DE4238724C1 - Zentriereinrichtung für einen mechanischen Taster - Google Patents
Zentriereinrichtung für einen mechanischen TasterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zentriereinrichtung für
einen mechanischen Taster mit einem Mitnehmer und mit zwei
in gegensätzlichen Richtungen darauf wirkenden
Rückstellmitteln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Nach dem Stand der Technik ist eine
Zentriereinrichtung bekannt (DE-PS 23 56 030), bei der zum
koordinatenmäßigen Ausmessen eines Werkstückes ein an einem
Federparallelogramm angeordneter Taster vorgesehen ist, der
beim Auffahren an das Werkstück durch die Durchbiegung
eines Biegestabes und aufgrund der Aufhängung am
Federparallelogramm auswandern kann. Um den Taster nach
jeder Messung in seine exakte Ausgangsposition
zurückzubringen, ist eine Zentriereinrichtung vorgesehen.
Bei dieser Zentriereinrichtung sind zur Variation der
Kraft-Weg-Kennlinie zusätzlich federnde Mittel bei jedem
Federparallelogramm vorgesehen. Sinn dieser Ausführung ist
es, die auf den Taster wirkende Kraft auch bei Auftreten
großer Auslenkungen auf eine annähernd konstant bleibende
Maximalkraft zu begrenzen. Der Mitnehmer trägt an seinem
Ende eine Kugel, auf die beidseitig Federn gleicher Kraft
und kleiner Federkonstante über plane Druckstücke wirken.
Eine Anordnung von drei Kugeln in der Zentriereinrichtung
wirkt auf beide Druckstücke jeweils unabhängig als erster
und als zweiter Anschlag für die von den Federn belasteten
Druckstücke.
Um eine einwandfreie und hysteresefreie Zentrierung in
der Grundstellung zu gewährleisten, müssen alle
vorgesehenen Berührungsstellen zwischen der Kugel des
Mitnehmers, den Kugeln der Anschläge und den Druckstücken
zugleich exakt anliegen. Dieses ist nur mit hohem
Fertigungsaufwand mit Bezug auf die Präzision der Kugeln
und der planen Druckstücke möglich. Im Gebrauch mindert
sich diese Qualität zwangsläufig durch Verschleiß, zum
Beispiel durch Schlagwirkung oder durch Reibung der Kugel
des Mitnehmers an den Druckstücken.
Eine Weiterentwicklung stellt die nach der DE-OS 40 27 136
zum Stand der Technik gehörende Zentriereinrichtung
dar. Bei dieser Zentriereinrichtung sind die in
gegensätzlicher Richtung wirkenden Rückstellmittel derart
ausgebildet, daß für ein Rückstellmittel ein, auch
mehrteiliger, Anschlag vorgesehen ist, und bei dem das im
Ruhezustand an dem Anschlag anliegende Rückstellmittel
zumindest nahe dem Ruhezustand eine doppelt so große
Rückstellkraft ausübt wie das zweite gegenüberliegende
Rückstellmittel. Dadurch, daß das am Anschlag anliegende
Rückstellmittel bei Auslenkung des Mitnehmers gegen die
Rückstellkraft des gegenüberliegenden Rückstellmittels
nicht auf den Mitnehmer wirkt, wirkt nur die einfache
Rückstellkraft auf die Kugel des Mitnehmers. Wird der
Mitnehmer in die andere Richtung ausgelenkt, so wirkt auf
die Kugel des Mitnehmers zwar die doppelt so große
Rückstellkraft, allerdings wirkt dieser Rückstellkraft die
einfache Rückstellkraft des gegenüberliegenden
Rückstellmittels entgegen, so daß effektiv nur die
Differenz der beiden Rückstellkräfte wirkt. Hierdurch wird
eine gleich große Rückstellkraft in beiden Richtungen
erreicht. Als Rückstellmittel sind entweder federbelastete
Kolben oder mittels eines Fluides beaufschlagte Kolben
vorgesehen.
Diese Ausbildung erlaubt höchstens die Variation der
bei Auslenkung auftretenden Maximalkraft durch Variation
des Systemdruckes, nicht jedoch eine Veränderung des um den
Nullpunkt linearen Bereichs der Kennlinie. Soll das
Tastsystem verschiedenen Meßaufgaben optimal angepaßt
werden, müssen für diese verschiedenen Meßaufgaben
verschiedene Zentriereinrichtungen verwendet werden, wobei
für jede spezielle Meßaufgabe eine spezielle
Zentriereinrichtung verwendet werden muß, die die für die
Meßaufgabe optimale Kraft-Weg-Kennlinie aufweist.
Darüber hinaus sind diese zum Stand der Technik
gehörenden Zentriereinrichtungen empfindlich gegenüber den
Schwingungen des Tasters, die zum Beispiel dann angeregt
werden, wenn der Meßkopf zwischen verschiedenen
Meßstellungen hin- und hergefahren wird. Diese Schwingungen
sind abhängig von den Beschleunigungen des Tasters. Die
Schwingungen stören die Messung beim Anfahren des Tasters
an das Werkstück erheblich, so daß der Taster ohne
wesentliche Beschleunigung an das Werkstück herangefahren
werden muß, was verfahrenstechnisch nicht erwünscht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zentriereinrichtung
für einen mechanischen Taster anzugeben, mit der eine
Anpassung an die vorliegende Meßaufgabe in einfachster
Weise durchgeführt werden kann, je nachdem, ob eine hohe
oder niedrige Steifigkeit des Systems für die Messung oder
sogar eine sehr steife Klemmung bei der Positionierung
erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1
gelöst.
Dadurch, daß die Zentriereinrichtung wenigstens zwei
Zentriersysteme aufweist, derart, daß die einzelnen
Zentriersysteme beispielsweise mit Kolben über Stäbe
wahlweise gemeinsam oder einzeln auf den Biegestab wirken,
können dem Taster ausgewählte Kraft-Weg-Kennlinien
aufgezwungen werden.
Geht man von zwei vorgesehenen Zentriersystemen A und
B aus, so wirken diese beiden Zentriersysteme auf den
Biegestab, jedoch mit unterschiedlichen Wirklängen,
die dann dem Taster unterschiedliche Kraft-Weg-
Kennlinien aufzwingen.
Im Meßbetrieb kann also je nach Meßaufgabe entweder
eine höhere oder niedrigere Steifigkeit des Systems gewählt
werden. Die Umschaltung erfolgt in einfachster Weise durch
Umschalten des Systemdruckes zwischen den beiden
Zentriersystemen A und B.
Die erfindungsgemäße Zentriereinrichtung kann also
durch einfaches Umschalten für verschiedene Meßaufgaben
verwendet werden; beispielsweise ist für eine Messung, bei
der sich der Taster in ständigem Kontakt mit dem Werkstück
befindet, eine andere Steifigkeit notwendig als für den
Fall einer Einzelmessung, bei der der Taster an
verschiedene Meßstellen des Werkstückes herangefahren wird.
Die Zentriersysteme A und B können darüber hinaus
gleichzeitig aktiviert werden, das heißt, es erfolgt eine
gleichzeitige Druckbeaufschlagung beider Zentriersysteme.
Die gleichzeitige Druckbeaufschlagung beider
Zentriersysteme A und B erhöht die resultierende
Steifigkeit des Systems erheblich. Entsprechend steigt die
Eigenfrequenz des aus bewegter Tastermasse und Biegestab
gebildeten Feder-Masse-Systems an. Dieses ist von großem
Vorteil während der Positionierung des Tasters, da die in
dieser Phase angeregten Amplituden des Tasters wesentlich
reduziert werden. Die vom Taster ohne Ausrücken ertragenen
Beschleunigungen während der Positionierung werden dadurch
auch erhöht, zum Beispiel bei gleichzeitiger
Druckbeaufschlagung etwa verdoppelt.
Durch die gleichzeitige Druckbeaufschlagung beider
Zentriersysteme A und B wird also eine Klemmung des Tasters
erreicht, welche ein schnelles Hin- und Herfahren des
Meßkopfes zwischen den einzelnen Meßpositionen erlaubt.
Sind, wie eben ausgeführt, zwei Zentriersysteme
vorgesehen, so kann bei dem erfindungsgemäßen Taster
zwischen drei Kraft-Weg-Kennlinien, nämlich I, II und III,
gewählt werden, um eine optimale Anpassung an die
jeweilige Meßaufgabe zu erreichen. Bei Kurve I wird das
System A, bei Kurve II das System B und bei Kurve III
werden beide Systeme druckbeaufschlagt.
Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei Zentriersysteme
vorgesehen, so daß bei steigender Anzahl der
Zentriersysteme zwischen einer Vielzahl von Kraft-Weg-
Kennlinien gewählt werden kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können den
Unteransprüchen sowie der Zeichnung entnommen werden.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Zentriereinrichtung im Schnitt;
Fig. 2 ein Diagramm der Kraft-Weg-Kennlinien.
Fig. 1 zeigt eine Zentriereinrichtung (20). Das
Gehäuse (1) der Zentriereinrichtung (20) weist Zylinder
(23, 43; 33, 53) für Kugelkolben (2, 4; 3, 5) auf. Die
Kugelkolben (2, 4; 3, 5) sind pneumatisch
druckbeaufschlagbar. Für die Druckbeaufschlagung der
Zylinder (23, 43; 33, 53) sind Leitungen (60, 61)
vorgesehen, in die Druckluft über pneumatische Anschlüsse
(12, 13) aus einem Druckreservoir (nicht dargestellt)
geleitet wird. Die druckbeaufschlagten Flächen (42, 52) der
Kugelkolben (4, 5) sind doppelt so groß wie die
druckbeaufschlagten Flächen (22, 32) der Kugelkolben (2,
3). Für die Kugelkolben (4, 5) sind Anschläge (41, 51)
vorgesehen.
Die Kugelkolben (2, 4) bilden das Zentriersystem (A).
Die Kugelkolben (3, 5) bilden das Zentriersystem (B).
Die Zentriersysteme (A, B) wirken auf Stäbe (24, 44;
34, 54), die mit einem Biegestab (6) verbunden sind. Der
Biegestab (6) ist mit einer Platte (8) fest verbunden. Die
Platte (8) trägt eine Aufnahme für einen Taster (14). Der
Taster (14) weist einen Schaft (11) sowie eine Tastkugel
(9) auf. Die Platte (8) ist über Federbleche (10a, 10b) mit
dem Gehäuse (1) der Zentriereinrichtung (20) verbunden. Der
Biegestab (6) weist eine flexible Zone (7) auf.
Die flexible Zone (7) des Biegestabes (6) definiert
die Steigung der Kennlinien im Bereich um den Nullpunkt. Ab
der Knickstelle im Diagramm der Fig. 2 werden die
Kennlinien von dem auf die Kugelkolben (2, 4; 3, 5)
wirkenden Druck bestimmt.
Zunächst wächst also die Antastkraft linear mit der
Auslenkung an und ist bestimmt durch die Ausbildung der
flexiblen Zone (7) und die Länge des Biegestabes (6).
Bei Erreichen einer dem Systemdruck und der
druckbeaufschlagten Fläche (22, 32; 42, 52) entsprechenden
Kraft wird einer der Kugelkolben ausgelenkt und die
Antastkraft bleibt dann bei weiter steigender Auslenkung
konstant.
Die Kugel (9) des Tasters (14) wird also bei einem
Meßvorgang in Richtung des Pfeiles (15) ausgelenkt. Dieser
Auslenkung wirken die mit Druck beaufschlagten Kugelkolben
(2, 4; 3, 5) entgegen.
Für eine vorliegende Meßaufgabe kann mit Hilfe der
Zentriersysteme (A und B) die für die Meßaufgabe
erforderliche Steifigkeit des Systems eingestellt werden.
Da die Zentriersysteme (A, B) getrennt druckbeaufschlagbar
sind, können im Meßbetrieb entweder die höhere Steifigkeit,
das heißt Druckbeaufschlagung des Zentriersystems (B) oder
die niedrigere Steifigkeit, das heißt Druckbeaufschlagung
des Zentriersystems (A) gewählt werden. Die Anpassung an
die Meßaufgabe erfolgt in einfachster Weise durch
Umschalten des Systemdruckes zwischen den pneumatischen
Anschlüssen (12, 13). Der jeweils andere Anschluß wird
belüftet und dadurch deaktiviert.
Wird das Zentriersystem (B) aktiviert, hat die
Zentriereinrichtung (20) eine hohe Steifigkeit, wie in Fig.
2 durch die Kraft-Weg-Kennlinie (II) gekennzeichnet. Wird
das Zentriersystem (B) deaktiviert und das Zentriersystem
(A) aktiviert, dann weist die Zentriereinrichtung (20) die
Kraft-Weg-Kennlinie (I) auf.
Bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung der
pneumatischen Anschlüsse (12 und 13) wirkt die Kombination
der Zentriersysteme (A, B). Hierdurch wird die
resultierende Federsteifigkeit, wie auch die Ausrückkraft
erhöht, so daß zum Beispiel während der Positionierung des
Tasters (14) die Zentriersysteme (A und B) zusammen wie
eine Klemmung wirken.
Die Kraft-Weg-Charakteristik für diesen Fall ist in
Fig. 2 mit der Kurve (III) dargestellt.
Bezugszeichen
1 Gehäuse
2, 3, 4, 5 Kugelkolben
6 Biegestab
7 flexible Zone
8 Platte
9 Tastkugel
10a, 10b Federblech
11 Tasterschaft
12, 13 pneumatische Anschlüsse
14 Taster
15 Pfeil
20 Zentriereinrichtung
22 Fläche des Kugelkolbens (2)
23 Zylinder
24 Stab
32 Fläche des Kugelkolbens (3)
33 Zylinder
34 Stab
41 Anschlag
42 Fläche des Kugelkolbens (4)
43 Zylinder
44 Stab
51 Anschlag
52 Fläche des Kugelkolbens (5)
53 Zylinder
54 Stab
60, 61 Leitungen
a, b Wirklängen des Biegestabes (6)
A oberes Zentriersystem
B unteres Zentriersystem
I, II, III Kraft-Weg-Kennlinien
2, 3, 4, 5 Kugelkolben
6 Biegestab
7 flexible Zone
8 Platte
9 Tastkugel
10a, 10b Federblech
11 Tasterschaft
12, 13 pneumatische Anschlüsse
14 Taster
15 Pfeil
20 Zentriereinrichtung
22 Fläche des Kugelkolbens (2)
23 Zylinder
24 Stab
32 Fläche des Kugelkolbens (3)
33 Zylinder
34 Stab
41 Anschlag
42 Fläche des Kugelkolbens (4)
43 Zylinder
44 Stab
51 Anschlag
52 Fläche des Kugelkolbens (5)
53 Zylinder
54 Stab
60, 61 Leitungen
a, b Wirklängen des Biegestabes (6)
A oberes Zentriersystem
B unteres Zentriersystem
I, II, III Kraft-Weg-Kennlinien
Claims (11)
1. Zentriereinrichtung für einen mechanischen Taster,
welche mindestens ein Zentriersystem
mit einem Biegestab und mit zwei in gegensätzlichen
Richtungen darauf wirkenden Rückstellmitteln aufweist, bei dem ein,
auch mehrteiliger, Anschlag für ein Rückstellmittel
vorgesehen ist und bei dem das im Ruhezustand an den
Anschlag anliegende Rückstellmittel zumindest nahe dem
Ruhezustand eine doppelt so große Rückstellkraft ausübt wie
das zweite Rückstellmittel,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Zentriersysteme
(A, B) vorgesehen sind, derart, daß dem Taster (14)
unterschiedliche Kraft-Weg-Kennlinien (I, II, III) aufzwingbar sind.
2. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rückstellmittel Fluidkolben in
Fluidzylindern sind.
3. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rückstellmittel Kugelkolben (2, 4;
3, 5) aufweisen.
4. Zentriereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagten Flächen (22,
42; 32, 52) der sich gegenüberliegenden Kolben (2, 4; 3, 5)
ein Verhältnis von 1 : 2 aufweisen und daß die sich
gegenüberliegenden Zylinder (23, 43; 33, 53) mit den Kolben
(2, 4; 3, 5) an ein gemeinsames Druckreservoir
angeschlossen sind.
5. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Zentriersysteme (A,
B) an getrennte Druckreservoire angeschlossen sind.
6. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Zentriersysteme (A,
B) an ein gemeinsames Druckreservoir angeschlossen sind.
7. Zentriereinrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drücke in den
Druckreservoiren einstellbar sind.
8. Zentriereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fluid Druckluft ist.
9. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Biegestab (6) eine flexible Zone
(7) aufweist.
10. Zentriereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kugelkolben (2, 4; 3, 5) über am
Biegestab (6) befestigte Stäbe (24, 44; 34, 54) auf diesen
wirken.
11. Zentriereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Zentriersysteme (A,
B) unterschiedliche Wirkabstände (a, b) von der flexiblen
Zone (7) aufweisen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4238724A DE4238724C1 (de) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Zentriereinrichtung für einen mechanischen Taster |
US08/151,749 US5404650A (en) | 1992-11-17 | 1993-11-15 | Centering device for a mechanical tracer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4238724A DE4238724C1 (de) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Zentriereinrichtung für einen mechanischen Taster |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4238724C1 true DE4238724C1 (de) | 1993-12-23 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4238724A Expired - Fee Related DE4238724C1 (de) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | Zentriereinrichtung für einen mechanischen Taster |
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---|---|
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DE (1) | DE4238724C1 (de) |
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Owner name: LEITZ MESSTECHNIK GMBH, 35578 WETZLAR, DE |
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