 · über das Umlenkgetriebe 27, die Federn 37 bzw. 3&, eine Führungs»
hülse 44 auf entsprechende, mit dem Ring 5 verbundene
Übertragungsglieder 45 übertragen. Zur Drehung des an der Hülse 8 angeordneten Bügels 16 um die z-Koordinate ist
der Hubmagnet 24 vorgesehen, dessen Anker über das Ümlenkgetriebe 28, die Federn 39, baw. 40 sowie über eine
Führungshülse 46 und eirYan der Hülse 8 befestigten Über-
ι ■ - ·
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tragungsglied 47 die Hülse 8 um einen bestimmten Winkel
bewegt. "
Die Verschiebung der in der Hülse 8 auf den Rollen gelagerten Pinole 10 in einer Richtung der z-^Koordinatenachse
bewirkt der Anker des Hubmagneten ' 22 über das Umlenkgetriebe 26, die Federn 35 bzw. 36, ~ eine Pührung"shülse
48 und ein an der Pinole 10 befestigtes Übertragungsglied
Die Verschiebung der inder'Hülse " 8 "auf den Rollen "
gelagerten Pinole 10 in einer Richtung der z-Koördinatenachse
bewirkt der Anker des Hubmagneten : 22 " über"das'Umlenkgetriebe
26, die Federn 35 bzw. "-36, ""eine Führungshülse
48 und ein an der Pinole 10 'befestigtes Übertragungsglied '49.
Zur Umwandlung der Beträge der'Schwenkung des Kipp-'systems'um
die"x-"oder: y-Koordinatenachse, der Drehung des
Bügels 16 ' um den Winkel ^* um die z-Koordinatenachse, Sowie
des Betrages der Verschiebung der Pinole 10 in Richtung der z-Koordinate in weiterverarbeitbare elektrische Signale sind
vorzugsweise elektrische Wandler 50; ' 51; 52 und 53, z. B.
Differentialtransformatoren, vorgesehen. Es können auch Wandler vorgesehen werden, -die auf induktiver, kapazitiver,
lichtelektrischer und auch pneumatischer Basis arbeiten.
Für die Schwenkung dea Kippsysteme um die y-Koordinatenachse
ist unterhalb der Ebene der Lager 2· 2·; 3 und 3' im Meßkopf der Wandler 50 vorgesehen, auf den die Schwenkbewegung
des Ringes 5 durch Übertragungsteile 54 übertragen wird. Die Schwenkbewegung des Kippsystems um die x-Koordinaten-
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achse wird in analoger Weise durch Teile 55, die am Außenrohr
6 befestigt sind, auf den Wandler 51 übertragen und der Betrag der Schwenkung in entsprechende elektrische Größen
umgewandelt.
Der elektrische Wandler 52 wandelt, die Drehwinkelbeträge
ψ der Hülse 8 und des daran befestigten Bügels 16 , in elektrische Signale um.' Hierzu wird der Wandler 52 durch
ein an'der Hülse 8 " befestigtes"Glied 56 beaufschlagt. Der
Wandler " 53 ist"über'einen Hebel 57 mit der Pinole 10 verbunden
und wandelt die Verschiebungsbeträge der Finole 1Ö parallel zur z-Koordinatenachse in entsprechende elektrische
Signale um. ,
Der erfindu.ngsgemc.Se ließkopf ist in einer auf Führungen
in Richtung der drei Koordinatenachsen verschiebbaren l/[e:?kopfauf
nehme (in den Figuren nicht i arge st el It) aer.IJe3masch.ine
angeordnet, wobei die Meßkopf auf nehme mit I:Ie3sy steinen gekoppelt
ist. Zur Messung wird er zusammen mit der ZZe 3kopf auf nähme an
den auf der I£eßmaschine angeordneten Prüfling von Hand oder automatisch herangeführt. Dabei wird Jeweils einer der Taster
11 bis 15 in der gewünschten Meßrichtung mit einer der
Federn 33 bis 40 vorausgelenkt. Die Steuerung der Geschwindigkeit
der Heßkopfaufnähme mit dem Meßkopf bei automatischer
Heranführung derselben an den Prüfling erfolgt wie folgt* ITach der Berührung eines voräusge lenkt en Tasters mit einer
Prüflingsfläche wird der Taster durch die Meßkopf bewegung" in
Richtung auf seine Mittelstellung hin entgegen der Vorschubrichtung des Tießkopfes zurückgeschwenkt. Je nach Stellung des
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Tasters werden in dem entsprechenden, mit diesem Taster zusammenwirkenden
Wandler unterschiedliche elektrische Steuersignale erzeugt, durch welche die Geschwindigkeit des zum
Prüfling hin bewegten Meßkopfes schrittweise verringert wird, bis beim Erreichen der Mittelstellung die Geschwindigkeit. Null
beträgt. Tn dieser Stellung wird durch den Wandler ein elektrisches Steuersignal erzeugt, welches dem Meßsystem zugeführt
wird und bewirkt, daß im Meßsystem ein dem Meßwert analoges Ausgingssignal erzeugt wird, welches z. B. in einem Rechner
zur Steuerung der Meßmaschine oder zur Anzeige eines Meßwertes weiterverarbeitbar ist.
So wird z. B. bei Messungen in Richtung der z-Koordinate mit Hilfe des in der Pinole 10 angeordneten Tasters 15
der Anker des Hubmagneten 22 in Pfeilrichtung (Fig. 1)
bewegt, wobei der Rasthebel 18 die Pinole 10 entrastet.
Gleichzeitig wird die Pinole 10 in der Pfeilrichtung um
einen vorher einstellbaren Betrag verschoben und die Feder gespannt. Diese Feder 36 erzeugt auch die Meßkraft, mit
der der Taster 15 am Prüfling anliegt. Bei der Bewegung des Meßkopfes in Richtung auf den Prüfling hin, wird die
Pinole 10 entgegen der Pfeilrichtung verschoben und wirkt dabei über den Hebel 57 auf den Wandler 53 ein. "Dieser
erzeugt je nach stellung der Pinole 10, also je nach Verschiebung
der Pinole aus ihrer MittelGtellung entsprechende
elektrische Steuersignale, durch welche, wie oben ausgeführt, die Geschwindigkeit des bewegten Meßkopfes bis auf UuIl herab
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in vorgewählten Stufen oder stufenlos gesteuert wird. In der Mittelstellung der Pinole 10 wird ein entsprechendes elektri-'
sches Steuersignal im Wandler erzeugt und dein Me ßsy st em zugeleitet,
welches wiederum "ein dem Meßwert entsprechendes Aus-?
gangssignal erzeugt, welches zur- Weiterverarbeitung, ζ. B, in
einem Re'chner," weitergeleitet wird. Hierbei ist es vorteilhaft,
daß der durch die"Steuersignale gesteuerte Bremsweg der ·
Meßkopfaufnähme größer als die oder gleich der Vorauslenkung
der Pinole "10 ist."
In analoger Weise"erfolgt der Meßvorgang mit den übrigen ■
Tastern 11; 12; 13 und 14 in den entsprechenden Koordinatenrichtungen.
Es"mußan'dieser'Stelle bemerkt werden, daß zur Erzeugung
der Meßkraft und "zur Arretierung der die Taster tragenden
Teile außer den Hubmagneten 21; 22; 23 und 24, den damit
verbundenen Umlenkgetr'ieben 25; 26; 27 und 28 und den Federn 33 bis 40 auch induktive Baugruppen in Form von
Induktionsspulen mit gemeinsamem Anker vorgesehen werden können. . ■ .
In Fig. 2 ist zur Kompensation des Gewichtes der Pinole 10 eine'Gewichtsausgleichseinrichtung 58 vorgesehen,
die über die Mittel 59 und 60 mit der*Pinole 10 zu- ■
sammenwirkt. Es ist weiterhin möglich, den Bügel .16 derart an der drehbaren Hülse 8 anzuordnen, daß die'Finger 61;
62; 63 und 64 des Bügels 16 vom Meßkopf wegzeigen, wie
es in Fig. ? dargestellt ist.' ■
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Claims (6)
- Patentansprüche/i7\ -'ießkopf vorzugsweise für automatische, mehrdimensionale Meßwerterfassung an Prüflingen mittels ein- oder mehrdimensionaler Meßmaschinen, wobei der Meßkopf in einer Meßkopfaufnahme an der Meßmgechine.angeordnet ist und wobei die Meßkopfaufnehme in sechs Koordinatenrichtungen zu einem auf einem Meßmaschirientisch"angeordneten Prüfling hin und von ihm weg" bewegbar "und "mit Me ßsy steinen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der'Meßkopf ein bis fünf Taster umfaßt, von denen"jeder"In mindestens'zwei Koordinatenrichtungen auslenkbar"angeordnet"und in einer Mittelstellung lagesicher rastbar'und durch "elektrische Signale während der Bewegung des Meßkopfes einzeln in einer der sechs möglichen Meßrichtungen freigebbar und mit einer vorgegebenen Meßkraft beaufschlagbar ist und in Richtung zum Prüfling hin eine Vorauslenkung besitzt, und daß die Taster auf vorzugsweise elektrische Wandler einwirken.
- 2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Hubmagnet den Tastern für jede Meßrichtung zugeordnet ist, der den die Taster aufnehmenden Bügel und/oder die Pinole über ein geeignetes Getriebe in der Mittelstellung rastet bzw. entrastet und Federn spannt bzw. entspannt, so daß eine Meßkraft auf den betreffenden Taster in der einen oder anderen Meßrichtung aufbringbar ist.269920 9 8 52/0567- 11 - '
- 3. Meßkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für ;jedes. die Taster aufnehmende Bauteil in jeder Meßrichtung und für die Mittelstellung Induktionsspulen zur Erzeugung der Meßkraft vorgesehen sind, . '
- 4. Meßkopf nach Anspruch 1 bis 3f dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wandler im Meßkopf nach dem Anlegen der Taster an.den Prüfling von der Entfernung des Prüflings zur Mittelstellung der Taster'abhängige Steuersignale erzeugbar sind, mit deren Hilfe der'Bremsvorgang des. Meßkopfes zusammen mit der Meßkopfaufnähme bei'der Bewegung zum Prüfling hin steuerbar ist,: und daß beim Erreichen dieser Mittelstellung, durch Steuersignale der Wandler bewirkbar, an den Meßsystemen ein dem Meßwert entsprechender Posit ionswert der Meßkopfaufnähme abnehmbar ist.
- 5. Meßkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorauslenkung de* Taster größer als der oder gleichdem Bremsweg der Meßkopfaufnähme ist. ,
- 6. Meßkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß induktive, kapazitive, lichtelektrische oder pneumatische Wandler vorgesehen sind. .Gru/Pi26992098 52/0567
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DD15562271 | 1971-06-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2217174A1 true DE2217174A1 (de) | 1972-12-21 |
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Family Applications (1)
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CS (1) | CS167703B1 (de) |
DE (1) | DE2217174A1 (de) |
FR (1) | FR2141051A5 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4203225A (en) * | 1977-09-20 | 1980-05-20 | Ab Ce Johansson | Position indicator for control measurements of surfaces |
US5727326A (en) * | 1995-01-17 | 1998-03-17 | Klingelnberg Sohne Gmbh | Pivotable two-coordinate scanning head with horizontal main axis |
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DD141197A1 (de) * | 1978-12-27 | 1980-04-16 | Horst Donat | Koordinatentastkopf zum antasten mehrdimensionaler werkstuecke |
EP0116807A1 (de) * | 1983-02-21 | 1984-08-29 | GAME INGENIERIE Société Anonyme | Ein entlang wenigstens zwei orthogonalen Axen verschiebbarer Schlitten mit einem Kopf zum Messen, Kontrollieren, Bearbeiten, Kopieren oder ähnlichem |
-
1972
- 1972-04-06 CH CH505172A patent/CH539836A/de not_active IP Right Cessation
- 1972-04-10 DE DE19722217174 patent/DE2217174A1/de active Pending
- 1972-04-19 FR FR7213792A patent/FR2141051A5/fr not_active Expired
- 1972-06-06 CS CS391272A patent/CS167703B1/cs unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS167703B1 (de) | 1976-05-28 |
CH539836A (de) | 1973-07-31 |
FR2141051A5 (de) | 1973-01-19 |
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