DE7730258U1

DE7730258U1 - Tastkopf

Info

Publication number: DE7730258U1
Application number: DE7730258U
Authority: DE
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1972-09-21
Filing date: 1973-09-21
Publication date: 1978-02-16
Also published as: JPS4994370A; DE2347633C3; JPS601364Y2; CH584884A5; IT1003537B; DE2365984B2; JPS5752604U; US4270275A; DE2347633B2; DE2365984A1; DE2365984C3; GB1445977A; JPS5817402B2; DE2347633A1

Description

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Dipl. ma. K. HuLZEB

8Θ00 AUGSBURG

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R. 973/1

Augsburg, den 7· September 1977

Rolls-Royce (1971) Limited, 14/15 Conduit Street, London Wl, England

Tastkopf

(Ausscheidung aus Hilfsgebrauchsmusteranmeldung Amtl. Aktenzeichen G 73 34 310.9)

Die Neuerung betrifft einen Tastkopf mit einem relativ zu einer Halterung aus einer Nullstellung heraus in einer Richtung verschiebbaren und allseitig kippbaren Taster, der einen Tasterschaft und ein an dessen Ende angeordnetes Tastelement aufweist, einer die Nullstellung

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des Tasters bestimmenden Lagerung, einer den Taster in | seine Nullstellung drängenden Rückstellfeder und einer Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslenkung.

Derartige Tastköpfe finden in Verbindung mit Koordinatenmeßmaschinen Anwendung.

Ein solcher Tastkopf ist beispielsweise aus der GB-PS 1 237 813 bekannt. Die Tasterlagerung erfolgt bei dem bekannten Tastkopf kugelgelenkartig mittels eines kugelig gewölbten Tasterschaftbundes und damit zusammenwirkender oberer und unterer Gegenflächen, von denen die untere Gegenfläche fest und die obere, an einer den Tasterschaft umgreifenden Hülse gebildete Gegenfläche entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar ist. Die Erfassung der Tasterauslenkung erfolgt pneumatisch oder elektrisch, indem Tasterauslenkungen zunächst in Längsvy Verschiebebewegungen eines keilgetriebeartig mit dem

Tasterschaftende zusammenwirkenden Gleitkörpers umgesetzt werden, der seinerseits ein pneumatisches Ventil oder einen in eine elektrische Spule eintauchendem Anker betätigt.

Bei dem bekannten Tastkopf wird eine Messung der Größe der jeweiligen Tasterauslenkung angestrebt,, weshalb dort die Tasterlagerung so gestaltet ist, daß sie

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relativ große Tasterauslenkungen zuläßt und die Messung , der Größe der Tasterauslenkung im ganzen Auslenkungsbe-

reich möglichst fehlerarm erfolgt.

Diese Ausbildung der Tasterlagerung des bekannten Tastkopfes im Hinblick auf eine größenmäßige Erfassung der Tasterauslenkung bringt es mit sich, daß aufgrund der r\ zahlreichen, bei dem bekannten Tastkopf bei jeder Tasterauslenkung aufeinander gleitenden Flächen eine erhebliche Gesamtreibung auftritt, wodurch einerseits die Rückkehrgenauigkeit des Tasters in seine Nullstellung und damit auch die Meßgenauigkeit insgesamt und andererseits wegen der aufgrund der Reibungsverluste notwendigerweise ziemlich großen Rückstellkraft die Empfindlichkeit des bekannten Tastkopfes begrenzt ist. Außerdem kann sich der Verschleiß an den Gleitflächen auf die Genauigkeit des bekannten Tastkopfes auswirken.

Bei dem bekannten Tastkopf werden die eben erwähnten Kachteile in Kauf genommen, um, wie schon gesagt, die Größe der Tasterauslenkungen messen zu können. Für den Einsatz in Koordinatenmeßmaschinen, mittels derer Werkstücke durch Relativmessungen, d.h. durch Messungen der koordinatenmäßigen Positionen einzelner Meßpunkte und nachfolgende rechnerische Ermittlung der Differenzen der Koordinatenwerte vermessen werden, ίεϊ. der bekannte Tastkopf jedoch

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nicht geeignet. Für den Einsatz in derartigen Koordinatenmeßmaschinen, bei denen es nur darauf ankommt, festzustellen, ob das Tastelement einen zu vermessenden Gegenstand berührt oder nicht berührt, um danach den Zeitpunkt der Ablesung der Koordinatenwerte eines Meßpunktes oder einer Meßfläche an dem zu vermessenden Werkstück zu bestimmen, liegt die an den Tastkopf zu stellende Hauptan-(J) förderung darin, eine möglichst große Ansprechempfindlichkeit und Rückkehrgenauigkeit des Tasters nach jeder Auslenkung in seine Nullstellung mit dem Ziel zu erhalten, auch kleinste Tasterauslenkungen feststellen zu können. Diese Anforderung ist deshalb wichtig, weil die Gesamtgenauigkeit der Meßmaschine im wesentlichen durch die Ansprechgenauigkeit und die Rückstellgenauigkeit des Tasters bestimmt ist.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Tastkopf der eingangs dargelegter» Art die Tasterlagerung derart auszubilden und mit der Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslenkung zu verbinden, daß die eben erwähnte große Ansprechempfindlichkeit und Rückstellgenauigkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebene Anordnung gelöst.

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Die neuerungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß infolge der Kombination der Tasterlagerung und der Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslenkung schon geringste TasterausIenkungen zuverlässig erfaßt werden und außerdem nur geringe Reibungen in der Tasterlagerung auftreten können. Mit der Zeit möglicherweise eintretende verschleißbedingte Veränderungen der Tasternullstellung beeinflussen dabei die Genauigkeit des Tastkopfes nicht, da dieser nur zur Ausführung von Relafcivmessungen dient und deshalb lediglich wichtig ist, daß die Nullstellung während einer Meßreihe unveränderlich bleibt.

Bevorzugte Einzelheiten des erfindungsgemäßen Tastkopfes sind Gegenstand der Unteransprüche.

Einige Ausführungsbeispiele der Neuerung werden nach-, stehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher

beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Tastkopf nach der Neuerung,

Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II in Fig. 1,

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Fig. 3 einen Querschnitt in der Ebene IH-III in Fig* 1,

Fig. 4 eine etwas abgewandelte Ausführungsrorm des in Fig. 1 gezeigten !tastkopf es, und

Fig. 5 eine noch weiter abgewandelte Tastkop fausfÜhrungs form.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Tastkopf 1 mit einem Taster 3, der in einem eine Halterung für den Taster bildenden Gehäuse 2 gelagert ist. Der Taster 3 weist einen Tasterschaft 49 auf, an dessen freiem Ende eine Tastkugel 14 gebildet ist. Nahe seinem anderen Ende ist am Tasterschaft ein scheibenförmiger Bund 30 angeordnet, mit welchem sich der Taster auf drei im Gehäuse befestigten Lagerkugeln 31, 32 und 33 abstützt.

Das Gehäuse 2 besteht aus einem Unterteil 34 und einem davon durch eine Isoliermanschette J>6 elektrisch isolierten Oberteil 35, das mittels Schrauben 37, die ihrerseits durch Isolierhülsen 38 gegen den Gehäuseoberteil 36 isoliert sind, am Gehäuseunterteil 34 befestigt ist, Eine Schraubenfeder 5, die sich einerseits in einer Sackbohrung des Ge-

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häuseoberteils 35 und andererseits am Ende 40 eines aia Taster gebildeten Zentrierzapfens 41 abstützt, drängt den Taster 3 gegen die Lagerkugeln 31, 32 und 33, Der Zentrierzapfen 41 wirkt außerdem mit drei radial im Gehäuseoberteil 35 angeordneten Zentrierkugeln 43, 44 und 45 zusammen, -fe-on denen die Zentrierkugel 45 radial federnd angeordnet ist. Die Zentrierkugeln 43 und 44 sind in Radialbohrungen und 51 des Gehäuseoberteils 35 eingekittet, während die Zentrierkugel 45 durch eine in einer Radialbohrung 53 befindliche Feder 52 vorgespannt ist, die sich an einer verstellbaren Madenschraube 54 abstützt.

Ein am Gehäuseunterteil 34 befestigter Radialzapfen ragt mit Spiel in eine Radialbohrung 47 des scheife >nförmigen Bundes 30 hinein und bildet eine Drehsicherung. Das Spiel 48 zwischen der Bohrung 47 und dem Zapfen 46 ist so bemessen, daß der Taster 3 innerhalb bestimmter Grenzen * aus seiner Nullstellung auslenkbar ist.

Die drei Lagerkugeln ?1, 32 und 33 bilden elektrische Kontaktstücke, die mittels Epoxidharzkitt vom Gehäuse 2 isoliert in einer Ringnut 55 des Gehäuseunterteils 34 eingekittet sind. An der Unterseite des scheibenförmigen Bun- \ des 30 sind mit jeweils einem der Kontaktstücke 31, 32, 33

i; zusammenwirkende Kontaktflächen 56, 57 und 58 gebildet. Die

drei Kontaktstücke 31, 32 und 33 und die damit zusammen-

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wirkenden Kontaktflächen 56_s 57 und 58 sind in einen gemeinsamen elektrischen Stromkreis geschaltet, der über eine Zuleitung 15 zum Kontaktstück 31, sodann über die damit zusammenwirkende j gegen den Tasterbund 30 elektrisch isolierte Kontaktfläche 56, eine am Tasterbund angeordnete elektrische Verbindung 59 zu der ebenfalls gegs-ü den Testerbund elekti-isch isolierten Kontakt fläche 57, von da aus über das damit zusammenwirkende Kontaktstück 32 über eine in der Zeichnung nicht sichtbare, in der Gehäuseringnut 55 verlaufende elektrische Leitung zum dritten Kontaktstück 33j und schließlich von diesem über die gegen den Taster iiicht isolierte Kontaktfläche 58, den Taster 3, die Schi aubenfeder 5 und das Gehäuseoberteil 35 zu einer Rückleitung 60 verläuft.

Die Nullstellung des Tasters ist durch die, die Kontaktstücke 31, 32 und 33 bildenden Lagerkugeln und die mit dem Zentrierzapfen 4l zusammenwirkenden Zentrierkugeln 43, 44 und 45 bestimmt. Wird der Taster 3 aus einer Nullstellung ausgelenkt, so hebt sich mindestens eine der am Tasterbund 30 angeordneten Kontaktflächen 56, 57 oder 58 vom zugehörigen Kontaktstück 3i bzw. 32 bzw. 33 ab. so daß der Stromkreis an mindestens einer Stelle unterbrochen und dadurch angezeigt wird, daß eine Tasterauslenkung erfolgt ist.

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Pig. 4 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform, bei welcher der am Taster 3 gebildete scheibenförmige
Bund 30 gleichzeitig als Zentrierkörper 42 dient und mit den radial im Gehäuse angeordneten Zentrierkugeln 43, 44 und 45 zusammenwirkt. Bei dieser Ausführungsform ist auch die dritte Kontaktfläche 58 gegen den Taster elektrisch
isoliert, wozu diese Kontaktfläche in Epoxidharzkitt
eingebettet und über eine nicht dargestellte elektrische Verbindung mit der gegen den Taster 3 durch eine Isolierhülse 6l ebenfalls elektrisch isolierten Schraubenfeder verbunden ist.

Fig. 5 zeigt eine noch weitere Abwandlung des Tastkopfes, gemäß welcher der scheibenförmige Bund 30 des
Tasters 3 mit einer gerundeten Umfangsfläche 70 versehen ist, die mit Gleitsitz in einer zylindrischen Bohrung 71 des Gehäuseunterteils 34 geführt ist, so daß diese genutet dete Umfangsfläche 70 den Taster 3 im Gehäuse zentriert.

Abnutzungen der Kontaktflächen 56, 57, 58 am Taster oder der Kontaktstücke 31, 32, 33 beeinträchtigen die
Genauigkeit des Tastkopfes nicht, da sie lediglich eine
Verschiebung der Nullstellung der Tastkugel 14 bedingen, die sich jedoch bei einer jeweils ausgeführten Reihe von Messungen nicht auswirkt, da es sich um Relativmessungen handelt.

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Claims

Schutzansprüche

1. Tastkopf rait einem relativ zu einer Halterung aus einer Nullstellung heraus in einer Richtung verschiebbaren uud allseitig kippbaren Taster, der einen Tasterschaft und ein an de3sen Ende angeordnetes Tastelement aufweist, einer die Nullstellung des Tasters bestimmenden Lagerung, einer den Taster in seine Nullstellung drängenden Rückste. !feder und einer Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslenkung, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (3) durch radial vom Tasterschaft (49) wegragende Stützflächen (56, 57, 58) auf drei in der Halterung (34) mit gleichen Winkelabständen um den Tasterschaft herum angeordneten Kontaktstücken (31, 32, 33) gelagert ist und daß die Einrichtung zur Erfassung der Tasterauslenkung drei elektrische Schalter aufweist, die jeweils durch eines dieser Kontaktstücke und die jeweils zugehörige Stützfläche gebildet sind und von denen bei einer Tasterauslenkung aus der Nullstellung jeweils mindestens einer durch Abheben einer Stützfläche vom zugehörigen Kontaktstück geöffnet wird.

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2. Tastkopf nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kontaktstücken (31, 32, 33) zusammenwirkenden Stützflächen (56, 57₉ 58) an einem am Tasterschaft (49) gebildeten seheiöenförmxgen Bund (30) angeordnet sind.

3. Tastkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstücke (31, 32, 33) durch in der

f\ Halterung (34) befestigte Kugeln gebildet sind.

4. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3₃ dadurch , gekennzeichnet, daß in der Halterung (34) drei mit dem

j Tasterschaft (49) oder einem daran gebildeten Zentrier

körper (4l) zusammenwirkende Zentrierstücke (43, 44, 45) angeordnet sind, von denen eines (45) radial federnd ist.

5. Tastkopf nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der am Tasterschaft (49) gebildete scheiben-

^w förmige Bund (30) als mit den Zentrierstücken (43, 44, 45)

zusammenwirkender Zentrierkörper dient.

6. Tastkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der am Tasterschaft gebildete scheibenförmige Bund eine gerundete Umfangsflache (70) aufweist und mit

dieser mit Gleitsitz in einer zylindrischen Bohrung (71)

der Halterung (34) geführt ist.

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