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Die Erfindung betrifft eine Konturenmessvorrichtung zur Vermessung von Oberflächen und Konturen, bei welcher eine Abtastung der Oberfläche mit einem Tastelement erfolgt. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Konturenmessvorrichtung sowohl für präzise Messungen im Submikrometerbereich als auch für Abstands- bzw. Positionsmessungen über größere Distanzen im Dezimeterbereich und bis zu einigen Metern, wenn auch mit geringerer Genauigkeit.
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Aus der
DE 197 33 709 B4 ist ein optischer Tastkopf für 3D-Koordinationsmessgeräte bekannt, der eine Aufspaltungsvorrichtung zur Aufspaltung eines Beleuchtungsstrahles in mindestens zwei Strahlengänge für verschiedene Antast- und Messrichtungen aufweist.
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Die
DE 197 24 739 A1 offenbart einen Taster zur Messung geometrischer Strukturen. Der Taster besteht aus einem Taststift mit einem Lichtleiter als Schaft und einer an dessen Ende befestigten Tastkugel. In die Lichtleitfaser wird Licht eingespeist, welches in das Innere der Tastkugel eingeleitet wird und von der Kugel diffus abgestrahlt wird. Diese Lösung umfasst weiterhin ein Photogrammetriesystem, um die Position der Tastkugel relativ zum Tastkörper während der berührenden Antastung der Objektoberfläche zu messen.
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Die
DE 600 16 603 T2 offenbart ein Blattfedergelenk mit zwei gleichen Teilen, die ineinander greifen und relativ zueinander um eine gemeinsame Achse entgegen der Wirkung einer Rückstellblattfeder drehbar sind, wobei die Rückstellblattfeder im ersten bzw. zweiten Teil verankert ist.
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Aus der
DE 1 231 083 A ist ein Blattfedergelenk mit einer sich quer zu einer Blattfeder erstreckenden Drehachse bekannt. Der gegenüber der Blattfedereinspannstelle drehbare Körper ist mittels eines vom freien Blattende nach der Blatt federeinspannstelle zurückweisenden, am freien Blattfederende befestigten Koppelgliedes so gehalten, dass die Drehachse in der Nähe der Blattfeder verläuft.
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Aus der
AT 273 291 ist ein Flüssigkeitsdämpfer für Messgeräte bekannt. Der Flüssigkeitsdämpfer umfasst zwei relativ zueinander verdrehbare Elemente, deren Drehflächen einen Ringspalt begrenzen, in welchem eine lediglich von den Oberflächenkräften gehaltene Menge einer viskosen Flüssigkeit untergebracht ist. Die in das Spaltinnere vorspringenden Zonen der den Ringspalt begrenzenden Drehflächen der beiden Elemente sind als einander gegenüber liegende Wulstflächen ausgebildet. Die Wulstflächen bilden einen nach außen erweiterten Ringspalt, auf den die eingebrachte Flüssigkeitsmenge beschränkt ist.
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Die
DE 1 099 277 A offenbart einen Flüssigkeitsdämpfer mit einem durch einen Kolben in zwei Arbeitskammern unterteilten Zylinder. Jeder der beiden Kammern ist ein besonderer Nebenraum mit einer durch eine verformbare Hülle gebildeten Außen wand zugeordnet. Die Hüllen sind einesends an den entgegengesetzten Enden der Wandung des Zylinders und anderenends mit den an beiden Seiten des Kolbens angebrachten Kolbenstangen abdichtend verbunden.
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Die
DE 10 2004 007 097 B4 zeigt einen Sicherheitsgurtaufroller mit steuerbarem Flüssigkeitsdämpfer. Der Flüssigkeitsdämpfer ist mit einem viskosen Medium gefüllt, in welchem Scheibenkolben angeordnet sind. Zwischen den Scheibenkolben befinden sich Zwischenscheiben, die mit dem Gehäuse zusammenwirken.
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Aus der
EP 1 270 989 A1 ist ein Dämpfer bekannt, der mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist. Darin befindet sich eine Kolbenanordnung, auf die eine Magnetanordnung einwirkt.
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Die
DE 103 49 946 A1 zeigt eine Tastschnittnadel zur Messung von Oberflächeneigenschaften eines Objektes mit einem auf der Oberfläche sich abstützenden und relativ zu dieser bewegbaren Antastformelement, dem eine Marke zugeordnet ist, deren Position mit einem optischen Sensor erfassbar ist. Die Marke und das Antastformelement sind über ein starr um eine Achse schwenkbar gelagertes Verbindungselement verbunden. Nachteilig an dieser Lösung ist das erzielbare Auflösungsvermögen, welches durch das schwenkbar gelagerte Verbindungselement begrenzt ist.
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Die
DE 35 45 330 A1 zeigt eine Schutzeinrichtung an einer Pinole zum Schutz eines an der Pinole festlegbaren Tastkopfes. Die Schutzeinrichtung unterbricht bei einer Kollision des Tastkopfes eine Verfahrbewegung der Pinole. Hierzu dient eine an der Pinole befestigte Aufnahmeplatte, auf welcher über mindestens drei Kugeln eine Lagerplatte aufliegt. An der Lagerplatte ist der Tastkopf festlegbar. Gegenüber den Kugeln sind mindestens zwei Schalter und entsprechende Schaltnocken versetzt angeordnet. Bei einer Kollision des Tastkopfes wird die Lagerplatte gegenüber der Aufnahmeplatte ausgelenkt, wobei wenigstens ein Schalter betätigt wird, sodass der Antrieb der Pinole unterbrochen werden kann. Die hier gezeigte Lösung ist ausschließlich zum Schutz der Pinole bzw. des Tastkopfes vorgesehen. Es wird keine Anregung für eine andersartige Verwendung der Schutzeinrichtung gegeben.
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Die
DE 197 49 754 C2 und die
EP 0 693 669 A2 zeigen einen Tastkopf für Koordinatenmessgeräte mit einem gehäusefesten Teil, an welchem drei Parallelogrammführungen angebracht sind, um eine Bewegung einer Tastkugel in die drei Raumrichtungen zu ermöglichen. Die Auslenkung in die drei Raumrichtungen wird durch Tauchspulen bewirkt. Darüber hinaus bilden die Tauchspulen Messkraftgeneratoren aus, bei denen zusätzlich zu der passiven Dämpfung nach dem Prinzip der Wirbelstrombremse noch eine aktive geschwindigkeitsproportionale Dämpfung aufgeschaltet werden kann. Hierdurch kann die Tastkugel gefesselt bzw. geklemmt werden, was offenbar dazu dienen soll, ein Schwingen der beweglichen Teile des Tastkopfes, insbesondere beim Verfahren des Tastkopfes zu verhindern. Das feste Klemmen der beweglichen Teile des Tastkopfes wird der betreffende Fachmann ausgehend von der in der
EP 0 693 669 A2 beschriebenen Lösung dann für notwendig erachten, wenn der Tastkopf hohen Beschleunigungen ausgesetzt ist. Zum festen Klemmen der nachgiebigen Teile des Tastkopfes müssen in den Tauchspulen große magnetische Kräfte wirken, was entsprechend hohe Ströme in den Tauchspulen erfordert. Der betreffende Durchschnittsfachmann weiß, dass solche Ströme zu einer hohen Wärmeentwicklung innerhalb des Tastkopfes führen, wodurch die Genauigkeit des Messergebnisses beeinträchtigt wird. Auch die in der
EP 0 693 669 A2 angeführten Maßnahmen zur Wärmeableitung können eine Verfälschung des Messergebnisses nur begrenzt verhindern. Folglich wird der Fachmann die in der
EP 0 693 669 A2 gezeigte Lösung zur Dämpfung der nachgiebigen Teile des Tastkopfes nur in soweit nutzen, wie es für die Dämpfung unbedingt erforderlich ist. Die
DE 197 49 754 C2 und die
EP 0 693 669 A2 geben dem Fachmann keine Anregungen für weitere Anwendungen der als Fesseln bzw. als Klemmen fungierenden Tauchspulen.
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Ausgehend von der
DE 197 49 754 C2 bzw.
EP 0 693 669 A besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Konturenmessvorrichtung mit erweiterten Messmöglichkeiten und einem erhöhten Schutz gegen Zerstörung beim Anschlagen an ein Messobjekt bereitzustellen.
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Die genannte Aufgabe wird durch eine Konturenmessvorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Konturenmessvorrichtung umfasst zunächst einen Grundkörper, über welchen die Konturenmessvorrichtung an einer Maschine, an einem Aktuator oder an dem jeweiligen Bezugsobjekt befestigt werden kann. Die zu vermessende Objektoberfläche wird mit einem Tastelement abgetastet, sodass die Beschaffenheit der Objektoberfläche zu einer Auslenkung des Tastelementes gegenüber dem Grundkörper führt. Hierfür ist das Tastelement an einen gegenüber dem Grundkörper auslenkbaren Tastelementträger gekoppelt. Eine Bewegbarkeit des Tastelementes gegenüber dem Tastelementträger ist gegeben, wenn Kräfte ab einer bestimmten Größe. zwischen dem Tastelement und dem Tastelementträger auftreten.
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Unterhalb der vorbestimmten Schwellen- oder Schaltkraft besteht daher eine quasi starre Kopplung zwischen Tastelement und Tastelementträger. Das Tastelement ist durch ein elastisches Element spielfrei in eine Ausgangsstellung gegenüber dem Tastelementträger gedrängt. Bei Konturmessungen z. B. an Zahnrädern oder dergleichen reichen die zwischen dem Tastelement und dem Tastelementträger auftretenden Kräfte im Regelfall nicht aus, dieses elastische Element zu verformen und so das Tastelement aus seiner Ausgangsstellung gegenüber dem Tastelementträger heraus zu bewegen. Die Verbindung zwischen dem Tastelement und dem Tastelementträger ist als starr anzusehen, solange sich das Tastelement in seiner Ausgangsstellung befindet. Solange das Tastelement und der Tastelementträger in der Ausgangsstellung ihre Position zueinander nicht verändern, wird bei einer Konturmessung die Kontur des zu messenden Objektes unverändert an den Tastelementträger übertragen.
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Kommt es aber beispielsweise im Havariefall dazu, dass große Kräfte auf das Tastelement einwirken, welche zu einer Beschädigung der Konturenmessvorrichtung, des zu vermessenden Objektes oder der Maschine führen könnten, wird das Tastelement aus seiner Ausgangsstellung gedrängt, was durch einen Auslösesensor detektiert wird. Das Signal des Auslösesensors kann dann beispielsweise genutzt werden, um die Maschine zu stoppen. Im ungünstigsten Fall kann es bei einem solchen Notstopp zwar immer noch zur Beschädigung der Konturenmessvorrichtung kommen, jedoch wird eine Schädigung der Maschine bzw. der daran angekoppelten teuren Werkzeuge verhindert.
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Unterhalb der Schaltkraft, die einen Wechsel in den zuvor beschriebenen Havariemodus bewirkt, wird die Auslenkung des Tastelementträgers gegenüber dem Grundkörper durch eine Auslenkungsführung ermöglicht, durch welche der Tastelementträger gegenüber dem Grundkörper in eine einzelne Richtung auslenkbar ist. Die Auslenkungsführung kann beispielsweise durch eine Parallelführung gebildet sein, die keine andere Auslenkung als die in eine vorgegebene Auslenkungsrichtung erlaubt. Die Auslenkungsführung kann auch dadurch realisiert werden, dass der Tastelementträger durch ein elastisches Verbindungselement mit dem Grundkörper verbunden ist, wobei Führungselemente eine Auslenkung in nur eine Richtung zulassen. Grundsätzlich ist die Auslenkungsführung so zu gestalten, dass der Tastelementträger gegenüber dem Grundkörper in der Auslenkungsrichtung flexibel auslenkbar ist, jedoch in eine andere als der vorgegebenen Auslenkungsrichtung nicht oder nur kaum auslenkbar ist.
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Die Konturenmessvorrichtung umfasst weiterhin einen Auslenkungssensor zur Bestimmung der Auslenkung des Tastelementes vor dem Erreichen der Schaltkraft. Vorzugsweise handelt es sich dabei um einen Sensor, mit welchem Auslenkungen im Submikrometerbereich messbar sind. Der Auslenkungssensor kann beispielsweise direkt an der Auslenkungsführung angebracht sein. Diese Bestimmung der Auslenkung kann unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise am Tastelementträger erfolgen.
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Schließlich weist die erfindungsgemäße Konturenmessvorrichtung eine Sperre auf, mit der die Auslenkbarkeit des Tastelementträgers gegenüber dem Grundkörper gesperrt werden kann. Die Sperre ist als schaltbare Sperre ausgeführt, mit welcher der Tastelementträger temporär in seiner Mittelstellung (oder einer anderen Fixstellung) fixiert werden kann. Es kann sich um eine rein mechanische Sperre in Form eines Hebels oder aber um eine elektromechanisch angetriebene Sperre, wie beispielsweise einen motorisch angetriebenen Anschlag handeln. In einem einfachen Fall ist die Sperre starr und begrenzt die Auslenkung des Tastelementträgers auf eine geringe Auslenkung.
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Aufgrund der Anordnung der Sperre können mit der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung zwei verschiedenartige Mess- bzw. Überwachungsvorgänge durchgeführt werden. Der eine Mess- bzw. Überwachungsvorgang erfolgt dann, wenn das Tastelement gegen die zu messende Oberfläche derart gedrängt wird, dass das Tastelement aus seiner Ausgangsstellung gebracht wird, also die erwähnte Schaltkraft überschritten wird. Dieser Zustand ist mit Hilfe des Auslösesensors messbar. Der Auslösesensor ist beispielsweise durch einen Kontakt gebildet, der in der Ausgangsstellung geöffnet ist. Wirken größere Kräfte auf das Tastelement ein, sodass, das Tastelement aus seiner Ausgangsstellung gebracht wird, so wird der Kontakt geschlossen. Beispielsweise kann der Auslösesensor als Kontakt ausgeführt sein, der durch eine Feder in seine geöffnete Stellung gedrängt ist. Die Spielfreiheit der Ausgangsstellung des Tastelementes kann dadurch erzielt oder unterstützt werden, dass erst eine Schwellen- bzw. Schaltkraft überwunden werden muss, um den Kontakt zu schließen. Wird beispielsweise bei einer Messung die an einer Maschine angebrachte Konturenmessvorrichtung in eine bestimmte Richtung so stark gegen die zu messende Oberfläche verfahren, dass das Tastelement an der Oberfläche mit einer Auslöse- bzw. Schaltkraft anschlägt, so ist dies der Maschinensteuerung mit Hilfe des Auslösesensors signalisierbar. Dieser Betriebsmodus setzt vorzugsweise voraus, dass die Auslenkbarkeit des Tastelementträgers gegenüber dem Grundkörper durch die Sperre gesperrt ist. In diesem Fall bewirkt ein Fahren des Tastelementes gegen eine Kontur sofort, dass das elastische Element nachgibt und der Auslösesensor auslöst. Dabei kann der Auslösesensor im Regelkreis einer externen Maschinensteuerung eingebunden sein. Wird die Konturenmessvorrichtung beispielsweise an einem Aktuator der Maschine durch die Maschinensteuerung in eine definierte Richtung gefahren, so ist anhand des Auslösesensors ein Steuersignal verfügbar, welches ein Anschlagen des Tastelementes beim Fahren des Tastelementes in die gewählte Richtung signalisiert. Mit Hilfe der Maschinensteuerung lässt sich beim Auftreten dieses Steuersignals die aktuelle Position des Tasters bestimmen und zwar im Wesentlichen mit einer der Maschinensteuerung eigenen Genauigkeit. In diesem Modus lassen sich mit der Konturenmessvorrichtung beispielsweise die Grundmaße eines großen Zahnrades (Durchmesser, Dicke) bestimmen, indem entsprechende Messpunkte mit ausreichender Kraft (größer als die Schaltkraft) angefahren werden, um den Auslösesensor zu aktivieren. Der Messbereich ist in diesem Modus allein durch die Verfahrwege der Maschine mit der daran befestigten Konturenmessvorrichtung beschränkt.
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Der andere Mess- bzw. Überwachungsmodus kommt zum Einsatz, wenn der Tastelementträger der Auslenkung aufgrund des Anschlagens an die zu messende Oberfläche folgt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn bei abgeschalteter Sperre eine Bewegung des Tastelementes in die vorbestimmte Auslenkungsrichtung erfolgt, sodass daraus eine Auslenkung des Tastelementträgers resultiert. Die Auslenkung kann in diesem Modus mit dem Auslenkungssensor gemessen werden. Diese Messmöglichkeit ist insbesondere zur hochpräzisen Messung von Oberflächenkonturen geeignet, wenn die Konturenmessvorrichtung über eine Oberflächenkontur verfahren wird. Diese Konturmessung erlaubt die Messung von sehr kleinen Konturunterschieden, beispielsweise im Submikrometerbereich, wobei der gesamte Messweg in diesem Modus auf geringe Absolutwerte von beispielsweise 1 mm oder weniger beschränkt ist.
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Für die Auswahl des jeweils gewünschten Mess- bzw. Überwachungsmodus ist die Sperre ein- bzw. abzuschalten, insofern es sich um eine schaltbare Sperre handelt. Ist die Sperre jedoch derartig ausgeführt, dass sie die Auslenkung des Tastelementträgers auf den Messbereich der Konturmessung begrenzt, ist die Konturenmessvorrichtung grundsätzlich für beide Mess- bzw. Überwachungsvorgänge ohne Umschaltung geeignet. Die Auswahl hängt dann von der Art der Einwirkung des Tastelementes auf die Oberfläche und die Nutzung der Signale von Auslöse- und Auslenkungssensor ab. Beispielsweise kann es im Fehlerfall dazu kommen, dass die Konturenmessvorrichtung nicht in die Auslenkungsrichtung an eine Objektoberfläche verfahren wird oder dass die Konturenmessvorrichtung in die Auslenkungsrichtung aber zu weit gegen eine Objektoberfläche verfahren wird. In diesen Fällen wirkt eine Kraft auf die Konturenmessvorrichtung ein, welche den Tastelementträger zunächst maximal auslenkt. Bei Überschreitung der Schaltkraft wird der Auslösesensor ausgelöst, sodass die Maschine gestoppt werden kann. In einem solchen Fall wird unter Umständen die Konturenmessvorrichtung beschädigt, jedoch bleibt die Maschine oder das zu bearbeitende Objekt vor einem größeren Schaden bewahrt.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung besteht darin, dass sie die Durchführung von zwei hinsichtlich Messbereich und -auflösung verschiedenen Messvorgängen und zusätzlich noch die Implementierung einer Havarieüberwachung erlaubt. Es können einerseits die absoluten Abmessungen einer Oberfläche bzw. eines Objektes ermittelt werden (Grobmessmodus). Weiterhin kann mit denselben Vorrichtungseinheiten aber unter abgewandelter Verarbeitung des Sensorsignals die Bewegung einer Maschine bzw. eines Werkzeugs zu einer Oberfläche in allen drei Freiheitsgraden durch den Auslösesensor überwacht werden (Havariemodus). Es kann schließlich eine Oberflächenkontur mit einer feinen Auflösung im Mikrometer- oder Submikrometerbereich in einer einzelnen Richtung ermittelt werden (Präzisionsmessbereich).
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Die Auslenkungsführung der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung ist vorzugsweise durch zwei Blattfedergelenke gebildet. Blattfedergelenke zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen zwei Gelenkverbindungen eine Blattfeder eingespannt ist. Blattfedergelenke können auch so ausgeführt werden, dass der mittlere Bereich der Blattfeder verstärkt ist oder durch einen Federträger gebildet ist. Somit ist zwischen dem Federträger und den beiden Gelenkverbindungen jeweils eine Blattfeder angeordnet. Blattfedergelenke können auch mit weiteren Blattfedern oder weiteren Federträgern ausgeführt werden. Aufgrund der flachen Form der einen oder mehreren Blattfedern sind die Gelenkverbindungen im Wesentlichen nur in eine Richtung senkrecht zur flachen Form auslenkbar. Die beiden Blattfedergelenke sind zwischen dem Grundkörper und dem Tastelementträger angeordnet, sodass jeweils eine Gelenkverbindung der beiden Blattfedergelenke am Grundkörper angebracht ist und die jeweils andere Gelenkverbindung am Tastelementträger angebracht ist. Die beiden Blattfedergelenke sind jeweils beabstandet am Grundkörper bzw. am Tastelementträger angebracht, wodurch sich eine Anordnung ergibt, in welcher der Tastelementträger gegenüber dem Grundkörper in einer Auslenkungsrichtung flexibel auslenkbar ist, jedoch in anderer als der Auslenkungsrichtung nicht oder nur kaum auslenkbar ist.
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Ein wichtiger Vorteil dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung besteht darin, dass durch die Verwendung von zwei Blattfedergelenken als bewährte und kostengünstige Konstruktionselemente eine verbesserte Konturenmessvorrichtung realisiert werden kann, die ein deutlich verbessertes Abtastverhalten zeigt und Messungen mit einer Auflösung von weniger als 0,1 μm ermöglicht.
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In einer einfachen Ausführungsform ist die Auslenkungsführung durch ein einzelnes Blattfedergelenk gebildet.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung sind die beiden Blattfedergelenke gleich ausgeführt und bilden eine Parallelführung des Tastelementträgers. Die Blattfedergelenke sind parallel zueinander angeordnet, sodass die Abstände der Gelenkverbindungen am Grundkörper und am Tastelementträger jeweils gleich sind. Der Grundkörper, die beiden Blattfedergelenke und der Tastelementträger bilden ein Rechteck. Wird der Tastelementträger gegenüber dem Grundkörper in der Auslenkungsrichtung ausgelenkt, so wird das. Rechteck zu einem Parallelogramm verschoben. Der Tastelementträger bleibt gegenüber dem Grundkörper parallel. Ebenso bleiben die Blattfedergelenke zueinander parallel. Die symmetrische Anordnung der Blattfedergelenke drängt die Anordnung in ihre Ausgangsposition, welche gleichzeitig eine Mittelstellung ist. Wird die erfindungsgemäße Konturenmessvorrichtung für die Messung von feinen Oberflächenkonturen ausgeführt, so kommt es im Betrieb nur zu geringen Parallelogrammverschiebungen. Die Änderung des Abstandes zwischen dem Grundkörper und dem Messelementträger ist dann um Größenordnungen kleiner als die Auslenkung und daher vernachlässigbar. Für besondere Anwendungen kann es auch sinnvoll sein, die Blattfedergelenke ungleich auszuführen und sie nicht parallel anzuordnen, um beispielsweise ein spezielles Abtastverhalten für besondere Oberflächen zu erzielen. Auch kann es günstig sein, nur ein Blattfedergelenk oder mehr als zwei Blattfedergelenke zu verwenden.
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Bevorzugt weisen die beiden Blattfedergelenke jeweils noch eine dritte und eine vierte Gelenkverbindung auf. Die dritten Gelenkverbindungen sind beabstandet von den ersten Gelenkverbindungen am Grundkörper angebracht und die vierten Gelenkverbindungen sind beabstandet von den zweiten Gelenkverbindungen am Tastelementträger angebracht. Die dritten und vierten Gelenkverbindungen können jeweils über eine weitere Blattfeder mit einem Federträger verbunden sein. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass eine Auslenkung des Tastelementträgers senkrecht zur Auslenkungsrichtung erschwert ist, da die Blattfedergelenke in dieser Richtung durch jeweils zwei Gelenkverbindungen gestützt sind. Dieser Vorteil könnte auch durch eine Verwendung einzelner, breit ausgeführter Gelenkverbindungen erzielt werden, jedoch ist bei solchen breit ausgeführten Gelenkverbindungen meist nur eine geringe Flexibilität gegeben.
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Bevorzugt sind der Abstand zwischen der ersten Gelenkverbindung und der dritten Gelenkverbindung sowie der Abstand zwischen der zweiten Gelenkverbindung und der vierten Gelenkverbindung bei jedem der beiden Blattfedergelenke gleich groß. Hieraus ergibt sich eine für den allgemeinen Anwendungsfall optimale Anordnung, bei welcher der Tastelementträger weitgehend gegen eine Auslenkung senkrecht zur Auslenkungsrichtung gehemmt ist.
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Zunächst ist der Tastelementträger durch die Blattfedergelenke in die Mittelstellung gedrängt. Kommt es zu Erschütterungen oder dergleichen, kann dies dazu führen, dass das Tastelement von der zu messenden Oberfläche abhebt. Daher sind die Blattfedergelenke vorzugsweise zusätzlich durch eine oder mehrere Federn in die Mittelstellung gedrängt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung ist der Auslenkungssensor fest am Grundkörper mittelbar oder unmittelbar angebracht und dient zur Bestimmung der Auslenkung des Tastelementträgers. Da der Tastelementträger durch dessen Anbringung am Grundkörper, insbesondere in die Auslenkungsrichtung auslenkbar ist, wird die zu messende Kontur weitgehend ideal über das Tastelement auf den Tastelementträger übertragen. Folglich ist es günstig, die Auslenkung zwischen dem Tastelementträger und dem Grundkörper zu messen. Der Tastelementträger und der Grundkörper können hierfür mit entsprechenden Streben, Halterungen, Trägern oder dergleichen so gestaltet sein, dass der Auslenkungssensor und dessen Bezugspunkt nur einen sehr geringen Abstand aufweisen. Beispielsweise kann der Grundkörper einen Sensorträger aufweisen, welcher den Auslenkungssensor in eine Position zwischen die beiden Blattfedergelenke positioniert. Der Auslenkungssensor ist bevorzugt als optischer Sensor ausgeführt, wobei ein entsprechender Maßstab am Tastelementträger befestigt ist. Es sind aber auch magnetische oder piezoelektrische Sensoren verwendbar. Ebenso können der Auslenkungssensor und der Maßstab vertauscht werden, sodass der Auslenkungssensor am Tastelementträger und der Maßstab am Grundkörper befestigt ist.
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Die Konturenmessvorrichtung umfasst bevorzugt einen Dämpfer, welcher als Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Tastelementträger angeordnet ist. Der Dämpfer dämpft Relatibevbegungen zwischen dem Grundkörper und dem Tastelementträger. Hierdurch werden Schwingungen des federnd gelagerten Tastelementträgers vermieden. Derartige Schwingungen würden das Messergebnis verfälschen.
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Der Dämpfer ist bevorzugt durch eine erste und eine zweite ebene Dämpferscheibe gebildet, zwischen denen sich eine viskose Flüssigkeit befindet. Die erste Dämpferscheibe ist mit dem Grundkörper verbunden, während die zweite Dämpferscheibe mit dem Tastelementträger verbunden ist. Die beiden Dämpferscheiben stehen sich parallel gegenüber. Wird der Tastelementträger in die Auslenkungsrichtung bewegt, werden die beiden Dämpferscheiben parallel zueinander verschoben, wobei sich deren Abstand nicht ändert. Der Abstand zwischen den Dämpferscheiben ist ausreichend gering, sodass die dazwischen befindliche viskose Flüssigkeit die Auslenkung des Tastelementträgers dämpft. Der Dämpfer kann aber auch durch andere Bauformen von Dämpfern, beispielsweise mit Kolben-Zylinder-Anordnungen gebildet sein.
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Der Auslösesensor ist in einer einfachen Ausführungsform durch einen Kontakt gebildet, der in der Ausgangsstellung geöffnet ist. Wirken größere Kräfte auf das Tastelement ein, sodass das Tastelement aus seiner Ausgangsstellung gebracht ist, so ist der Kontakt geschlossen. Der Kontakt kann auch so ausgeführt sein, dass er in der Ausgangsstellung geschlossen ist und anderenfalls geöffnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das elastische Element und der Auslösesensor durch einen Drucktaster gebildet. Das elastische Element und der Auslösesensor bilden somit eine Einheit. Beispielsweise kann der als Kontakt ausgeführte Auslösesensor durch eine Feder in seine geöffnete Stellung gedrängt sein. Die Spielfreiheit der Ausgangsstellung des Tastelementes kann dadurch erzielt werden, dass erst eine Schwellenkraft überwunden werden muss, bevor der Kontakt sich schließt. Der Drucktaster kann weitestgehend durch aus beliebiger Richtung wirkende Kräfte geschlossen werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bilden das Tastelement, das elastische Element und der Auslösesensor eine bauliche Einheit, welche in den Tastelementträger eingebracht ist. Beispielsweise kann diese Einheit durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Konturenmessvorrichtung gebildet sein, welche in den Tastelementträger eingebracht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung ist die Sperre durch einen verstellbaren Anschlag gebildet, der zwischen einer Freigabestellung und einer Klemmstellung verstellt werden kann. In der Klemmstellung ist der Anschlag unbeweglich gegenüber dem Grundkörper und schlägt zumindest an einem der beiden Blattfedergelenke an. Somit kann der Tastelementträger nicht mehr in Richtung des Anschlages ausgelenkt werden. Schlägt der Anschlag an beide Blattfedergelenke an, beispielsweise dadurch, dass er zwischen beide Blattfedergelenke geklemmt ist, kann der Tastelementträger in keine Richtung ausgelenkt werden. Der Anschlag ist bevorzugt an oder nahe dem Tastelementträger angeordnet, sodass in der Klemmstellung die Gelenkverbindungen nicht durch eine auf das Tastelement einwirkende Kraft belastet werden.
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Der Anschlag ist weiterhin bevorzugt mit einem federnden Druckstück auszuführen, wobei der Anschlag gemeinsam mit seinem federnden Druckstück in der Klemmstellung zwischen beide Blattfedergelenke geklemmt ist. Hierdurch können die Blattfedergelenke nicht mehr in die Auslenkungsrichtung ausgelenkt werden. Folglich ist der Tastelementträger in keine Richtung auslenkbar und somit im Wesentlichen starr gegenüber dem Grundkörper. Das Tastelement ist nur noch aufgrund des elastischen Elementes im geringen Umfang beweglich. Dieser Zustand ist vorteilhaft, wenn ausschließlich die Funktion des Auslösesensors genutzt werden soll. Wird die Konturenmessvorrichtung in eine beliebige Richtung verschoben, so löst der Auslösesensor ein Signal aus, sobald das Tastelement auf eine Objektoberfläche stößt. Diese Funktion kann durch eine externe Maschinensteuerung genutzt werden, um eine Bewegung der Konturenmessvorrichtung gegenüber einer Objektoberfläche zu steuern. Alternativ oder ergänzend kann diese Funktion dazu genutzt werden, ein Abschaltsignal für die Maschine zu generieren, um die Bewegung der Konturenmessvorrichtung gegenüber einer Objektoberfläche zu stoppen.
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Der Anschlag und sein federndes Druckstück sind bevorzugt durch einen rotierbaren Kurvenring beaufschlagt, durch welchen der Anschlag und sein federndes Druckstück in der Freigabestellung von den Blattfedergelenken weggedrängt werden. Zum Wechseln zwischen der Freigabestellung und der Klemmstellung wird der Kurvenring gedreht. Die Kurvenoberfläche des Kurvenringes kann beispielsweise ein Wegschwenken bzw. Einschwenken des Anschlages bewirken. Mit Hilfe der Kurvenoberfläche kann auch ein Ein- und Ausrücken des Anschlages bewirkt werden. Das federnde Druckstück wird durch die beaufschlagende Kurvenoberfläche nach innen gedrängt bzw. freigegeben, wenn der Kurvenring gedreht wird. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass allein durch eine teilweise Rotation des Kurvenringes zwischen der Freigabestellung und der Klemmstellung gewechselt werden kann.
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Der rotierbare Kurvenring weist bevorzugt zumindest teilweise eine Außenverzahnung auf, in welche ein Getrieberad eines Antriebsmotors eingreift. Auf diese Weise kann der Kurvenring gedreht werden, um zwischen der Freigabestellung und der Klemmstellung zu wechseln.
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Die Konturenmessvorrichtung umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, in welchem zumindest die Auslenkungsführung, der Auslenkungssensor und Teile des Tastelementträgers angeordnet sind. Das Gehäuse weist eine Durchgangsöffnung zur Durchführung des Tastelementes oder des Tastelementträgers auf. Durch das Gehäuse ist die Konturenmessvorrichtung weitgehend gegen Staub, Späne, Schmutz und Feuchtigkeit geschützt, sodass ein Ausfall aufgrund solcher Verunreinigungen vermieden wird. Ein typisches Anwendungsgebiet für Konturenmessvorrichtungen ist die Messung während einer spanabhebenden Bearbeitung, wo ein Schutz der Konturenmessvorrichtungen vor Spänen unerlässlich ist.
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Das Gehäuse weist bevorzugt einen Druckluftanschluss zur Einführung von Druckluft auf. Wird während des Betriebes der Konturenmessvorrichtung Druckluft in das Gehäuse eingeführt, so tritt die Druckluft an den Gehäuseöffnungen wieder aus und verhindert dort das Eindringen von Staub, Spänen, Schmutz, Kühlmittel, Schmiermittel und Feuchtigkeit. Dies betrifft insbesondere die Durchgangsöffnung zur Durchführung des Tastelementes, da diese eine Auslenkung des Tastelementes ermöglichen muss und daher meist nicht völlig dicht verschlossen ist.
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Der Druckluftanschluss umfasst vorzugsweise Prelldüsen zur Verringerung des Strömungsdrucks der Druckluft. Druckluft weist oftmals eine Strömungsgeschwindigkeit auf, die für die ungebremste Einleitung in das Gehäuse der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung zu groß ist. Starke Luftströme könnten die Messung verfälschen, da sie bei der oben beschriebenen Ausführungsform beispielsweise zur Auslenkung der Blattfedereinheit führen würden. Durch die Prelldüsen wird der Druck auf die Blattfedergelenke und die Strömungsgeschwindigkeit gesenkt, sodass Funktion und Genauigkeit der Konturenmessvorrichtung nicht durch die Druckluft beeinträchtigt werden.
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Um die Durchgangsöffnung besser gegen eindringende Partikel zu schützen, ist diese bevorzugt durch einen Deckel am Tastelement oder Tastelementträger überdeckt. Der Deckel kann als Scheibe ausgeführt sein, durch welche das Tastelement oder der Tastelementträger durchgeführt ist. Die Anordnung muss so ausgeführt sein, dass der Deckel innerhalb des Messbereichs auch bei maximaler Auslenkung des Tastelementes nicht an das Gehäuse anschlägt. Zwischen dem Deckel und der Durchgangsöffnung ist eine Labyrinthdichtung ausgebildet. Dieses Labyrinth kann durch eine Oberflächenstruktur des Gehäuses oder des Deckels gebildet sein. Das Labyrinth verlängert die von Außen in das Gehäuseinnere verlaufenden Wege und verkleinert deren Querschnitt, wodurch das Eindringen von Partikeln in das Gehäuseinnere erschwert ist und eine dynamische Gasdichtung bereitgestellt ist.
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Das Tastelement wird zur Vermessung einer Oberfläche eines Objektes an seinem freien Ende mit der Oberfläche in Kontakt gebracht und gegebenenfalls über diese verfahren. Daher ist es vorteilhaft, dass das Tastelement an seinem freien Ende eine Kugel oder eine Spitze zur Abtastung der Oberfläche aufweist. Die Form des freien Endes ist entsprechend der Beschaffenheit der zu vermessenden Oberfläche zu wählen. Die erfindungsgemäße Konturenmessvorrichtung kann derart genutzt werden, dass das Tastelement über die zu messende Oberfläche verfahren wird, oder aber auch dass umgekehrt die zu messende Oberfläche an einer fixen Konturenmessvorrichtung vorbei bewegt wird.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung;
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2 eine seitliche Ansicht der in 1 gezeigten Konturenmessvorrichtung;
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3 eine vertikale Schnittansicht der in 1 gezeigten Konturenmessvorrichtung; und
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4 eine horizontale Schnittansicht der in 1 gezeigten Konturenmessvorrichtung.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung. Die Konturenmessvorrichtung ist teilweise geöffnet dargestellt, sodass insbesondere auch das Innere gezeigt ist. Die Konturenmessvorrichtung ist zur Montage an einem Bearbeitungswerkzeug vorgesehen und ermöglicht es, den Bearbeitungsstand durch eine Vermessung der Oberflächenkontur des zu bearbeitenden Werkstückes bestimmen zu können. Bei dem Bearbeitungswerkzeug kann es sich beispielsweise um eine Walzfräsmaschine für die Herstellung von Zahnrädern handeln. Hierbei kann während des Fräsvorganges die Form und Oberfläche der Zahnflanken mit Hilfe der Konturenmessvorrichtung regelmäßig nachgemessen werden, wodurch Abweichungen von der gewünschten Zahnkontur (beispielsweise aufgrund Werkzeugverschleiß) feststellbar sind, noch ehe der zulässige Toleranzbereich verlassen ist.
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Die Konturenmessvorrichtung weist ein Tastelement 01 zur Abtastung einer Oberfläche eines zu vermessenden Objektes auf. An seinem freien Ende weist das Tastelement 01 eine Abtastkugel 02 auf, welche während der Messung mit der Oberfläche des zu messenden Objektes in Kontakt gebracht wird. Durch die Kugelform der Abtastkugel 02 wird vermieden, dass das Abtastelement 01 beim Verfahren über die Oberfläche durch eine Unebenheit der Oberfläche aufgehalten wird. Das Tastelement 01 ist an einem Tastelementträger 03 angebracht. Der Tastelementträger 03 ist über ein erstes Blattfedergelenk 04 und ein gleichartiges zweites Blattfedergelenk 06. mit einem Grundkörper 07 verbunden. Die Blattfedergelenke 04, 06 besitzen mehrere Blattfedern 08, welche einerseits jeweils an einem gemeinsamen Federträger 09 befestigt sind. Jeweils eine der Blattfedern 08 ist anderseits an einer ersten Gelenkverbindung 11 befestigt. Jeweils eine weitere der Blattfedern 08 ist anderseits an einer zweiten Gelenkverbindung 12 befestigt. Jeweils. eine weitere der Blattfedern 08 ist anderseits an einer dritten Gelenkverbindung 13 bzw. vierten Gelenkverbindung 14 (gezeigt in 2) befestigt. Die ersten und die dritten Gelenkverbindungen 11, 13 verbinden die Blattfedergelenke 04, 06 mit dem Grundkörper 07, während die zweiten und vierten Gelenkverbindungen 12, 14 die Blattfedergelenke 04, 06 mit dem Tastelementträger 03 verbinden. Der Abstand zwischen jeweils der ersten Gelenkverbindung 11 und der dritten Gelenkverbindung 13 ist gleich dem Abstand zwischen jeweils der zweiten Gelenkverbindung 12 und der vierten Gelenkverbindung 14. Der Abstand zwischen den ersten Gelenkverbindungen 11 ist gleich dem Abstand zwischen den zweiten Gelenkverbindungen 12 sowie gleich dem Abstand zwischen den dritten Gelenkverbindungen 13 sowie gleich dem Abstand zwischen den vierten Gelenkverbindungen 14. Es ergibt sich eine symmetrische Anordnung der beiden Blattfedergelenke 04, 06 gegenüber dem Tastelementträger 03 und dem Grundkörper 07.
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Die beiden Blattfedergelenke 04, 06 bilden eine Parallelführung für den Tastelementträger 03, sodass der Tastelementträger 03 in eine Auslenkungsrichtung senkrecht zu der Ebene, in welcher sich die Blattfedergelenke 04, 06 befinden, ausgelenkt werden kann. Zunächst befindet sich der Tastelementträger 03 in einer Mittelstellung, bei welcher die beiden Blattfedergelenke 04, 06 der Tastelementträger 03 und der Grundkörper 07 im Querschnitt ein Rechteck bilden. Wird der Tastelementträger ausgelenkt, wird das Rechteck zu einem Parallelogramm verschoben. Der Tastelementträger 03 bleibt gegenüber dem Grundkörper 07 parallel. Ebenso bleiben die beiden Blattfedergelenke 04, 06 parallel zueinander ausgerichtet.
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Der Grundkörper 07 der erfindungsgemäßen Konturenmessvorrichtung weist weiterhin einen Sensorhalter 16 zur Befestigung eines Auslenkungssensors 17 (gezeigt in 2) auf. Der Tastelementträger 03 umfasst einen Maßstabsträger 18, an welchem ein Maßstab 19 angebracht ist. Der Maßstab 19 ist in unmittelbarer Nähe zu dem Auslenkungssensor 17 angeordnet und erlaubt eine Messung der Auslenkung des Tastelementträgers 03 mit Hilfe des Auslenkungssensors 17. Wird der Tastelementträger 03 ausgelenkt, verschiebt sich der Maßstab 19 gegenüber dem Auslenkungssensor 17. Diese Auslenkung gleicht einer Auslenkung des Tastelementes 01, insofern sich die Anordnung des Tastelementes 01 gegenüber dem Tastelementträger 03 nicht ändert.
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Die erfindungsgemäße Konturenmessvorrichtung umfasst weiter hin ein Gehäuse 21, welches nur teilweise gezeigt ist, um das Innere der Konturenmessvorrichtung sichtbar werden zu lassen. Das Gehäuse 21 schützt nahezu sämtliche Teile der Konturenmessvorrichtung vor Staub, Spänen, Schmutz, Kühlmittel, Schmiermittel und Feuchtigkeit. Das Gehäuse 21 weist eine Durchgangsöffnung 22 (gezeigt in 3) zur Durchführung des Tastelementes 01 nach außen auf. Die Durchgangsöffnung 22 wird durch einen Deckel 23 überdeckt, sodass ein Eindringen von Verunreinigungen in das Gehäuse 21 behindert ist.
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In einem Übergangsbereich 24 vom Tastelement 01 auf den Tastelementträger 03 befindet sich im Inneren des Tastelementes 01 ein Drucktaster (nicht gezeigt). Inder gezeigten Stellung befindet sich das Tastelement 01 gegenüber dem Tastelementträger 03 in einer Ausgangsstellung. Das Tastelement 01 ist in dieser Stellung symmetrisch gegenüber dem Tastelementträger 03 ausgerichtet. Wirkt zwischen dem Tastelement 01 und dem Tastelementträger 03 eine Kraft größer als eine Schwellenkraft ein, so kippt oder rückt das Tastelement 01 ein sehr geringes Maß ein, wodurch der Drucktaster geschlossen wird. Der Drucktaster weist eine Feder auf, die seine Kontakte in die geöffnete Stellung drängt und damit gleichzeitig das Tastelement 01 in die Ausgangsstellung drängt. Somit ist das Tastelement 01 gegenüber dem Tastelementträger 03 spielfrei angeordnet, so lange eine zwischen dem Tastelement 01 und dem Tastelementträger 03 wirkende Kraft kleiner als die Schwellenkraft ist.
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Bei einer alternativen Ausführungsform können das Tastelement 01 und der Drucktaster durch eine Konturenmessvorrichtung gemäß dem Stand der Technik gebildet sein, die als Einheit an den Tastelementträger abgekoppelt ist. In diesem Fall ist das Tastelement 01 steif und besitzt keinen Übergangsbereich außerhalb des Gehäuses. Die vom Tastelement betätigten Auslöseschalter sind vielmehr innerhalb des Gehäuses 21 positioniert.
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2 zeigt eine seitliche Ansicht der in 1 gezeigten Konturenmessvorrichtung. Das Gehäuse 21 ist nicht gezeichnet, um das Innere der Konturenmessvorrichtung zu zeigen. Es sind insbesondere das erste Blattfedergelenk 04 mit den vier Gelenkverbindungen 11, 12, 13, 14, den Blattfedern 08 und dem Federträger 09 in einer Draufsicht sichtbar. Weiterhin ist die Position des Sensors 17 gegenüber dem Maßstab 19 erkennbar.
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Die Auslenkung des Tastelementträgers 03 wird dadurch begrenzt, dass bei einer maximal zulässigen Auslenkung ein unterhalb des Deckels 23 am Tastelementträger 03 befindlicher Gummiring 26 an einen umlaufenden Begrenzungsanschlag 27 (gezeigt in 3) anschlägt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Blattfedergelenke 04, 06 nicht übermäßig ausgelenkt werden. Ein solcher Endanschlag lässt sich aber auch auf andere Weise realisieren.
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Am Grundkörper 07 ist weiterhin ein Funktionsträger 28 befestigt. Am Funktionsträger 28 ist eine erste Dämpferscheibe 29 angebracht, welche einer am Tastelementträger 03 angebrachten. zweiten Dämpferscheibe 31 in einem geringen Abstand gegenübersteht. Wird der Tastelementträger 03 ausgelenkt, so verschiebt sich die zweite Dämpferscheibe 31 parallel gegenüber der ersten Dämpferscheibe 29. Der Abstand zwischen den beiden Dämpferscheiben 29, 31 ändert sich dabei nicht. Zwischen den einander zugewandten Oberflächen der beiden Dämpferscheiben 29, 31 befindet sich eine viskose Flüssigkeit. Somit bilden die beiden Dämpferscheiben 29, 31 mit der viskosen Flüssigkeit einen Dämpfer aus, welcher die Auslenkung des Tastelementträgers 03 dämpft. Die viskose Flüssigkeit weist gute Benetzungseigenschaften auf, sodass es keines Behältnisses oder dergleichen für die Flüssigkeit bedarf. Die aufeinander zugewandten Oberflächen der beiden Dämpferscheiben 29, 31 sind in einem solchen Größenverhältnis ausgeführt, dass sie sich auch bei einer maximalen Auslenkung des Tastelementträgers 03 überdecken.
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3 zeigt eine vertikale Schnittansicht A-A der in 1 gezeigten Konturenmessvorrichtung. Der Schnittverlauf A-A ist in 4 gezeigt. In der vertikalen Schnittansicht A-A sind insbesondere der Gummiring 26 im Bereich unter dem Deckel 23 und der umlaufende Begrenzungsanschlag 27 im Bereich der Durchgangsöffnung 22 gezeigt. An der Unterseite des Deckels 23 ist gegenüber dem Gehäuse 21 ein Labyrinth 32 ausgebildet. Das Labyrinth 32 ist durch konzentrische Ausdrehungen gebildet. Es verlängert die von Außen in das Innere des Gehäuses 21 verlaufenden Wege und verkleinert deren Querschnitt, wodurch das Eindringen von Staub, Spänen, Schmutz, Kühlmittel, Schmiermittel und Feuchtigkeit durch die Durchgangsöffnung 22 in das Gehäuse 21 erschwert ist.
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Weiterhin befindet sich am Gehäuse 21 ein Druckluftanschluss 33 zur Einleitung von gereinigter Druckluft in das Gehäuse 21. Diese Druckluft fungiert als Sperrluft. Sie tritt aus den anderen Öffnungen des Gehäuses 21, insbesondere aus der Durchgangsöffnung 22 wieder aus und verhindert dort ein Eindringen von Verunreinigungen. Um eine Verfälschung des Messergebnisses durch zu starke Luftströmungen im Gehäuse 21 zu verhindern, besitzt der Druckluftanschluss 33 Prelldüsen 34, welche den Druck der einströmenden Druckluft senken und diese verteilen. Die über den Druckluftanschluss 33 zuzuführende Druckluft hat vorzugsweise einen Druck von 0,2 bar.
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4 zeigt eine horizontale Schnittansicht C-C der in 1 gezeigten Konturenmessvorrichtung. Der Schnittverlauf C-C ist in 3 gezeigt. In der horizontalen Schnittansicht C-C ist insbesondere der Funktionsträger 28 gezeigt, an welchem weiterhin eine Federaufhängung 36 zur Aufhängung zweier Schraubenfedern 37 angeordnet ist. Die. Schraubenfedern 37 sind mit dem Tastelementträger 03 über Kopplungsstifte 38 verbunden. Der Tastelementträger 03 ist durch die Schraubenfedern 37 in seine Mittelstellung gedrängt. Wird der Tastelementträger 03 in die Auslenkungsrichtung ausgelenkt, so ist er bestrebt, seine Mittelstellung wieder einzunehmen.
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Im Bereich oberhalb des Grundkörpers 07 ist ein rotierbarer Kurvenring 39 angeordnet. Der rotierbare Kurvenring 39 weist im Bereich eines Motors 41 eine Außenverzahnung auf, in die ein Ritzel 42 des Motors 41 eingreift. Der rotierbare Kurvenring 39 kann mit dem Motor 41 zur Drehung veranlasst werden. Die Rotation des Kurvenringes 39 ist auf einen Rotationswinkel von 90° beschränkt. Die Innenseite des rotierbaren Kurvenringes besitzt eine Kurvenoberfläche 43, welche auf eine Sperre 44 einschließlich eines federnden Druckstückes 46 einwirkt. Die Sperre 44 ist als ein schwenkbarer Anschlag ausgeführt. Die Konturenmessvorrichtung ist in einer Klemmstellung gezeigt, in welcher die Sperre 44 einschließlich des federnden Druckstückes 46 durch die Kurvenoberfläche 43 weitestgehend freigegeben sind, sodass sie jeweils an eines der Blattfedergelenke 04, 06 anschlagen und diese festklemmen. Hierfür sind die Sperre 44 und das federnde Druckstück 46 gegenüberliegend im Winkel von 180° angeordnet. Die durch die Blattfedergelenke 04, 06 gebildete Parallelführung kann in der Klemmstellung nicht ausgelenkt werden. Alternativ zu der gezeigten Anordnung können die Sperre 44 und das federnde Druckstück 46 im Bereich des Tastelementträgers 03 angeordnet sein und gleichfalls auf diesen einwirken, wodurch eine Belastung der beiden Blattfedergelenke 04, 06 in der Klemmstellung vermieden wird.
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Wird der rotierbare Kurvenring 39 mit Hilfe des Motors 41 um 90° gedreht, so werden die Sperre 44 und das federnde Druckstück 46 durch die Kurvenoberfläche 43 nach innen gedrängt, sodass sie von den Blattfedergelenken 04, 06 entfernt werden und diese freigeben. Hierdurch ist eine Freigabestellung erzielt, in welcher die Blattfedergelenke 04, 06 in die Auslenkungsrichtung ausgelenkt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Tastelement
- 02
- Abtastkugel
- 03
- Tastelementträger
- 04
- erstes Blattfedergelenk
- 05
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- 06
- zweites Blattfedergelenk
- 07
- Grundkörper
- 08
- Blattfeder
- 09
- Federträger
- 10
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- 11
- erste Gelenkverbindung
- 12
- zweite Gelenkverbindung
- 13
- dritte Gelenkverbindung
- 14
- vierte Gelenkverbindung
- 15
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- 16
- Sensorhalter
- 17
- Auslenkungssensor
- 18
- Maßstabsträger
- 19
- Maßstab
- 20
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- 21
- Gehäuse
- 22
- Durchgangsöffnung
- 23
- Deckel
- 24
- Übergangsbereich
- 25
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- 26
- Gummiring
- 27
- Begrenzungsanschlag
- 28
- Funktionsträger
- 29
- erste Dämpferscheibe
- 30
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- 31
- zweite Dämpferscheibe
- 32
- Labyrinth
- 33
- Druckluftanschluss
- 34
- Prelldüse
- 35
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- 36
- Federaufhängung
- 37
- Schraubenfedern
- 38
- Kopplungsstifte
- 39
- rotierbarer Kurvenring
- 40
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- 41
- Motor
- 42
- Ritzel
- 43
- Kurvenoberfläche
- 44
- Sperre
- 45
-
- 46
- federndes Druckstück