DE8226204U1 - Mehrkoordinaten-Tastkopf - Google Patents
Mehrkoordinaten-TastkopfInfo
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor
-
- G—PHYSICS
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- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
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Description
- 1 -DR, JOHANNES HEIDENHAIN GMBH
15. September |O82
ft-
Die Erfindung bezieht sieb, auf einen Mehrkooi'dinaten-Tastkopf nach dem Oberbegriff des Anspruches f.
Es sind Mehrkoordinaten-Tastköpfe zum Antasten von Werkstücken in mehreren Richtungen bekannt.
Dabei können die Tastköpfe in zwei Kategorien eingeteilt werden. In der einen Kategorie machen
die Taststifte eine Winkelbewegung wenn sie normal zu ihrer Achse ausgelenkt werden. Bei der
anderen Kategorie ist der Taststift über Geradführungen beweglich gelagert. In der DE-PS 22 kZ
ist ein elektronischer Mehrkoordinatentaster beschrieben, der durch eine Kombination von Einzelmerkmalen gekennzeichnet ist. Eine torsionssteife
Aneinanderreihung von tjpioJ,- und reibungsfreien
Geradführung»Systemen bildet ein definiertes
ebenes oder räumliches Koordinatensystem. Diese Aneinanderreihung von Geradführuugssystemen verbessert den Stand der Technik wie ausführlich in
der Beschreibungseinleitung der genannten Schrift dargelegt ist. Jedoch weist die dort vorgeschlagene
t t · · * ItI t · * · I III
Lösung noch Mängel auf, da bei einer dem dortigen
Ausführungsbeispiel entsprechenden Aneinanderreihung von Federparallelograramen das eine Geradführungssystem auf der Genauigkeit des vorgelagerten Geradführungssystemes aufbaut. Um bei einer
derartigen Aneinanderreihung von Geradführungen -wie sie auch ein Kreuztisch darstellt - eine den
Erfordernissen entsprechende Genauigkeit zu erzielen» müssen die einzelnen Geradführungssysteme
mit einer enormen Genauigkeit hergestellt werden. Dies erfordert einen sehr hohen konstruktiven und
fertigungstechnischen Aufwand. Zudem ist es eine Eigenheit von als Federparallelogrammen ausgeführten Geradführungssystemen, daß sich bei Aus-
lenkungen der Abstand der parallel zueinander bewegten Platten verändert. Dieser Effekt ist sicher
nur bei sehr kleinen Auslenkungen vernachlässigbar klein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrkoordinaten-Tastkopf zu schaffen, der nicht
die bekannten Nachteile der Tastköpfe gemäß dem Stand der Technik aufweist, der dennoch verhältnismäßig einfach aufgebaut ist, der vielseitig
einsetzbar und robust ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Tastkopf gelöst, der durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gekennzeichnet ist.
30
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Tastkopfes liegen darin, daß der Taststift in
einer Ebene in zwei Freiheitsgrade geführt ist, daß also keine gegenseitige Abhängigkeit von der
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jeweiligen Genauigkeit zweier einzelner aneinandergereihter Geradführungssysteme besteht und daß
dennoch die gleichen Freiheitsgrade vorhanden sind. Die Geradführungssysteme werden gewissermaßen
nicht aneinandergereiht, sondern in eine Ebene gelegt. Ein weiterer vorteilhafter Effekt
ist die Verringerung der Bauhöhe durch diese Maßnahme«
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit Hilfe der Zeichnungen soll anhand eines Ausführungsbeispiels
die Erfindung noch näher erläutert werden.
Es zeigen
Figur 1 den Schnitt durch einen schematisch dargestellten Tastkopf,
Figur 2 eine Schnittdarstellung ent
lang der Linie I-I in Figur
Ein Mehrkoordinaten-Tastkopf 1 weist einen Aufnahmedorn 2 zur Aufnahme des Tastkopfes 1 in der
Spindel einer nicht dargestellten Meß- oder Bearbeitungsmaschine auf. Der Tastkopf 1 enthält
im Innern seines Gehäuses 3 einen aus dem Gehäuse 3 herausragenden Taststift kt der in allen
Koordinaten eines räumlichen Koordinatensystems auslenkbar ist. Als Auslenkung in der Z-Richtung
wird dabei die axiale Auslenkung des Taststiftes k verstanden. Der Taststift h ist mit seinem Schaft
in einer Halterung 5 längsverschieblich und
weitestgehend spiel- und reibungsfrei gelagert«
• · Mit
Die praktisch spiel- und reibungsfreie Lagerung
wird durch eine Präzisionakugelführung 6 ermöglicht* Am im Gehäuse 3 befindlichen Endes des
Taststiftes 4 ist in Verlängerung der Mittelachse des Taststiftes 4 ein Strichgitter 7 als Naßverkörperung für eine digitale elektrische Längenmaßeinrichtung 8 angeordnet. In dieser Z-Richtung
arbeitet der Mehrkoordinaten-Tastkopf also nach dem bekannten Abbe- oder Komparatorprinzip. Unter
der Wirkung einer nicht dargestellten Feder wird der Taetstift 4 nach Auslenkungen immer wieder
in seine Auegangelage - die der Nullpunktlage in der Z-Koordinatenachse entspricht - zurückgestellt.
Eine als Präzisionsanschlag 9 ausgebildete Kugel
wirkt dabei als Nullpunktanschlag und als Verdrehsicherung des Taststiftes 4.
Bei der Auslenkung des Taststiftes 4 in einer zur
Z-Richtung senkrechten Ebene, die durch das X-Y
Koordinatensystem bestimmt ist. wird die Auslenkung
von den in Figur 2 sichtbaren digitalen elektrischen Längenmeßeinrichtungen 10 und 11 erfaßt. Die Maßverkörperungen der Längenmeßeinrichtungen 10 und
sind als flächige Gitter 12 und 13 ausgebildet.
Dadurch wird sichergestellt, daß die photoelektrischen Sensoren 14 und 15 sich immer im Bereich
einer Maßverkörperung 12 oder 13 befinden, d. h..
auch wenn der Taststift 4 in X-Richtung ausgelenkt wird, verlassen die photoelektrischen Sensoren I5
für die Y-Achse nicht die Maßverkörperung 13 für
die Y-Achse. Entsprechendes gilt für die Taststiftaus lenkung in Y-Richtung.
• · * · · tfll
nau in den rechtwinklig zueinander stehenden
Koordinatenachsen erfolgen, werden die Riehtungskomponenten
von den Sensoren 14 und I5 ermittelt, so daß die Auslenkungskoordinaten bestimmt sind.
: 5
Der Taststift 4 wird bei Auslenkungen in der X-Y-Ebene praktisch ebenso spiel- und reibungsfrei
i; geführt, wie in der Z-Richtung. Dies wird durch
f eine "Ebenenführung" erreicht, die für den Tast-
stift k eine Bewegung in zwei Freiheitsgraden
zuläßt. Ein dritter Freiheitsgrad, die Drehung, wird in bekannter Woise durch ein Zwischenstück
mit zwei gekreuzt angeordneten Kulissenführungen verhindert.
Die Halterung 5 für den Taststift h erstreckt
sich tellerartig vom Zentrum zum Außenbereich des Gehäuses 3. Auf der Unterseite 5a des Tellers
ist durch Methoden der Bearbeitung optischer Flächen, beispielsweise durch Läppen, -eine
äußerst ebene und genau zur Taststiftachse senkrechte Fläche geschaffen, die als Kugellauffläche
( 5a für ein Präzisionskugeln 17 dienst. Eine
Scheibe 18 im Gehäuse 3 bildet eine Stützfläche 18a für das Kugellager 17· Diese Stützfläche 18a
ist ebenfalls durch Läppen bearbeitet. Das Kugellager 17 läuft durch Federvorspannung zwischen
der Kugellauffläche 5a, der Halterung 5 und der Stützfläche 18a praktisch spielfrei* Damit ist
eine spiel- und reibungsfreie Auslenkung des Tast-
stiftes h in der Ebene, die durch die X-Y-Koordinaten
definiert wird, gewährleistet. Der Taststift h ist mittels seiner Halterung 5 in beliebiger
Richtung in dieser Ebesö auslenkbar, gegen Verdrehung ist er durch die Kreuzkulisse 16
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gehindert. Die Auslenkbewegungen werden von den vorbeschriebenen Längenmeßeinrichtungen 10 und
erfaßt und zusammen mit einer eventuellen Auslenkung in Z-Richtung - die von der Meßeinrichtung
8 registriert wird - über ein Kabel 19 in eine
bekannte und daher nicht dargestellten Auswerteeinrichtung übertragen und gegebenenfalls in einer
Steuereinrichtung für die Maschine verarbeitet.
Anstelle des Kabelausganges 19 für die Auslenksignale kann der Fachmann auch eine drahtlose
übertragungseinrichtung vorsehen«
Die präzise Rückstellung der Auslenkung in der X-Y-Ebene kann durch angefderte Kugeln 20 erfolgen,
die sich in kegeligen Gegenlagern 21 auf der Unterseite 18b der Scheibe 18 selbst zentrieren. Dadurch
wird der Taststift k mit seiner Halterung 5 immer
exakt in die Nullpunktlage des X-Y-Koordinatensystems zurückgestellt.
Claims (1)
- •IP *tf till······ 14 1ff·** ^ · · 4) βDR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 7. Juni 1984 G 82 26 204.7Neuer AnspruchMehrkoordinaten-Tastkopf sait wenigstens einem, in mehrere Koordinatenrichtungen auslenkbaren Taststift, mit elektrischen Signalgebern zur Erfassung der Taststiftauslenkung in den jeweiligen Koordiaatenrichtungen, bei dem für den Taststift eine Kombination einer ebenen Führung und einer zu dieser senkrecht angeordneten Geradführung vorgesehen ist, bei dem die ebene Führung in Form einer Halterung und einer Stützfläche verdrehsicher und weitestgehend spiel- und reibungsfrei mit zwei Freiheitsgraden ausgebildet ist, und mit einer Einrichtung zum Rückstellen des Taststiftes in die Koordinatennullpunktlar/e, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung in der X-Y-Ebene durch Kugeln (20) gebildet wird, die zwischen kegeligen Teilflächen (21) zweier gegeneinander mit Federn vorgespannten Elemente liegen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3234471 | 1982-09-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=1330790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE8226204U Expired DE8226204U1 (de) | 1982-09-17 | Mehrkoordinaten-Tastkopf |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8226204U1 (de) |
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