Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul für einen taktilen Tastkopf eines Koordinatenmessgerätes entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a sensor module for a tactile probe of a coordinate measuring machine according to the preamble of claim 1.
Koordinatenmessgeräte mit einem taktilen Tastkopf, an denen das eingangs beschriebene Sensormodul verwendet wird, werden unter anderem dazu verwendet, um die Objektform eines zu messenden Objekts mit großer Genauigkeit zu vermessen. Beispielsweise wird damit die Objektform von maschinell hergestellten Werkstücken im Rahmen der Qualitätskontrolle überprüft. Für den Messvorgang wird dabei oftmals ein taktiler Tastkopf des Koordinatenmessgerätes über eine geeignete Verschiebemechanik so weit an das Messobjekt herangefahren, bis eine Tastkugel, die am freien Ende eines beweglich gelagerten Taststiftes befestigt ist, einen Messpunkt am Messobjekt berührt. Anschließend kann die Raumkoordinate des angetasteten Messpunktes aus der Stellung des Tastkopfes und aus der gemessenen Lage der Tastkugel relativ zum Tastkopf bestimmt werden. Prinzipiell kann auch der Tastkopf räumlich fest angeordnet sein und das zu vermessende Messobjekt wird auf einem Messtisch verfahren. Ebenso können sowohl das Messobjekt als auch der Tastkopf bewegt werden.Coordinate measuring machines with a tactile probe on which the sensor module described above is used, inter alia, be used to measure the object shape of an object to be measured with great accuracy. For example, the object shape of machined workpieces is checked as part of quality control. For the measurement process, a tactile probe head of the coordinate measuring machine is often moved by a suitable displacement mechanism to the measurement object until a probe ball, which is attached to the free end of a movably mounted stylus, touches a measurement point on the measurement object. Subsequently, the spatial coordinate of the probed measuring point can be determined from the position of the probe and from the measured position of the probe ball relative to the probe. In principle, the probe can be spatially fixed and the measurement object to be measured is moved on a measuring table. Likewise, both the measurement object and the probe can be moved.
Ein Sensormodul für einen taktilen Tastkopf eines Koordinatenmessgerätes, das gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ausgestaltet ist, ist aus der Druckschrift WO 2006/010395 A2 bekannt. Das hierin beschriebene Sensormodul umfasst in einem Ausführungsbeispiel einen Rahmen mit einer quadratischen Außenkontur und einer quadratischen Innenkontur, wobei über zumindest zwei Stege, vorzugsweise vier Stege ein bewegliches Teil mit einer quadratischen Außenkontur gehaltert ist. Dabei ist jeder der Stege mit seinem einen Ende an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt und mit seinem anderen Ende an einer der betreffenden Seite der Außenkontur gegenüberliegenden Seite der Innenkontur befestigt. Die jeweilige Seite der Außenkontur des beweglichen Teils und die Seite der Innenkontur des Rahmens, an der jeweils ein Steg befestigt ist, sind hierbei immer einander zugewandt. Die Breite jedes Steges in dem betreffenden Ausführungsbeispiel ist konstant und entspricht der Seitenlänge der Außenkontur des beweglichen Teils, an der der Steg befestigt ist. Insofern ist jeder der Stege an der Seite der Innenkontur in einem Bereich der jeweiligen Seite befestigt, der der Projektion der betreffenden Seite der Außenkontur des beweglichen Teils auf die jeweils zugewandte Seite der Innenkontur des Rahmens entspricht. Dieser Bereich wird im Folgenden als Projektionsbereich bezeichnet. An dem beweglichen Teil ist der Taststift mit einer Tastkugel angeordnet. Berührt die Tastkugel das zu vermessende Objekt wird der im Wesentlichen starre Taststift ausgelenkt und hierdurch die Lage des beweglichen Teils verändert. Eine Auslenkung der Tastkugel in X- und Y-Richtung, also in Richtung der Ebene, die durch den Rahmen definiert ist, führt zu einer Rotation des beweglichen Teils. Eine Auslenkung der Tastkugel in Z-Richtung, also in Richtung des Taststiftes führt zu einer Translation des beweglichen Teils in einer Richtung senkrecht zur besagten Ebene, die durch den Rahmen definiert ist. Um diese Bewegungen des beweglichen Teils zu ermöglichen, sind in jedem Steg zwei materialschwache Stegbereiche vorgesehen.A sensor module for a tactile probe of a coordinate measuring machine, which is designed according to the preamble of claim 1, is known from the document WO 2006/010395 A2 known. The sensor module described herein comprises in one embodiment, a frame with a square outer contour and a square inner contour, wherein on at least two webs, preferably four webs, a movable part is supported with a square outer contour. In this case, each of the webs is fastened with its one end to one side of the outer contour of the movable part and secured with its other end to one of the respective side of the outer contour opposite side of the inner contour. The respective side of the outer contour of the movable part and the side of the inner contour of the frame, on each of which a web is attached, are always facing each other. The width of each web in the relevant embodiment is constant and corresponds to the side length of the outer contour of the movable part to which the web is attached. In this respect, each of the webs is attached to the side of the inner contour in a region of the respective side, which corresponds to the projection of the respective side of the outer contour of the movable part on the respectively facing side of the inner contour of the frame. This area is referred to below as the projection area. At the movable part of the stylus is arranged with a Tastkugel. If the stylus touches the object to be measured, the essentially rigid stylus is deflected, thereby changing the position of the moveable part. A deflection of the probe ball in the X and Y direction, ie in the direction of the plane defined by the frame, leads to a rotation of the movable part. A deflection of the probe ball in the Z direction, ie in the direction of the stylus leads to a translation of the movable part in a direction perpendicular to said plane, which is defined by the frame. To enable these movements of the movable part, two web-weak web areas are provided in each web.
Die bewegliche Lagerung des Taststiftes gegenüber dem Rahmen mit Hilfe des beweglichen Teils und den Stegen führt bereits zu einem Sensormodul, mit dem sowohl eine Auslenkung der Tastkugel in X- und Y-Richtung, wie auch in Z-Richtung möglich ist. Allerdings ist die Steifigkeit des Sensormoduls bei Auslenkungen der Tastkugel in X- und Y-Richtung geringer, als in Z-Richtung. Insbesondere bei kontinuierlich abtastenden Messvorgängen, bei denen die Tastkugel in Kontakt mit einem Messobjekt geführt wird, ist es aufgrund der höheren Steifigkeit in Z-Richtung immer noch schwierig, die jeweils exakte Auslenkung in Z-Richtung zu bestimmen. Daher ist eine weitere Angleichung der Steifigkeiten in den drei Raumrichtungen wünschenswert.The movable mounting of the stylus relative to the frame by means of the movable part and the webs already leads to a sensor module with which both a deflection of the probe ball in the X and Y directions, as well as in the Z direction is possible. However, the stiffness of the sensor module in deflections of the probe ball in the X and Y direction is less than in the Z direction. Particularly in the case of continuously scanning measuring processes in which the probe ball is brought into contact with a measurement object, it is still difficult to determine the respectively exact deflection in the Z direction due to the higher rigidity in the Z direction. Therefore, a further approximation of the stiffnesses in the three spatial directions is desirable.
Die Druckschrift DE 10 2005 037 160 A1 beschreibt unter anderem eine Tastkopfmechanik für einen taktilen Tastkopf eines Koordinatenmessgeräts, bei dem ein bewegliches Teil, an dem ein Taststift mit Tastkugel befestigt ist, über vier Stege an einem runden Rahmen befestigt ist. Die Stege weisen hierbei jeweils drei materialgeschwächte Stegbereiche auf, wobei sich jeweils zwei dieser drei materialgeschwächten Stegbereiche mit den entsprechenden materialgeschwächten Stegbereichen der anderen Stege in einer Ebene (X-Y-Ebene) befinden. Es befinden sich also acht der insgesamt 12 materialgeschwächten Stegbereiche in einer gemeinsamen Ebene (X-Y-Ebene). Diese materialgeschwächten Stegbereiche sind damit ähnlich wie in dem Sensormodul der Druckschrift WO 2006/010395 A2 angeordnet, und erlauben damit eine gleichartige Auslenkung der Tastkugel. Zusätzlich weist jeder der vier Stege im Bereich des beweglichen Teils einen dritten materialgeschwächten Stegbereich auf, der außerhalb der besagten Ebene liegt. Hierdurch wird die Steifigkeit in Taststiftlängsrichtung (Z-Richtung) reduziert. Hierdurch kann damit prinzipiell eine Angleichung der Steifigkeiten in den drei Messrichtungen X-, Y- und Z-Richtung erreicht werden. Allerdings erfordert die Herstellung einer derartigen Tastkopfmechanik, dass materialgeschwächte Stegbereiche hergestellt werden müssen, die in unterschiedlichen Ebenen liegen. Dies führt zu einer Erhöhung der Dicke der Tastkopfmechanik in Richtung der Taststiftlängsachse. Außerdem scheiden als Herstellungsverfahren von vornherein Verfahren aus, die nur eine Herstellung von materialgeschwächten Stegbereichen in einer Ebene erlauben, wie beispielsweise das Ausätzen aus einem Halbleitermaterial.The publication DE 10 2005 037 160 A1 describes inter alia a probe mechanism for a tactile probe of a coordinate measuring machine, in which a movable part to which a stylus is attached with stylus, is attached via four webs on a round frame. In this case, the webs each have three material-weakened web regions, wherein in each case two of these three material-weakened web regions with the corresponding material-weakened web regions of the other webs are located in one plane (XY plane). Thus, eight of the total of 12 material-weakened land areas are located in a common plane (XY plane). These material-weakened web areas are thus similar to those in the sensor module of the document WO 2006/010395 A2 arranged, and thus allow a similar deflection of the probe ball. In addition, each of the four webs in the region of the movable part has a third material-weakened web region which lies outside the said plane. As a result, the rigidity in Taststiftlängsrichtung (Z direction) is reduced. As a result, in principle an alignment of the stiffnesses in the three measuring directions X, Y and Z direction can be achieved. However, the production of such a probe mechanism requires that material-weakened web areas must be produced which lie in different planes. This leads to an increase in the thickness of the probe mechanism in the direction of the Taststiftlängsachse. In addition, divorce as Manufacturing process from the outset methods that allow only a production of material-weakened land areas in a plane, such as the etching of a semiconductor material.
Ausgehend von diesem Stand der Technik soll die Erfindung die Aufgabe lösen, ein Sensormodul der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem auf einfache Art und Weise die Steifigkeit des Sensormoduls in allen drei Raumrichtungen weiter angeglichen ist, um ein isotroperes Antastverhalten in der X-, Y- und Z-Richtung zu erhalten. Based on this prior art, the invention is to solve the problem of specifying a sensor module of the type mentioned in which in a simple manner, the rigidity of the sensor module in all three spatial directions is further aligned to an isotropic probing behavior in the X, Y - and Z direction to get.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sensormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a sensor module with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß gilt für jeden Steg, dass sich jeder der Stege entlang zumindest einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt ist, an der der jeweilige Steg befestigt ist.According to the invention, for each web, each of the webs extends along at least one side of the outer contour of the movable part, which faces away from the side of the inner contour of the frame to which the respective web is fastened.
Der Begriff „einander zugewandt“ wird im Zusammenhang mit dieser Anmeldung so verwendet, dass eine betrachtete Seite der Außenkontur des beweglichen Teils einer Seite der Innenkontur des Rahmens unmittelbar gegenübersteht. Die betrachtete Seite der Außenkontur des beweglichen Teils, und die dieser Seite zugewandte Seite der Innenkontur des Rahmens sind außerdem parallel zueinander. Der Begriff „abgewandt“ wird im Zusammenhang mit dieser Anmeldung für die drei restlichen Seiten der Innenkontur des Rahmens verwendet, die einer betrachteten Seite der Außenkontur des beweglichen Teils nicht „zugewandt“ sind.The term "facing each other" is used in the context of this application so that a viewed side of the outer contour of the movable part of a side of the inner contour of the frame directly opposite. The considered side of the outer contour of the movable part, and the side facing this side of the inner contour of the frame are also parallel to each other. The term "averted" is used in the context of this application for the three remaining sides of the inner contour of the frame, which are not "facing" a contemplated side of the outer contour of the movable part.
Hierdurch ergeben sich gegenüber den Lösungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind erhebliche Vorteile. This results in respect to the solutions, as they are known from the prior art, considerable advantages.
Im Sensormodul der Druckschrift WO 2006/010395 A2 , in dem jeder Steg an einander zugewandten Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils und der Innenkontur des Rahmens befestigt ist, ist die maximal mögliche Steglänge auf den Abstand zwischen der Seite der Außenkontur und der dieser Seite zugewandten Seite der Innenkontur beschränkt. Im Gegensatz hierzu kann die maximal mögliche Steglänge deutlich erhöht werden, indem erfindungsgemäß jeder der Stege entlang zumindest einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt ist, an der der jeweilige Steg befestigt ist. Durch die erhöhte Steglänge ergibt sich aber eine Verringerung der Steifigkeit der Stege in Z-Richtung.In the sensor module of the document WO 2006/010395 A2 in which each web is fastened on mutually facing sides of the outer contour of the movable part and the inner contour of the frame, the maximum possible web length is limited to the distance between the side of the outer contour and the side of the inner contour facing this side. In contrast, the maximum possible web length can be significantly increased by according to the invention extends each of the webs along at least one side of the outer contour of the movable part, which faces away from the side of the inner contour of the frame to which the respective web is attached. Due to the increased web length but results in a reduction of the stiffness of the webs in the Z direction.
Der Rahmen selber weist keine materialschwachen Stegbereiche auf. Hierdurch ist die Steifigkeit des „Rahmens“ gegenüber Verbiegungen deutlich höher, als die Steifigkeit der Stege, die durch die materialschwachen Stegbereiche gezielt so ausgestaltet sind, dass Kräfte auf den Taststift und damit auf das bewegliche Bauteil zu Verbiegungen der Stege im Bereich der materialschwachen Bereiche führt. Insoweit handelt es sich relativ zu der Biegsamkeit der Stege, die durch die materialschwachen Stegbereiche erzeugt wird, um einen vergleichsweise steifen Rahmen. The frame itself has no material-weak web areas. As a result, the rigidity of the "frame" against bending is significantly higher than the rigidity of the webs, which are deliberately designed by the weak web portions so that forces on the stylus and thus on the movable component leads to bending of the webs in the area of low-material areas , In that regard, it is relative to the flexibility of the webs, which is generated by the weak web portions, a relatively stiff frame.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch eine einfache Änderung der Geometrie des Sensormoduls dessen messtechnische Eigenschaften erheblich verbessert werden können, wobei die Herstellung beispielsweise mit einem Ätzverfahren aus einem Halbleitermaterial im Wesentlichen unverändert bleibt. Insbesondere wird, ohne eine Vergrößerung der Außengeometrie des Rahmens vornehmen zu müssen, die Steifigkeit des Sensormoduls in allen drei Raumrichtungen weiter angeglichen.Another advantage of the invention is that its metrological properties can be significantly improved by a simple change in the geometry of the sensor module, wherein the production remains substantially unchanged, for example, with an etching of a semiconductor material. In particular, without having to increase the external geometry of the frame, the rigidity of the sensor module is further adjusted in all three spatial directions.
Hinsichtlich der Geometrie des Sensormoduls ist zu bemerken, dass sich insbesondere dann ein besonders isotropes Antastverhalten in allen drei Raumrichtungen x, y und z ergibt, wenn vier Stege verwendet werden, die alle gleich dimensioniert sind und wenn die Außenkontur des beweglichen Teils und die Innenkontur des Rahmens jeweils quadratisch sind, weil dann insbesondere das Antastverhalten in X- und Y-Richtung, also in Richtung der besagten Ebene, die durch den Rahmen definiert ist, gleich ist. Trotzdem kann natürlich anstelle einer quadratischen Außenkontur des beweglichen Teils eine rechteckige Außenkontur verwendet werden oder anstelle einer quadratischen Innenkontur des Rahmens auch eine rechteckige Innenkontur des Rahmens verwendet werden, oder anstelle von vier Stegen auch nur zwei Stege verwendet werden, wenn dies gewünscht ist. With regard to the geometry of the sensor module is to be noted that in particular results in a particularly isotropic probing behavior in all three spatial directions x, y and z when four webs are used, which are all the same size and if the outer contour of the movable part and the inner contour of the Frame are each square, because in particular the probing behavior in the X and Y direction, ie in the direction of the said plane, which is defined by the frame is the same. Nevertheless, of course, instead of a square outer contour of the movable part, a rectangular outer contour can be used or a rectangular inner contour of the frame can be used instead of a square inner contour of the frame, or instead of four webs only two webs are used, if desired.
Vorteilhaft kann der Rahmen eine konstante Breite haben, wobei dann auch die Außenkontur des Rahmens rechteckig ist, wenn die Innenkontur des Rahmens auch rechteckig ist oder die Außenkontur des Rahmens quadratisch ist, wenn auch die Innenkontur des Rahmens quadratisch ist. Natürlich muss die Breite des Rahmens aber nicht konstant sein. Die Außenkontur des Rahmens könnte also beispielsweise quadratisch sein und seine Innenkontur rechteckig.Advantageously, the frame may have a constant width, wherein then the outer contour of the frame is rectangular, if the inner contour of the frame is also rectangular or the outer contour of the frame is square, although the inner contour of the frame is square. Of course, the width of the frame does not have to be constant. The outer contour of the frame could thus be square, for example, and its inner contour rectangular.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Gegenstand der Unteransprüche. Damit sich jeder der Stege entlang zumindest einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt ist, an der der jeweilige Steg befestigt ist, sollte jeder Steg seitlich so an der betreffenden Seite der Innenkontur befestigt sein, dass dieser unmittelbar an der betreffenden abgewandten Seite der Außenkontur vorbeigeführt werden kann. Anders als in der Druckschrift WO 2006/010395 A2 , in der die Stege jeweils im auf der Seite der Innenkontur des Rahmens festgelegten Projektionsabschnitt befestigt sind, der sich jeweils durch Projektion jeder Seite der Außenkontur des beweglichen Teils auf die jeweils zugewandte Seite der Innenkontur des Rahmens auf der zugeordneten Seite der Innenkontur ergibt, sollten die Stege gemäß der vorliegenden Erfindung gerade außerhalb dieses Projektionsabschnittes an der Seite der Innenkontur befestigt sein. Jeder der Stege sollte also in einem Befestigungsbereich an einer Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt sein, der außerhalb des Projektionsabschnittes liegt. Als Befestigungsbereich wird im Zusammenhang mit dieser Anmeldung der Bereich der Seite der Innenkontur des Rahmens verstanden, in dem der jeweilige Steg an der Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt ist. Besonders vorteilhaft wird man einen Befestigungsbereich wählen, der sich bis nahe der Ecke erstreckt, die zwischen der Seite der Innenkontur des Rahmens, an der der jeweilige Steg befestigt ist und einer hieran angrenzenden weiteren Seite der Innenkontur des Rahmens gebildet wird.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. So that each of the webs extends along at least one side of the outer contour of the movable part, which faces away from the side of the inner contour of the frame to which the respective web is attached, each web should be laterally attached to the relevant side of the inner contour, that this directly on the respective opposite side of the outer contour can be passed. Unlike in the publication WO 2006/010395 A2 in which the webs are fastened respectively in the projection section defined on the side of the inner contour of the frame, which results in each case by projection of each side of the outer contour of the movable part on the respectively facing side of the inner contour of the frame on the associated side of the inner contour, should Webs are attached according to the present invention just outside this projection section on the side of the inner contour. Each of the webs should therefore be fastened in a fastening region on one side of the inner contour of the frame, which lies outside the projection section. As attachment area is understood in the context of this application, the area of the side of the inner contour of the frame, in which the respective web is fixed to the side of the inner contour of the frame. It is particularly advantageous to choose a fastening region which extends to near the corner which is formed between the side of the inner contour of the frame to which the respective web is fastened and a further adjacent side of the inner contour of the frame.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind der erste materialschwache Stegbereich und der zweite materialschwache Stegbereich der Stege jeweils parallel zueinander ausgerichtet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei einer Auslenkung des Taststiftes in beiden materialschwachen Bereichen des jeweiligen Steges dieselben Spannungen auftreten.According to a particularly preferred embodiment variant, the first material-weak web region and the second material-weak web region of the webs are each aligned parallel to one another. This has the particular advantage that the same stresses occur in a deflection of the stylus in both weak areas of the respective web.
Im gerade beschriebenen Fall dient die Erhöhung der Steglänge dazu, um den Abstand zwischen dem ersten materialschwachen Stegbereich und dem zweiten materialschwachen Stegbereich eines Steges in Richtung lotrecht zur Seite der Innenkontur, an der der jeweilige Steg befestigt ist größer zu wählen, als der Abstand in derselben lotrechten Richtung zwischen der Seite der Innenkontur, an der der Steg befestigt ist, und der dieser Seite zugewandten Seite der Außenkontur des beweglichen Teils. Dies vergrößert nämlich den Hebelarm, zwischen den beiden materialschwachen Stegbereichen, was zu einer Verringerung der Steifigkeit des beweglichen Teils in Z-Richtung, also in Richtung der Taststiftlängsachse führt.In the case just described, the increase of the web length is used to select the distance between the first weak web portion and the second weak web portion of a web in the direction perpendicular to the side of the inner contour to which the respective web is attached to be greater than the distance in the same perpendicular direction between the side of the inner contour to which the web is fixed, and the side facing the side of the outer contour of the movable part. This increases namely the lever arm, between the two weak web portions, which leads to a reduction in the rigidity of the movable part in the Z direction, ie in the direction of Taststiftlängsachse.
In einer ersten Ausführungsvariante, bei der der erste materialschwache Stegbereich und der zweite materialschwache Stegbereich der Stege jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind, erstreckt sich jeder der Stege abschnittsweise entlang genau einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt ist, an der der jeweilige Steg befestigt ist, wobei an der besagten Seite des beweglichen Teils, entlang der sich der betreffende Steg erstreckt, der Steg gleichfalls befestigt ist. Dazu weist jeder der Stege neben dem ersten und dem zweiten materialschwachen Stegbereich und dem dazwischenliegenden ersten materialstarken Stegbereich zusätzlich zumindest einen zweiten materialstarken Stegbereich auf, der sich an den zweiten materialschwachen Stegbereich anschließt, wobei dieser zweite materialstarke Stegbereich dann als Halter dient und an der betreffenden Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses ersten Ausführungsbeispiels ist damit dann ein erster materialschwacher Stegbereich zur beweglichen Halterung des Stegs unmittelbar an einer Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt. An den ersten materialschwachen Stegbereich schließt sich dann der erste materialstarke Stegbereich an, auf den der zweite materialschwache Stegbereich folgt, wobei sich hieran der zweite materialstarke Stegbereich anschließt, der als Halter an der Seite der Außenkontur des beweglichen Teils angeordnet ist. Wie oben bereits ausgeführt, sollte zur Verringerung der Steifigkeit des Sensormoduls in Z-Richtung der erste materialstarke Stegbereich eine möglichst große Länge aufweisen, um den Abstand zwischen dem ersten materialschwachen Stegbereich und dem zweiten materialschwachen Stegbereich jedes Steges zu maximieren. Das gelingt, indem einerseits der erste materialschwache Stegbereich direkt an der Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt ist und andererseits der zweite materialstarke Stegbereich des jeweiligen Steges, der als Halter an der betreffenden Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist, möglichst schmal ausfällt und so weit wie möglich beabstandet von der Seite der Innenkontur des Rahmens angeordnet ist, an der der betreffende Steg befestigt ist. In a first embodiment, in which the first material-weak web region and the second material-weak web region of the webs are aligned parallel to one another, each of the webs extends in sections along exactly one side of the outer contour of the movable part, which faces away from the side of the inner contour of the frame, to which the respective web is attached, wherein on the said side of the movable part, along which extends the web in question, the web is also fixed. For this purpose, each of the webs in addition to the first and the second weak web portion and the intermediate first material thick web area additionally at least a second material thick web area, which adjoins the second weak web area, this second thick web area then serves as a holder and on the relevant page the outer contour of the movable part is fixed. In a preferred embodiment of this first exemplary embodiment, a first material-weak web region for the movable mounting of the web is then fastened directly to one side of the inner contour of the frame. The first material-rich web region then adjoins the first material-weak web region, followed by the second material-weak web region, which is adjoined by the second material-rich web region, which is arranged as a holder on the side of the outer contour of the movable part. As already explained above, in order to reduce the rigidity of the sensor module in the Z direction, the first material-rich web region should have the largest possible length in order to maximize the distance between the first material-weak web region and the second material-weak web region of each web. This is achieved by the one hand, the first weak web portion is attached directly to the side of the inner contour of the frame and on the other hand, the second material-strong web portion of the respective web, which is attached as a holder on the respective side of the outer contour of the movable part, as narrow as possible and so far as possible spaced from the side of the inner contour of the frame is arranged, to which the respective web is attached.
In dieser ersten beispielhaften Ausführungsform des Sensormoduls stehen damit die Seite der Innenkontur des Rahmens, an der der Steg befestigt ist und die Seite der Außenkontur des beweglichen Teils, an der der Steg befestigt ist, senkrecht aufeinander. Die Seite der Außenkontur des beweglichen Teils, an der der Steg befestigt ist, und die Seite der Innenkontur des Rahmens, an der der Steg befestigt ist, sind also einander abgewandt. Die Breite jedes Steges kann vorzugsweise der Gesamten zur Verfügung stehenden Breite zwischen dem besagten Rand des Projektionsabschnittes und der Ecke der Innenkontur des Rahmens ausnutzen.In this first exemplary embodiment of the sensor module are thus the side of the inner contour of the frame to which the web is fixed and the side of the outer contour of the movable part, on which the web is fixed, perpendicular to each other. The side of the outer contour of the movable part, to which the web is fixed, and the side of the inner contour of the frame, to which the web is attached, are thus facing away from each other. The width of each ridge may preferably take advantage of the total available width between said edge of the projection section and the corner of the inner contour of the frame.
In einer zweiten verbesserten Ausführungsform, bei der der erste materialschwache Stegbereich und der zweite materialschwache Stegbereich jedes Steges parallel zueinander ausgerichtet sind, erstreckt sich jeder der Stege entlang genau zwei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt sind, an der der jeweilige Steg befestigt ist. Bei der besagten zweiten Ausführungsform ist die Kontur der Stege im Wesentlichen L-förmig, wobei zwei besonders geeignete Varianten der Stege möglich sind. In a second improved embodiment, in which the first material-weak web region and the second material-weak web region of each web are aligned parallel to one another, each of the webs extends along exactly two sides of the outer contour of the movable part, which faces away from the side of the inner contour of the frame the respective web is attached. In the said second embodiment, the contour of the Webs substantially L-shaped, with two particularly suitable variants of the webs are possible.
In einer ersten Variante weist der Steg nur einen einzigen materialstarken Stegbereich auf, wobei dieser einen ersten Arm umfasst, an dessen Ende ein zweiter Arm angeordnet ist, der senkrecht auf den ersten Arm steht, wobei das dem zweiten Arm abgewandte Ende des ersten Armes über den ersten materialschwachen Stegbereich an einer Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt ist und der zweite Arm über den zweiten materialschwachen Stegbereich an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist.In a first variant, the web has only one material-thick web area, wherein this comprises a first arm, at the end of a second arm is disposed which is perpendicular to the first arm, wherein the end remote from the second arm of the first arm on the first weak web portion is fixed to one side of the inner contour of the frame and the second arm is attached via the second weak web portion on one side of the outer contour of the movable part.
In einer zweiten Variante der besagten Ausführungsform umfasst jeder der Stege neben dem ersten materialstarken Stegbereich zusätzlich einen zweiten materialstarken Stegbereich, wobei sowohl der erste materialstarke Stegbereich als auch der zweite materialstarke Stegbereich jeweils einen Arm bilden. Diese beiden Arme stehen hierbei senkrecht zueinander. Ein erstes Ende des ersten Arms ist hierbei über den ersten materialschwachen Stegbereich an einer Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt. Das andere Ende des ersten Arms ist über den zweiten materialschwachen Stegbereich am zweiten Arm befestigt, wobei der zweite Arm außerdem an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist.In a second variant of the said embodiment, each of the webs additionally comprises, in addition to the first material-thick web region, a second material-rich web region, wherein both the first material-strong web region and the second material-strong web region each form an arm. These two arms are perpendicular to each other. A first end of the first arm is fastened here on one side of the inner contour of the frame via the first material-weak web region. The other end of the first arm is attached to the second arm via the second weak web portion, and the second arm is also attached to one side of the outer contour of the movable member.
In dieser Ausführungsform eines Sensormoduls sind für jeden Steg die Seite der Innenkontur des Rahmens, an der der Steg befestigt ist, und die Seite der Außenkontur des beweglichen Teils, an der der Steg befestigt ist, parallel zueinander ausgerichtet, wobei diese beiden Seiten einander abgewandt sind. Es handelt sich also von der Seite der Innenkontur des Rahmens aus gesehen, an der der Steg befestigt ist, bei der Seite der Außenkontur des beweglichen Teils, an der das andere Ende des Steges befestigt ist, um die weiter entfernte Seite des beweglichen Teils, die parallel zur Seite der Innenkontur des Rahmens ausgerichtet ist. Bei der besagten L-förmigen Ausgestaltung der Stege sind diese ebenfalls asymmetrisch innerhalb des Rahmens des Sensormoduls befestigt, wobei die Befestigungsbereiche sich ebenfalls bis nahe der jeweiligen Ecke erstrecken. Allerdings kann bei dieser Variante, sofern vier Stege verwendet werden sollen, nicht mehr der gesamte Bereich vom Rand des Projektionsabschnittes bis nahe der Ecke für den Steg genutzt werden, da dieser Bereich durch einen benachbarten Steg eingeschränkt wird. Andererseits verlängert sich aber die Gesamtlänge jedes der vorzugsweise vier Stege gegenüber der im Wesentlichen kreuzförmigen Anordnung der Stege im Stand der Technik. Weiterhin wird gegenüber der ersten Ausführungsform eine weitere Steigerung der Steglänge um bis zu 20% bei Aufrechterhaltung der Biegesteifigkeit erhalten, da die Stege in ihrer Längserstreckung beziehungsweise mit ihrem langen Schenkel vom Rahmen bis zum gegenüberliegenden Rand des beweglichen Teils verlaufen. Die Breite der Stege entspricht im Wesentlichen dem Stand der Technik, also beispielsweise 1mm oder etwas mehr, um die mechanischen Eigenschaften des Sensormoduls weiter zu verbessern. Somit wird in Z-Richtung eine weichere Struktur erhalten, ohne beispielsweise die materialschwachen Stegbereiche der Stege durch Löcher oder Ausnehmungen zu schwächen. Aufgrund dieser L-förmigen Ausgestaltung der Stege ist es möglich, in allen drei Raumrichtungen nahezu die gleiche Steifigkeit zu erzielen, um hierdurch ein isotropes Messverhalten zu erhalten. Dabei umgreift ein L-förmiger Steg das mittige bewegliche Teil zumindest teilweise. Insbesondere können auch wesentlich längere Taststifte eingesetzt werden, die in sich für eine Verbiegung quer zu ihrer Längsachse anfälliger sind.In this embodiment, a sensor module for each web, the side of the inner contour of the frame to which the web is fixed, and the side of the outer contour of the movable part to which the web is attached, aligned parallel to each other, these two sides facing away from each other , It is thus seen from the side of the inner contour of the frame, on which the web is fixed, at the side of the outer contour of the movable part, to which the other end of the web is attached to the farther side of the movable part, the is aligned parallel to the side of the inner contour of the frame. In the said L-shaped configuration of the webs, these are also secured asymmetrically within the frame of the sensor module, wherein the mounting portions also extend to near the respective corner. However, in this variant, if four webs are to be used, not the entire area from the edge of the projection section to near the corner for the web can be used, since this area is restricted by an adjacent web. On the other hand, however, the overall length of each of the preferably four webs is lengthened compared to the substantially cross-shaped arrangement of the webs in the prior art. Furthermore, compared to the first embodiment, a further increase of the web length is obtained by up to 20% while maintaining the flexural rigidity, since the webs extend in their longitudinal extent or with their long leg from the frame to the opposite edge of the movable part. The width of the webs essentially corresponds to the state of the art, for example, 1 mm or a little more, in order to further improve the mechanical properties of the sensor module. Thus, a softer structure is obtained in the Z direction, without weakening, for example, the material-weak web areas of the webs through holes or recesses. Due to this L-shaped configuration of the webs, it is possible to achieve almost the same rigidity in all three spatial directions, thereby obtaining an isotropic measurement behavior. In this case, an L-shaped web at least partially surrounds the central moving part. In particular, it is also possible to use substantially longer styli, which are more susceptible to bending transversely to their longitudinal axis.
Die Biegesteifigkeit des Sensormoduls gegen Auslenkung des beweglichen Teils in Z-Richtung wird von einer Steifigkeit SZ bestimmt und eine Torsionssteifigkeit des beweglichen Teils gegen eine Verkippung aus der X/Y-Ebene von einer Steifigkeit Sα. Hierfür muss für eine im Wesentlichen isotrope Steifigkeit SZ möglichst niedrig und Sα möglichst hoch sein. Dabei hängen die jeweiligen Steifigkeiten sowohl von der Steglänge als auch der Stegbreite ab. Wird die Stegbreite erhöht so nimmt Sα stärker zu als SZ. Wird die Steglänge vergrößert so bleibt Sα im Wesentlichen konstant während SZ abnimmt. Bei üblichen Abmessungen des Rahmens mit 6,5mm Seitenlänge hat sich bei der L-förmigen Ausgestaltung ergeben, dass die Steglängen gegenüber dem Stand der Technik von 1,75mm auf ca. 2,85mm gesteigert werden konnten wohingegen die Stegbreiten beispielsweise von 1mm im Stand der Technik auf bis zu 1,55mm bei der ersten Ausführungsform erhöht wurden. Aufgrund des noch besser angepassten Auslenkverhaltens in den drei Raumrichtungen ermöglicht das neue Sensormodul eine einfachere und genauere Durchführung insbesondere von kontinuierlich abtastenden Messvorgängen.The bending stiffness of the sensor module against deflection of the movable part in the Z direction is determined by a stiffness S Z and a torsional rigidity of the movable part against tilting from the X / Y plane by a stiffness S α . For this purpose, for a substantially isotropic stiffness S Z must be as low as possible and S α as high as possible. The respective stiffness depends on both the web length and the web width. If the web width is increased, S α increases more than S Z. If the web length is increased, S α remains substantially constant while S Z decreases. In usual dimensions of the frame with 6.5mm side length has been found in the L-shaped configuration that the web lengths over the prior art of 1.75mm could be increased to about 2.85mm whereas the web widths, for example, of 1mm in the state of Technique up to 1.55mm in the first embodiment were increased. Due to the even better adapted deflection behavior in the three spatial directions, the new sensor module enables a simpler and more accurate implementation, in particular of continuously scanning measuring processes.
Es gibt ferner auch Ausführungsformen, bei denen die Steifigkeit in Z-Richtung nicht dadurch vergrößert wird, indem der wirksame Hebelarm zwischen dem ersten und dem zweiten materialschwachen Stegbereich vergrößert wird, sondern indem die Gesamtlänge des ersten materialstarken Stegbereiches so stark vergrößert wird, dass bei einer Auslenkung des beweglichen Teils nicht nur der erste materialschwache Stegbereich und der zweite materialschwache Stegbereich Verformungen unterliegt, sondern dass insbesondere auch der erste materialstarke Stegbereich elastisch verformt wird. In solch einem Fall wird allerdings das erforderliche mathematische Modell, mit dem aus den über Sensorelemente gemessenen Verformungen des ersten materialschwachen Bereiches und des zweiten materialschwachen Bereiches der Stege die tatsächliche Auslenkung des Taststiftes in X-, Y- und Z-Richtung ermittelt werden kann, aufwändiger. There are also embodiments in which the stiffness in the Z direction is not increased by the effective lever arm between the first and the second weak web portion is increased, but by the total length of the first material thick web area is increased so much that at a Deflection of the movable part not only the first weak web portion and the second weak web portion is subject to deformation, but that in particular the first material-strong web portion is elastically deformed. In such a case, however, the required mathematical model, with the measured from sensor elements deformations of the first material weak area and the second weak area of the webs, the actual deflection of the stylus in the X, Y and Z direction can be determined, consuming.
Derartige Ausführungsformen ergeben sich, wenn sich jeder Steg mindestens entlang von allen drei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt sind, an der der jeweilige Steg befestigt ist. Natürlich umfasst das auch alle Fälle, in denen sich jeder der Stege entlang von allen vier Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt.Such embodiments are obtained when each web extends at least along all three sides of the outer contour of the movable part, which are remote from the side of the inner contour of the frame to which the respective web is attached. Of course, this also includes all cases in which each of the webs extends along all four sides of the outer contour of the movable part.
Bei derartigen Ausführungsformen können die Stege dann auch so ausgebildet sein, dass der erste materialschwache Stegbereich und der zweite materialschwache Stegbereich jeweils senkrecht zueinander ausgerichtet sind.In such embodiments, the webs can then also be designed so that the first weak web portion and the second weak web portion are each aligned perpendicular to each other.
Eine Möglichkeit für ein solches Sensormodul, bei dem sich jeder der Stege genau entlang von drei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt sind, an der der jeweilige Steg befestigt ist, sieht wie folgt aus. Der erste materialstarke Stegbereich umfasst in diesem Falle einen ersten Arm, an dessen Ende ein zweiter Arm angeordnet ist, der senkrecht auf den ersten Arm steht, wobei am Ende des zweiten Arms ein dritter Arm angeordnet ist, der wiederum senkrecht auf den zweiten Arm steht. Das dem zweiten Arm abgewandte Ende des ersten Arms ist über den ersten materialschwachen Stegbereich an einer Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt. Weiterhin ist der dritte Arm über den besagten zweiten materialschwachen Stegbereich entweder an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt oder an einem zweiten materialstarken Stegbereich befestigt, wobei dieser besagte zweite materialstarke Stegbereich dann an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist.One possibility for such a sensor module, in which each of the webs extends exactly along three sides of the outer contour of the movable part, which faces away from the side of the inner contour of the frame to which the respective web is attached, looks as follows. The first material-rich land area in this case comprises a first arm, at the end of which a second arm is arranged, which is perpendicular to the first arm, wherein at the end of the second arm, a third arm is disposed, which in turn is perpendicular to the second arm. The second arm remote from the end of the first arm is attached via the first low-material web portion on one side of the inner contour of the frame. Furthermore, the third arm is either fixed on one side of the outer contour of the movable part via the second material-weak web region or fastened on a second material-rich web region, said second material-strong web region then being fastened to one side of the outer contour of the movable part.
Eine Ausführungsform für ein solches Sensormodul, bei dem sich jeder der Stege genau entlang von allen vier Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt, sieht wie folgt aus. Der erste materialstarke Stegbereich umfasst hierbei einen ersten Arm, an dessen Ende ein zweiter Arm angeordnet ist, der senkrecht auf den ersten Arm steht, wobei am Ende des zweiten Arms ein dritter Arm angeordnet ist, der wiederum senkrecht auf den zweiten Arm steht, wobei am Ende des dritten Arms ein vierter Arm angeordnet ist, der wiederum senkrecht auf den dritten Arm steht, wobei das dem zweiten Arm abgewandte Ende des ersten Arms über den ersten materialschwachen Stegbereich an einer Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt ist und der vierte Arm über den besagten zweiten materialschwachen Stegbereich entweder an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist oder an einem zweiten materialstarken Stegbereich befestigt ist, wobei dieser besagte zweite materialstarke Stegbereich dann an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist.An embodiment of such a sensor module, in which each of the webs extends exactly along all four sides of the outer contour of the movable part, is as follows. The first material-rich land area in this case comprises a first arm, at the end of a second arm is perpendicular to the first arm, wherein at the end of the second arm, a third arm is disposed, which in turn is perpendicular to the second arm, wherein the A fourth arm, which in turn is perpendicular to the third arm, is disposed at the end of the third arm, the end of the first arm facing away from the second arm being attached to one side of the inner contour of the frame via the first weak web portion and the fourth arm being secured over the first arm second weak web portion is either attached to one side of the outer contour of the movable part or is attached to a second thick material web portion, said second high-strength web portion is then attached to one side of the outer contour of the movable part.
Die beiden letztgenannten Ausführungsformen können sogar noch um weitere Arme ergänzt werden, sodass sich hieraus eine spiralartige Form ergibt, bei der jeder der Stege sich nicht nur genau einmal entlang von allen vier Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils erstreckt, sondern an einzelnen oder allen Seiten mehrfach. In diesem Fall weist der materialstarke Stegbereich fünf oder mehr Arme auf, die zu einer spiralartigen Form verbunden sind, wobei dazu die Enden von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Armen so miteinander verbunden sind, dass diese Arme senkrecht aufeinander stehen, wobei das äußere Ende der spiralartigen Form, das durch das Ende eines ersten Arms gebildet ist, über den ersten materialschwachen Stegbereich an einer Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt ist und das innere Ende der spiralartigen Form, das durch einen letzten Arm gebildet ist, über den besagten zweiten materialschwachen Stegbereich entweder an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist oder an einem zweiten materialstarken Stegbereich befestigt ist, wobei dieser besagte zweite materialstarke Stegbereich dann an einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist.The two last-mentioned embodiments can even be supplemented by further arms, resulting in a spiral-like shape, in which each of the webs not only extends exactly once along all four sides of the outer contour of the movable part, but several times on one or all sides , In this case, the high-strength web portion has five or more arms which are connected to a spiral-like shape, to which the ends of each two successive arms are interconnected so that these arms are perpendicular to each other, wherein the outer end of the spiral-like shape, formed by the end of a first arm, fixed to one side of the inner contour of the frame via the first weak web portion, and the inner end of the spiral shape formed by a last arm, over said second weak web portion either on one side the outer contour of the movable part is fixed or is fastened to a second material-rich web region, wherein said second material-strong web region is then fastened to one side of the outer contour of the movable part.
In Ruhestellung, wenn also der Tastkopf beziehungsweise die Tastkugel am freien Ende des Taststifts nicht in Berührung mit einem zu vermessenden Messobjekt steht, sind der Rahmen, das bewegliche Teil und die Stege in der ersten Ebene angeordnet. Das bedeutet, dass lediglich der Taststift im Wesentlichen senkrecht aus dieser Ebene abragt. Somit kann der Rahmen, die Stege und das bewegliche Teil in einfacher Weise beispielsweise aus einer Siliciumscheibe einstückig herausgeätzt werden. In the rest position, that is, when the probe or the ball at the free end of the stylus is not in contact with a measured object to be measured, the frame, the movable part and the webs are arranged in the first plane. This means that only the stylus protrudes substantially perpendicularly from this plane. Thus, the frame, the webs and the movable part can be easily etched out of a silicon wafer in a simple manner, for example.
In bevorzugter Weise wird eine Fläche innerhalb des Rahmens von den vier Stegen sowie dem beweglichen Teil von mehr als 80%, insbesondere von mehr als 90 % und ganz insbesondere von mehr als 98% überdeckt, um eine maximal mögliche Steglänge zu ermöglichen. Dabei versteht es sich, dass beispielsweise zwischen zwei benachbarten Stegen beziehungsweise zwischen einem Steg und einem Seitenteil des Rahmens ein Schlitz ausgebildet ist, um eine Auslenkung oder Verkippung des mittleren Teils zu ermöglichen.Preferably, an area within the frame of the four webs and the movable part of more than 80%, in particular more than 90% and very particularly more than 98% is covered to allow a maximum possible web length. It is understood that, for example, between two adjacent webs or between a web and a side part of the frame, a slot is formed to allow a deflection or tilting of the central part.
Falls es zur Erreichung einer gewünschten Weichheit des materialschwachen Stegbereichs gewünscht ist können weitere Ausnehmungen oder Durchbrechungen vorgesehen sein, um die effektive Breite des materialschwachen Stegbereichs zu verringern. Dadurch können die Steifigkeiten in gewünschter Weise beeinflusst werden. Derartige Ausnehmungen können bei der Herstellung beispielsweise in einem Ätzverfahren ausgebildet werden. In gleicher Weise kann die Breite des materialschwachen Stegbereichs aber auch kleiner gewählt werden als eine Stegbreite.If it is desired to achieve a desired softness of the weak web portion, further recesses or apertures may be provided to reduce the effective width of the weak web portion. This allows the stiffness in be influenced as desired. Such recesses may be formed in the production, for example, in an etching process. In the same way, however, the width of the material-weak web region can also be chosen to be smaller than a web width.
In einer Ausgestaltung beträgt die Materialdicke der materialschwachen Stegbereiche höchstens 50% der Materialdicke der materialstarken Stegbereiche, vorzugsweise höchstens 30% und noch weiter bevorzugt etwa 3% bis 10%. Generell verhält es sich so, dass die Steifigkeiten in Z-Richtung einerseits und in X/Y-Richtung andererseits um so besser aneinander angepasst sind, je dünner die materialschwachen Stegbereiche im Verhältnis zu dem materialstarken Stegbereich ausgebildet sind. Die angegebenen Größenordnungen berücksichtigen andererseits eine hinreichende Bruchsicherheit. Die zuverlässige Durchführung von kontinuierlich abtastenden Messvorgängen wird dadurch weiter vereinfacht.In one embodiment, the material thickness of the weak web portions is at most 50% of the material thickness of the thick web portions, preferably at most 30% and more preferably about 3% to 10%. In general, the rigidities in the Z direction on the one hand and in the X / Y direction on the other hand are better matched to each other, the thinner the material-weak web areas are formed in relation to the material-rich web area. On the other hand, the stated orders of magnitude take into account a sufficient resistance to breakage. Reliable performance of continuously scanning measuring processes is thereby further simplified.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzen die Stege parallel zur ersten Messebene eine Stegbreite und eine Steglänge, wobei die Stegbreite zumindest ein Drittel, vorzugsweise etwa die Hälfte der Steglänge oder mehr beträgt. Das genannte Verhältnis von Länge zu Breite der Stege verbessert die Torsionssteifigkeit und trägt damit zu einer weiteren Angleichung der Biegesteifigkeiten in X/Y-Richtung einerseits und Z-Richtung andererseits bei. Die Durchführung von kontinuierlich abtastenden Messvorgängen wird noch weiter vereinfacht.In a further embodiment, the webs have parallel to the first measurement plane a web width and a web length, wherein the land width is at least one-third, preferably about half of the web length or more. The aforementioned ratio of length to width of the webs improves the torsional stiffness and thus contributes to a further approximation of the bending stiffnesses in the X / Y direction on the one hand and the Z direction on the other hand. The implementation of continuously scanning measuring processes is further simplified.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzen die materialschwachen Stegbereiche und der materialstarke Stegbereich in etwa dieselbe Stegbreite. Prinzipiell kann der materialschwache Stegbereich aber auch schmaler beziehungsweise kürzer, in der Breite des Stegs gesehen, ausgeführt sein.In a further refinement, the material-weak web areas and the material-rich web area have approximately the same web width. In principle, however, the material-weak web region can also be made narrower or shorter, as seen in the width of the web.
In einer weiteren Ausgestaltung ist jeder materialschwache Stegbereich als Schlitz ausgebildet, der quer zum Steg verläuft und dessen Schlitzbreite in Längsrichtung des Stegs höchstens 10% der Länge des materialstarken Stegbereichs beträgt, vorzugsweise etwa 2% bis 7%. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass die Angleichung der Steifigkeiten um so besser ist, je kleiner die materialschwachen Stegbereiche in Bezug auf die Steglänge des materialstarken Stegbereichs sind. Die angegebenen Größenordnungen haben sich einerseits in Bezug auf die gewünschten Steifigkeiten und andererseits in Bezug auf die Robustheit des Sensormoduls als besonders vorteilhaft ergeben.In a further embodiment, each material-weak web portion is formed as a slot extending transversely to the web and the slot width in the longitudinal direction of the web is at most 10% of the length of the thick web portion, preferably about 2% to 7%. Investigations by the applicant have shown that the approximation of the stiffnesses is the better, the smaller the material-weak web areas are with respect to the web length of the material-rich web area. The stated orders of magnitude have proven to be particularly advantageous on the one hand with regard to the desired stiffnesses and on the other hand with regard to the robustness of the sensor module.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Rahmen im Querschnitt senkrecht zur ersten Ebene eine Materialdicke auf, die in etwa gleich der Materialdicke des materialstarken Stegbereichs ist. Diese Ausgestaltung ist zum einen fertigungstechnisch einfach zu realisieren und sie trägt andererseits zu einer größtmöglichen Angleichung der Steifigkeiten in den Raumrichtungen X/Y und Z bei. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Rahmen und die materialstarken Stegbereiche in etwa die Dicke eines üblichen Siliciumwafers haben. Dann wird nämlich eine hohe Robustheit mit günstigen Herstellungskosten erreicht. Insbesondere kann dann das Sensormodul einstückig aus dem Siliciumwafer herausgeätzt werden.In a further embodiment, the frame in cross-section perpendicular to the first plane to a material thickness which is approximately equal to the material thickness of the material-thick web portion. On the one hand, this embodiment is easy to realize in terms of manufacturing technology and, on the other hand, it contributes to the greatest possible approximation of the stiffnesses in the spatial directions X / Y and Z. It is particularly preferred if the frame and the material-rich web areas have approximately the thickness of a conventional silicon wafer. Then namely a high robustness is achieved with low production costs. In particular, the sensor module can then be etched out in one piece from the silicon wafer.
In einer weiteren Ausgestaltung sind der Rahmen, die Stege und das bewegliche Teil aus einem massiven Halbleitermaterial herausgeätzt und zwar vorzugsweise mit Hilfe eines Trockenätzverfahrens.In a further embodiment, the frame, the webs and the movable part are etched out of a solid semiconductor material, preferably by means of a dry etching process.
Die Herstellung eines Sensormoduls der vorliegenden Art durch Herausätzen der gewünschten Struktur aus einem Siliciumausgangsmaterial ist für sich genommen aus dem Eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Der Taststift wird hierbei, beispielsweise über Klebung, unlösbar an dem beweglichen Teil befestigt. In Bezug auf die vorliegende Erfindung besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass sich sehr klein bauende Sensormodule realisieren lassen, deren Steifigkeiten in den drei Raumrichtungen sehr gut aneinander angepasst sind. In dieser Ausgestaltung ist das Sensormodul ein „Wegwerfartikel“, ebenso wie dies bereits bei der auf die Anmelderin zurückgehenden WO 2006/010395 A2 der Fall war, d.h. dass Taststift und Sensorik zu einem insgesamt tauschbaren Taststift-/Sensormodul ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass die Eigenschaften des Taststiftes bei der Dimensionierung der Biegesteifigkeiten optimal berücksichtigt werden können. Das Verhalten des neuen Sensormoduls ist damit noch besser auf die Durchführung von kontinuierlichen Messvorgängen abzustimmen.The manufacture of a sensor module of the present type by etching out the desired structure from a silicon starting material is known per se from the cited prior art. The stylus is in this case, for example by gluing, permanently attached to the movable part. With regard to the present invention, this embodiment has the advantage that very small sensor modules can be realized whose stiffnesses in the three spatial directions are very well matched to each other. In this embodiment, the sensor module is a "disposable item", just as it already goes back to the applicant WO 2006/010395 A2 This was the case, that is stylus and sensors are designed to a total exchangeable stylus / sensor module. This embodiment has the advantage that the properties of the stylus in the dimensioning of the bending stiffness can be optimally taken into account. The behavior of the new sensor module is therefore even better matched to the implementation of continuous measurement processes.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Taststift eine Taststiftlänge, die etwa das drei- bis sechsfache einer Steglänge beträgt. Diese Ausgestaltung macht von den zuvor genannten Vorteilen Gebrauch, indem sie vor allem die Länge des Taststiftes in die Auslegung des Sensormoduls einbezieht. Die angegebene Größenordnung führt zu einer besonders hohen Eignung für die Durchführung von kontinuierlichen Messvorgängen.In a further embodiment, the stylus has a Taststiftlänge, which is about three to six times a land length. This embodiment makes use of the aforementioned advantages, in particular by incorporating the length of the stylus into the design of the sensor module. The stated order of magnitude leads to a particularly high suitability for carrying out continuous measuring operations.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Sensormodul eine Vielzahl von Sensorelementen, die im Bereich der materialschwachen Stegbereiche der Stege angeordnet sind, sowie einer Vielzahl von elektrischen Kontaktflächen zum Anschluss der Sensorelemente, wobei die Kontaktflächen auf dem Rahmen angeordnet sind, und zwar vorzugsweise auf einer vom Taststift abgewandten Seite des Rahmens. Beispielsweise kann eine Verbiegung und/oder Torsion eines Stegs relativ zum Rahmen mittels piezoelektrischer Sensoren an den materialschwachen Stegbereichen erfasst werden. Auch diese Ausgestaltung trägt dazu bei, das neue Sensormodul zu einer vollständig integrierten Einheit zu machen, die als Ganzes an einem Tastkopf angeordnet wird. Die Positionierung der elektrischen Kontaktflächen auf der Rückseite des Rahmens (das ist die dem Taststift gegenüberliegende Seite) ist dabei besonders bevorzugt, weil sich damit eine sehr einfache Auswechselbarkeit des Sensormoduls realisieren lässt. Unabhängig davon besitzt das Anordnen der Kontaktflächen am Rahmen den Vorteil, dass die Steifigkeiten und damit das Messverhalten des Sensormoduls durch den Anschluss an den Tastkopf nicht beeinflusst wird. Damit lassen sich kontinuierliche Messungen auch nach Austausch des Sensormoduls ohne weiteres mit hoher Genauigkeit realisieren.In a further embodiment, the sensor module includes a plurality of sensor elements, which are arranged in the region of the weak web portions of the webs, and a plurality of electrical contact surfaces for connection of the sensor elements, wherein the contact surfaces are arranged on the frame, preferably on one of the stylus opposite side of the frame. For example, a bending and / or or torsion of a web relative to the frame by means of piezoelectric sensors are detected at the weak web portions. This embodiment also contributes to making the new sensor module a completely integrated unit, which is arranged as a whole on a probe head. The positioning of the electrical contact surfaces on the back of the frame (which is the side opposite the stylus) is particularly preferred because it can be a very easy interchangeability of the sensor module realized. Regardless, the arrangement of the contact surfaces on the frame has the advantage that the stiffness and thus the measurement behavior of the sensor module is not affected by the connection to the probe. Thus, continuous measurements even after replacement of the sensor module can be realized easily with high accuracy.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Es versteht sich außerdem, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Sensormoduls natürlich vielfältig variieren können. Beispielsweise müssen die materialschwachen Stegbereiche in den Stegen sich nicht zwingend an den beschriebenen Stellen befinden, wenngleich diese Orte besonders geeignet sind. Beispielsweise könnten die ersten materialschwachen Stegbereiche, die durchgängig unmittelbar in sämtlichen Ausführungsbeispielen an der Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt sind, auch etwas von der Seite der Innenkontur beabstandet sein, wenn dies gewünscht ist. In diesem Falle würde jeder Steg einen weiteren materialstarken Stegbereich aufweisen, der an der Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt wäre, wobei an diesem materialstarken Stegbereich sich dann der erste materialschwache Stegbereich anschließen könnte.It is also understood that the described embodiments of a sensor module according to the invention can of course vary widely. For example, the material-weak web areas in the webs need not necessarily be located at the described locations, although these locations are particularly suitable. For example, the first low-material web portions, which are fastened continuously directly in all embodiments on the side of the inner contour of the frame, could also be spaced somewhat from the side of the inner contour, if desired. In this case, each web would have a further material-rich web area, which would be attached to the side of the inner contour of the frame, which could be followed by the first material-weak web area at this material-thick web area.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Koordinatenmessgerätes, bei dem das neue Sensormodul zum Einsatz kommt, 1 a simplified representation of a coordinate measuring machine, in which the new sensor module is used,
2 die Aufsicht auf eine erste beispielhafte Ausführungsform des neuen Sensormoduls 40 von unten, d.h. von derjenigen Seite, an der der Taststift angeordnet ist, bei der sich jeder Steg 50a–50d entlang genau einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt, die der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt ist, an der der jeweilige Steg jeweils befestigt ist 2 the top view of a first exemplary embodiment of the new sensor module 40 from below, ie from the side on which the stylus is arranged, in which each web 50a - 50d along exactly one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 extends to the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 is turned away, to which the respective web is attached in each case
3 die Aufsicht auf eine zweite beispielhafte Ausführungsform des neuen Sensormoduls 40 von unten, d.h. von derjenigen Seite, an der der Taststift angeordnet ist, bei der sich jeder Steg entlang genau zwei Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt, die der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der jeweilige Steg jeweils befestigt ist, in einer ersten Variante, bei der die Stege neben den materialschwachen Stegbereichen nur jeweils einen ersten materialstarken Stegbereich umfassen. 3 the top view of a second exemplary embodiment of the new sensor module 40 from below, ie from the side on which the stylus is arranged, in which each web along exactly two sides 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 extends to the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are facing away from, where the respective web is respectively secured, in a first variant in which the webs next to the material-weak web areas only each comprise a first material-rich web area.
4 die Aufsicht auf eine dritte beispielhafte Ausführungsform des neuen Sensormoduls 40 von unten, d.h. von derjenigen Seite, an der der Taststift angeordnet ist, bei der sich jeder Steg entlang genau zwei Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt, die jeweils der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der jeweilige Steg jeweils befestigt ist, in einer zweiten Variante, bei der die Stege neben den materialschwachen Stegbereichen jeweils auch zwei materialstarke Stegbereiche umfassen 4 the top view of a third exemplary embodiment of the new sensor module 40 from below, ie from the side on which the stylus is arranged, in which each web along exactly two sides 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 extends, each side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are turned away, to which the respective web is respectively secured, in a second variant in which the webs in addition to the material-weak web areas each also comprise two thick web portions
5 die Aufsicht auf eine vierte beispielhafte Ausführungsform des neuen Sensormoduls 40 von unten, d.h. von derjenigen Seite, an der der Taststift angeordnet ist, bei der sich jeder Steg entlang genau drei Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt, die jeweils der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der jeweilige Steg jeweils befestigt ist 5 the top view of a fourth exemplary embodiment of the new sensor module 40 from below, ie from the side on which the stylus is arranged, in which each web along exactly three sides 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 extends, each side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are turned away, to which the respective web is attached in each case
6 die Aufsicht auf eine fünfte beispielhafte Ausführungsform des neuen Sensormoduls 40 von unten, d.h. von derjenigen Seite, an der der Taststift angeordnet ist, bei der sich jeder Steg entlang allen vier Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt 6 the top view of a fifth exemplary embodiment of the new sensor module 40 from below, ie from the side on which the stylus is arranged, in which each web along all four sides of the outer contour of the movable part 44 extends
7 die Aufsicht auf eine sechste beispielhafte Ausführungsform des neuen Sensormoduls 40 von unten, d.h. von derjenigen Seite, an der der Taststift angeordnet ist, bei der die Stege eine spiralartige Form bilden. 7 the top view of a sixth exemplary embodiment of the new sensor module 40 from below, ie from the side on which the stylus is arranged, in which the webs form a spiral-like shape.
In 1 ist ein Koordinatenmessgerät in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Koordinatenmessgerät 10 ist hier in Portalbauweise dargestellt, die bei vielen Koordinatenmessgeräten üblich ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Bauweise beschränkt. Grundsätzlich kann das neue Sensormodul 40 auch bei anderen Bauweisen verwendet werden, beispielsweise bei Horizontalarmmessgeräten.In 1 is a coordinate measuring machine in its entirety with the reference numeral 10 designated. The coordinate measuring machine 10 is shown here in gantry design, which is common in many coordinate measuring machines. However, the present invention is not limited to this construction. Basically, the new sensor module 40 also be used in other constructions, for example, horizontal arm gauges.
Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt eine Grundplatte 12, auf der ein Portal 14 in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Diese Längsrichtung wird hier als Y-Achse bezeichnet. Am oberen Querträger des Portals 14 ist ein in X-Richtung verschiebbarer Schlitten 16 angeordnet, der wiederum eine in Z-Richtung verstellbare Pinole 18 trägt. Mit den Bezugsziffern 20, 22, 24 sind Maßstäbe bezeichnet, an denen sich die jeweilige Verstellposition des Portals 14, des X-Schlittens 16 und der Pinole 18 in drei Raumrichtungen X, Y, Z ablesen lässt. The coordinate measuring machine 10 has a base plate 12 on a portal 14 is arranged displaceably in the longitudinal direction. This longitudinal direction is referred to herein as Y-axis. At the upper cross member of the portal 14 is a slidable carriage in the X direction 16 arranged, in turn, adjustable in the Z direction Quill 18 wearing. With the reference numbers 20 . 22 . 24 are scales, in which the respective adjustment position of the portal 14 , the X-slide 16 and the quill 18 in three spatial directions X, Y, Z read.
Am unteren freien Ende der Pinole 18 ist in an sich bekannter Weise ein Tastkopf 26 angeordnet, in dem das weiter unten im Zusammenhang mit 2 bis 7 näher beschriebene Sensormodul 40 mit dem hieran befestigten Taststift 28 verwendet wird. Der Taststift 28 dient dazu, definierte Messpunkte eines Messobjekts 30 anzutasten. Insbesondere verfügt der Taststift 28 an seinem freien Ende über eine Tastkugel 33, die in Berührung mit dem Messobjekt 30 gebracht wird. Das Messobjekt 30 ist dazu auf der Grundplatte 12 des Koordinatenmessgerätes 10 angeordnet. Aus der Stellung des Tastkopfes 26 im Messvolumen des Koordinatenmessgerätes 10 sowie der Auslenkung des Taststiftes 28 mit der hieran befestigten Tastkugel 33 relativ zum Tastkopf 26 kann die Raumkoordinate des angetasteten Messpunktes bestimmt werden. Prinzipiell kann der Tastkopf 26 auch raumfest angeordnet sein und das Messobjekt 30 wird bewegt oder beides. Der Taststift 28 mit der hieran befestigten Tastkugel 33 ist in 1 der besseren Übersichtlichkeit halber wesentlich größer dargestellt, als dieser in Wirklichkeit ist.At the lower free end of the quill 18 is a probe in a conventional manner 26 arranged in which the below related to 2 to 7 closer described sensor module 40 with the stylus attached to it 28 is used. The stylus 28 serves to defined measuring points of a DUT 30 to touch. In particular, the stylus has 28 at its free end on a Tastkugel 33 that are in contact with the measurement object 30 is brought. The measurement object 30 is on the base plate 12 of the coordinate measuring machine 10 arranged. From the position of the probe 26 in the measuring volume of the coordinate measuring machine 10 and the deflection of the stylus 28 with the probe ball attached to it 33 relative to the probe 26 the spatial coordinate of the touched measuring point can be determined. In principle, the probe can 26 be arranged fixed in space and the measurement object 30 is being moved or both. The stylus 28 with the probe ball attached to it 33 is in 1 shown for clarity much greater than this is in reality.
Der Vollständigkeit halber ist das Koordinatenmessgerät 10 hier mit einer Auswerte- und Steuereinheit 32 dargestellt, über die der Messablauf gesteuert wird und die außerdem der Aufbereitung und Ausgabe der Messwerte dient. Optional kann außerdem ein Bedienpult 34 vorhanden sein, um die Bewegungen des Tastkopfes 26 auch manuell zu steuern.For the sake of completeness, the coordinate measuring machine 10 here with an evaluation and control unit 32 through which the measuring process is controlled and which also serves to prepare and output the measured values. Optionally, also a control panel 34 be present to the movements of the probe 26 also to control manually.
In den 2 bis 7 sind sechs Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Sensormoduls 40 dargestellt, das in dem taktilen Tastkopf 26 des in 1 gezeigten Koordinatenmessgerätes 10 befestigt sein kann. Die sechs Ausführungsformen des Sensormoduls 40 nach 2 bis 7 weisen weitestgehend dieselben Elemente auf (Rahmen 42, bewegliches Teil 44, Tastkugel 33, Taststift 28 [der Taststift 28 ist aus Gründen der Perspektive von der Tastkugel 33 verdeckt und daher nicht zu sehen]) und unterscheiden sich im Wesentlichen nur durch die Stege, die das bewegliche Teil 44 mit dem Rahmen 42 verbinden, wie dies noch im Detail zu sehen sein wird. Insofern wurden daher für dieselben Elemente in den 2 bis 7 auch gleiche Bezugszeichen verwendet. In the 2 to 7 are six embodiments of a sensor module according to the invention 40 shown in the tactile probe 26 of in 1 shown coordinate measuring machine 10 can be attached. The six embodiments of the sensor module 40 to 2 to 7 have largely the same elements (frame 42 , moving part 44 , Tactile ball 33 , Stylus 28 [the stylus 28 is for the sake of perspective from the probe ball 33 obscured and therefore not seen]) and differ essentially only by the webs, the moving part 44 with the frame 42 connect, as will be seen in detail. In this respect, therefore, the same elements have been included in the 2 to 7 also uses the same reference numerals.
Das Sensormodul 40 aller Ausführungsformen nach 2 bis 7 umfasst einen Rahmen 42, der eine quadratische Innenkontur aufweist, die durch die Seiten 60a–60d gebildet ist. Natürlich ist alternativ auch eine rechteckige Innenkontur möglich. In der Mitte des Rahmens 42 aller Ausführungsformen nach 2 bis 7 ist ferner ein relativ zum Rahmen 42 bewegliches Teil 44 angeordnet, an dem das proximale Ende des nur in 1 zu sehenden Taststiftes 28 aufgenommen ist, von dem hier aber aus Gründen der Ansicht nur die an seinem freien Ende befestigte Tastkugel 33 zu sehen ist. Im vorliegenden Fall ist der Taststift 28, an dem die Tastkugel 33 befestigt ist, mit seinem, der Tastkugel 33 abgewandten Ende auf dem beweglichen Teil 44 aufgeklebt. Die Außenkontur des beweglichen Teils 44 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen quadratisch. Sofern dies gewünscht sein sollte, ist aber natürlich auch eine rechteckige Außenkontur möglich. Bei den Darstellungen der 2 bis 7 handelt es sich bezogen auf 1 um eine Ansicht „von unten“. Der Rahmen 42 bildet eine feststehende Modulbasis, sodass der Rahmen 42 im taktilen Tastkopf 26 aus 1 dann beispielsweise festgeklemmt werden kann. Der Rahmen 42 definiert eine erste Ebene, die hier in der Zeichenebene liegt. Der Rahmen 42 verfügt über eine hier quadratische Innenkontur mit vier Seiten 60a–60d. Das bewegliche Teil 44 verfügt über eine hier quadratische Außenkontur mit vier Seiten 61a–61d. Dabei ist jede Seite 61a bis 61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 genau einer Seite 60a bis 60d der Innenkontur des Rahmens 42 zugewandt und den jeweils restlichen drei Seiten der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt. Beispielsweise ist die Seite 61a der Außenkontur des beweglichen Teils 44 der Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 zugewandt und den restlichen drei Seiten 60b, 60c und 60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt.The sensor module 40 all embodiments according to 2 to 7 includes a frame 42 which has a square inner contour passing through the sides 60a - 60d is formed. Of course, alternatively, a rectangular inner contour is possible. In the middle of the frame 42 all embodiments according to 2 to 7 is also a relative to the frame 42 moving part 44 arranged at which the proximal end of the only in 1 to be seen stylus 28 is included, but here from the sake of the view only attached to its free end Tastekugel 33 you can see. In the present case, the stylus is 28 on which the probe ball 33 is attached, with his, the tactile ball 33 opposite end on the moving part 44 glued. The outer contour of the moving part 44 is square in the embodiments shown. If this should be desired, but of course also a rectangular outer contour is possible. In the representations of 2 to 7 is it related to 1 to a view "from below". The frame 42 forms a fixed module base, so the frame 42 in the tactile probe 26 out 1 then, for example, can be clamped. The frame 42 defines a first level, which lies here in the drawing plane. The frame 42 has a square inner contour with four sides 60a - 60d , The moving part 44 has a square outer contour with four sides 61a - 61d , Every page is here 61a to 61d the outer contour of the movable part 44 exactly one page 60a to 60d the inner contour of the frame 42 facing and the remaining three sides of the inner contour of the frame 42 away. For example, the page 61a the outer contour of the movable part 44 the side 60a the inner contour of the frame 42 facing and the remaining three sides 60b . 60c and 60d the inner contour of the frame 42 away.
Im Folgenden wird nun auf die Besonderheiten der ersten beispielhaften Ausführungsform nach 2 Bezug genommen. Hierin ist der bewegliche Teil 44 über vier voneinander getrennte Stege 50a–50d an unterschiedlichen Seiten 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 gehalten. Wie bereits oben ausgeführt umfasst jeder der vier Stege 50a–50d grundsätzlich einen ersten materialschwachen Stegbereich 52a–52d, einen ersten materialstarken Stegbereich 46a–46d, und einen zweiten materialschwachen Stegbereich 54a–54d. Um das bewegliche Teil 44 über die Stege 50a–50d am Rahmen 42 zu befestigen, ist jeder der Stege 50a–50d an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt und an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt.In the following, reference is now made to the peculiarities of the first exemplary embodiment 2 Referenced. Here's the moving part 44 over four separate bridges 50a - 50d on different sides 60a - 60d the inner contour of the frame 42 held. As stated above, each of the four bars comprises 50a - 50d basically a first weak material web area 52a - 52d , a first material-rich web area 46a - 46d , and a second material-weak web area 54a - 54d , To the moving part 44 over the footbridges 50a - 50d at the frame 42 to attach is each of the webs 50a - 50d on one side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 attached and on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 attached.
Zur Befestigung der Stege an der Außenkontur des beweglichen Teils 44 weist jeder der hier vorgesehen Stege 50a–50d neben dem ersten materialschwachen Stegbereich 52a–52d, dem ersten materialstarken Stegbereich 46a–46d und dem zweiten materialschwachen Stegbereich 54a–54d zusätzlich jeweils noch einen zweiten materialstarken Stegbereich 48a–48d auf, der sich jeweils an den zweiten materialschwachen Stegbereich 54a–54d anschließt, und der seitlich an jeweils einer der Seiten 61a–61d befestigt ist. Insofern haben die hier vorgesehenen zweiten materialstarken Stegbereiche 48a–48d die Aufgabe eines Halters. Die Außenkontur des beweglichen Teils 44 ist hier in den Bereichen, in denen sich die zweiten materialstarken Stegbereiche 48a–48d befinden nur strichliniert eingezeichnet, da die Außenkontur des beweglichen Teils 44 in der vorliegenden Ausführungsform in diesen Bereichen tatsächlich nicht vorhanden ist und daher nur erahnt werden kann, nachdem die zweiten materialstarken Stegbereiche 48a–48d sich übergangslos anschließen.For fixing the webs to the outer contour of the movable part 44 each of the webs provided here indicates 50a - 50d next to the first material-weak web area 52a - 52d , the first material-strong bridge area 46a - 46d and the second weak material web area 54a - 54d In addition, each still a second material thick web area 48a - 48d on, each to the second weak material web area 54a - 54d connects, and the side of each one of the sides 61a - 61d is attached. In this respect, the here provided second material thick web areas 48a - 48d the job of a keeper. The outer contour of the moving part 44 is here in the areas where the second material thick web areas 48a - 48d are only indicated by dashed lines, because the outer contour of the movable part 44 in the present embodiment is actually absent in these areas and therefore can only be guessed after the second material thick web areas 48a - 48d connect seamlessly.
Wenn hier von materialstarken Stegbereichen 46a–46d und 48a–48d die Rede ist, so ist damit gemeint, dass der jeweilige Steg 50a–50d im Querschnitt senkrecht zur besagten ersten Ebene, die durch den Rahmen 42 definiert ist, eine Materialdicke besitzt, die größer ist als eine entsprechende Materialdicke der materialschwachen Stegbereiche 52a–52d und 54a–54d.If here of material strong web areas 46a - 46d and 48a - 48d the speech is, it is meant that the respective bridge 50a - 50d in cross-section perpendicular to said first plane passing through the frame 42 is defined, has a material thickness which is greater than a corresponding material thickness of the weak web portions 52a - 52d and 54a - 54d ,
Um die Beweglichkeit des beweglichen Teils 44 gegenüber dem Rahmen 42 zu gewährleisten, ist der erste materialstarke Stegbereich 46a–46d zwischen zwei materialschwachen Stegbereichen angeordnet, nämlich zwischen dem ersten materialschwachen Stegbereich 52a–52d und dem zweiten materialschwachen Stegbereich 54a–54d. To the mobility of the moving part 44 opposite the frame 42 to ensure, is the first material-strong web area 46a - 46d arranged between two material-weak web portions, namely between the first material-weak web portion 52a - 52d and the second weak material web area 54a - 54d ,
Wie man aus 2 sieht, erstreckt sich jeder der Stege 50a–50d entlang genau einer Seite der Außenkontur des beweglichen Teils 44, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt ist, an der der jeweilige Steg 50a–50d befestigt ist. How to get out 2 sees, each of the webs extends 50a - 50d along exactly one side of the outer contour of the movable part 44 , which faces away from the side of the inner contour of the frame, at which the respective web 50a - 50d is attached.
Damit sich die Stege 50a–50d entlang dieser Seite der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstrecken können, sollten diese in einem Befestigungsbereich der jeweiligen Seite der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt sein, der jeweils neben dem beweglichen Teil 44 liegt. Wie man aus 2 erkennen kann, ist dies für den Steg 50a beispielsweise der Befestigungsbereich Lb. Dieser Befestigungsbereich Lb erstreckt sich zwischen der rechten Begrenzung des oben bereits erläuterten Projektionsabschnittes, der hier mit dem Bezugszeichen Lp bezeichnet ist und der Ecke 49a zwischen der Seite 60a und 60b der Innenkontur des Rahmens 42. Wie oben bereits erläutert entspricht der Projektionsabschnitt Lp beispielsweise bezogen auf die Seite 60a der Projektion der Seite 61a der Außenkontur des beweglichen Teils 44 auf die zugewandte Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42. Damit ist jeder der Stege in einem Befestigungsbereich Lb an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt, die außerhalb des Projektionsabschnittes Lp liegt. Außerdem erstreckt sich hier jeder der Befestigungsbereiche Lb bis nahe der Ecke 49a–49d, die zwischen der Seite der Innenkontur des Rahmens, an der der jeweilige Steg befestigt ist und einer hieran angrenzenden weiteren Seite der Innenkontur des Rahmens 42 gebildet wird. Die Befestigungsbereiche Lb erstrecken sich deshalb nur bis nahe der jeweiligen Ecke 49a–49d, damit zwischen dem jeweiligen Steg und der jeweils angrenzenden weiteren Seite der Innenkontur des Rahmens ein schmaler Spalt verbleibt. So that the webs 50a - 50d along this side of the outer contour of the moving part 44 should extend, they should be in a mounting area of the respective side of the inner contour of the frame 42 be attached, each next to the moving part 44 lies. How to get out 2 can recognize this is for the jetty 50a For example, the attachment area L b . This attachment region L b extends between the right boundary of the above-explained projection section, which is denoted here by the reference L p and the corner 49a between the page 60a and 60b the inner contour of the frame 42 , As already explained above, the projection section L p corresponds, for example, to the page 60a the projection of the page 61a the outer contour of the movable part 44 on the facing side 60a the inner contour of the frame 42 , Thus, each of the webs in a mounting area L b on one side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 attached, which is outside the projection section L p . In addition, here each of the attachment areas L b extends to near the corner 49a - 49d between the side of the inner contour of the frame to which the respective web is attached and an adjoining further side of the inner contour of the frame 42 is formed. The attachment areas L b therefore only extend to near the respective corner 49a - 49d so that a narrow gap remains between the respective web and the respectively adjacent further side of the inner contour of the frame.
Wie man aus 2 ferner ersehen kann, sind der erste materialschwache Stegbereich 52a–52d und der zweite materialschwache Stegbereich 54a–54d der Stege 50a–50d parallel zueinander ausgerichtet. Wie bereits oben ausgeführt, umfasst in dem Ausführungsbeispiel gem. 2 jeder Steg 50a–50d einen ersten materialschwachen Stegbereich 52a–52d, der an der Seite der Innenkontur des Rahmens befestigt ist, einen ersten materialstarken Stegbereich 46a–46d, einen zweiten materialschwachen Stegbereich 54a–54d und einen als Halter fungierenden zweiten materialstarken Stegbereich 48a–48d, der jeweils an einer der Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils befestigt ist. How to get out 2 can also see, are the first material weak web area 52a - 52d and the second material-weak web area 54a - 54d of the bridges 50a - 50d aligned parallel to each other. As already stated above, in the embodiment according to. 2 every footbridge 50a - 50d a first material-weak web area 52a - 52d , which is attached to the side of the inner contour of the frame, a first material-rich web area 46a - 46d , a second material-weak web area 54a - 54d and acting as a holder second material thick web area 48a - 48d , each one on one of the sides 61a - 61d the outer contour of the movable part is fixed.
Dabei sind die Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, an denen jeweils ein Steg 50a–50d befestigt ist und die Seiten 60d–60c der Innenkontur des Rahmens 42, an denen der jeweilige Steg befestigt ist, einander abgewandt. Das bedeutet, dass diese Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 und die jeweils korrespondierenden Seiten 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42, an denen jeweils ein Steg 50a–50d befestigt ist, nicht wie im Stand der Technik einander zugewandt sind. Für den Steg 50a ist also die Seite 61b der Außenkontur des beweglichen Teils 44, an der der Stegs 50a befestigt ist, der Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt, an der der Steg 50a auch befestigt ist. Here are the pages 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 , on each of which a footbridge 50a - 50d is attached and the sides 60d - 60c of the Inner contour of the frame 42 , to which the respective web is attached, facing away from each other. That means these pages 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 and the corresponding pages 60a - 60d the inner contour of the frame 42 , on each of which a footbridge 50a - 50d is attached, not as in the prior art are facing each other. For the jetty 50a So that's the page 61b the outer contour of the movable part 44 , at the footbridge 50a is attached to the side 60a the inner contour of the frame 42 turned away, at the footbridge 50a also attached.
Bei der Ausführungsform gemäß 2 stehen die Seiten 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42, an denen ein Steg 50a–50d einerseits befestigt ist und die korrespondierenden Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, an denen ein Stegs andererseits befestigt ist, senkrecht aufeinander. Der erste materialschwache Stegbereich 52a–52d und der zweite materialschwache Stegbereich 54a–54d jedes Steges sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Dabei ist der Abstand Ls zwischen dem ersten materialschwachen Stegbereich 52a–52d und dem zweiten materialschwachen Stegbereich 54a–54d eines Steges 50a–50d in Richtung lotrecht zur Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42, an der der jeweilige Steg befestigt ist, größer als der Abstand La in derselben lotrechten Richtung zwischen der Seite 60a–60d der Innenkontur, an der der Steg 50a–50d befestigt ist, und der dieser Seite 60a–60d zugewandten Seite der Außenkontur des beweglichen Teils 44. Der Abstand Ls ist hier rein beispielhaft zwischen der Mitte des ersten materialschwachen Stegbereiches 52a–52d und der Mitte des zweiten materialschwachen Stegbereiches 54a–54d gemessen.In the embodiment according to 2 stand the pages 60a - 60d the inner contour of the frame 42 on which a footbridge 50a - 50d is attached on the one hand and the corresponding pages 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 to which a web is fixed on the other hand, perpendicular to each other. The first material-weak web area 52a - 52d and the second material-weak web area 54a - 54d each ridge are arranged substantially parallel to each other. The distance L s between the first material-weak web area 52a - 52d and the second weak material web area 54a - 54d a footbridge 50a - 50d in the direction of vertical to the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 to which the respective web is fixed, greater than the distance L a in the same vertical direction between the page 60a - 60d the inner contour at which the bridge 50a - 50d is attached, and this side 60a - 60d facing side of the outer contour of the movable part 44 , The distance L s is here purely by way of example between the middle of the first material-weak web area 52a - 52d and the middle of the second weak material web area 54a - 54d measured.
Der Abstand LS zwischen den materialschwachen Stegbereichen eines Stegs 50a–50d, der im vorliegenden Falle im Wesentlichen der Länge des ersten materialstarken Stegbereiches 46a–46d entspricht ist gegenüber dem Stand der Technik mit einer im Wesentlichen kreuzförmigen Ausgestaltung hierdurch erhöht, so dass eine geringere Steifigkeit in Z-Richtung, also in der Richtung der Taststiftlängsachse, die senkrecht zu Blattebene liegt, erhalten wird (Die Länge LS wurde der besseren Übersichtlichkeit halber nur für den Steg 50b eingezeichnet).The distance L S between the weak web portions of a web 50a - 50d , in the present case substantially the length of the first material-strong web area 46a - 46d corresponds to the prior art with a substantially cross-shaped configuration thereby increased, so that a lower rigidity in the Z direction, ie in the direction of Taststiftlängsachse, which is perpendicular to leaf level is obtained (The length L S was the better clarity just for the jetty 50b shown).
Die zusätzlichen zweiten materialstarken Stegbereiche 48a–48d der Stege 50a–50d sind ihrerseits jeweils in einem Eckbereich des beweglichen Teils 44 an diesem befestigt. Es ist bevorzugt, dass die Breite dieser Verbindungsbereiche an der Außenkontur des beweglichen Teils 44 jeweils kleiner gewählt ist als beispielsweise die Breite BS der Stege 50a–50d beziehungsweise des ersten materialschwachen Stegbereichs 52a–52d dieser Stege 50a–50d. Diese Breite BS der Stege 50a–50d entspricht im vorliegenden Fall exakt dem Befestigungsbereich Lb. Dabei ist es prinzipiell möglich, die Breite BS des ersten materialstarken Stegbereichs 46a–46d auch kleiner als maximal möglich zu wählen, wenn dies gewünscht ist. Auch kann die Länge LS des ersten materialstarken Stegbereichs 46a–46d durch eine Variation einer Breite des zweiten materialstarken Stegbereichs 48a–48d variiert werden.The additional second material thick web areas 48a - 48d of the bridges 50a - 50d are in turn in each case in a corner region of the movable part 44 attached to this. It is preferred that the width of these connection areas on the outer contour of the movable part 44 is chosen smaller than, for example, the width B S of the webs 50a - 50d or the first material-weak web area 52a - 52d of these bridges 50a - 50d , This width B S of the webs 50a - 50d corresponds in the present case exactly the attachment area L b . It is in principle possible, the width B S of the first material thick web area 46a - 46d also smaller than maximum possible to choose, if desired. Also, the length L S of the first material-rich land area 46a - 46d by a variation of a width of the second material-rich web region 48a - 48d be varied.
3 zeigt nun eine zweite Ausführungsform eines Sensormoduls 40 bei der sich jeder Steg entlang genau zwei Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt, die der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der jeweilige Steg jeweils befestigt ist. Wie bereits oben erwähnt, ist diese Ausführungsform relativ ähnlich zur Ausführungsform nach 2, so dass in 3 gleiche Bestandteile, wie die der Ausführungsform in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach 3 ist in der Ausgestaltung der Stege zu sehen, die in diesem Ausführungsbeispiel mit Bezugszeichen 70a–70d bezeichnet sind. 3 now shows a second embodiment of a sensor module 40 at each bridge along exactly two sides 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 extends to the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are turned away, to which the respective web is attached in each case. As already mentioned above, this embodiment is relatively similar to the embodiment according to FIG 2 , so in 3 same constituents as those of the embodiment in FIG 2 are provided with the same reference numerals. The main difference compared to the embodiment according to 3 can be seen in the embodiment of the webs, in this embodiment by reference numerals 70a - 70d are designated.
Das bewegliche Teil 44 ist gemäß dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform in 3 zwar ebenfalls über vier voneinander getrennte Stege 70a–70d an unterschiedlichen Seiten 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 gehalten, wozu jeder der Stege 70a–70d an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt ist und an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist.The moving part 44 is according to this second exemplary embodiment in 3 Although also about four separate bridges 70a - 70d on different sides 60a - 60d the inner contour of the frame 42 held, to which each of the bridges 70a - 70d on one side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 is attached and on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 is attached.
Hierin umfasst jeder der vier Stege 70a–70d dabei einen ersten materialschwachen Stegbereich 72a–72d, einen ersten materialstarken Stegbereich 76a, 78a; 76b, 78b; 76c, 78c; 76d, 78d und einen zweiten materialschwachen Stegbereich 79a–79d. Der erste materialstarke Stegbereich 76a, 78a; 76b, 78b; 76c, 78c; 76d, 78d der Stege 70a–70d ist hierbei so aufgebaut, dass dieser einen ersten Arm 76a–76d umfasst, an dessen Ende ein zweiter Arm 78a–78d angeordnet ist, der senkrecht auf den ersten Arm 76a–76d steht, wobei das dem zweiten Arm 78a–78d abgewandte Ende eines ersten Armes 76a–76d über den ersten materialschwachen Stegbereich 72a–72d an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt ist und der zweite Arm 78a–78d über den zweiten materialschwachen Stegbereich 79a–79d an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist. Es handelt sich daher beim ersten materialstarken Stegbereich 76a, 78a; 76b, 78b; 76c, 78c; 76d, 78d jeweils um einen einteiligen, L-förmigen Stegbereich, der nur deshalb mit zwei Bezugszeichen versehen wurden, um den ersten Arm 76a–76d des materialstarken Stegbereichs, der unmittelbar an die Seiten der Innenkontur des Rahmens angrenzt, von dem zweiten Arm 78a–78d des materialstarken Stegbereichs zu unterscheiden, der unmittelbar an eine Seite der Außenkontur des beweglichen Teils 44 angrenzt. Auch im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform gilt, wenn hier von einem materialstarken Stegbereich 76a, 78a; 76b, 78b; 76c, 78c; 76d, 78d die Rede ist, dass damit gemeint sein soll, dass der jeweilige Steg 70a–70d im Querschnitt senkrecht zur besagten ersten Ebene, die durch den Rahmen 42 definiert ist, eine Materialdicke besitzt, die größer ist als eine entsprechende Materialdicke der materialschwachen Stegbereiche 72a–72d und 79a–79d.Herein includes each of the four bars 70a - 70d a first material-weak web area 72a - 72d , a first material-rich web area 76a . 78a ; 76b . 78b ; 76c . 78c ; 76d . 78d and a second low-material web area 79a - 79d , The first material-strong bridge area 76a . 78a ; 76b . 78b ; 76c . 78c ; 76d . 78d of the bridges 70a - 70d It is constructed in such a way that it has a first arm 76a - 76d includes at the end of a second arm 78a - 78d is arranged perpendicular to the first arm 76a - 76d stands, which is the second arm 78a - 78d opposite end of a first arm 76a - 76d over the first material-weak web area 72a - 72d on one side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 is attached and the second arm 78a - 78d over the second weak material web area 79a - 79d on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 is attached. It is therefore the first material strong web area 76a . 78a ; 76b . 78b ; 76c . 78c ; 76d . 78d each about a one-piece, L-shaped land area, which were provided only with two reference numerals to the first arm 76a - 76d the material-strong web portion, which is immediately adjacent to the sides of the inner contour of the frame, of the second arm 78a - 78d the material-strong web area to be distinguished, directly to one side of the outer contour of the movable part 44 borders. Also in connection with this embodiment applies, if here of a material-strong web area 76a . 78a ; 76b . 78b ; 76c . 78c ; 76d . 78d the speech is that it should be meant that the respective bridge 70a - 70d in cross-section perpendicular to said first plane passing through the frame 42 is defined, has a material thickness which is greater than a corresponding material thickness of the weak web portions 72a - 72d and 79a - 79d ,
Um die Beweglichkeit des beweglichen Teils 44 gegenüber dem Rahmen 42 zu gewährleisten, ist auch in dieser Ausführungsform der erste materialstarke Stegbereich 76a, 78a bis 76d, 78d eines Steges 70a–70d zwischen einem ersten materialschwachen Stegbereich 72a–72d und einem zweiten materialschwachen Stegbereich 79a–79d angeordnet. To the mobility of the moving part 44 opposite the frame 42 to ensure, is also in this embodiment, the first material-strong web area 76a . 78a to 76d . 78d a footbridge 70a - 70d between a first material-weak web area 72a - 72d and a second weak material web area 79a - 79d arranged.
Wie aus 3 zu sehen, erstreckt sich jeder der Stege 70a–70d im vorliegenden Ausführungsbeispiel genau entlang zwei Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, die der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der jeweilige Steg 70a–70d befestigt ist. Beispielsweise erstreckt sich der Steg 70a entlang der Seite 61b und der Seite 61c der Außenkontur des beweglichen Teils 44, wobei diese beiden Seiten der Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der Steg 70a befestigt ist How out 3 To see, each of the footbridges stretches 70a - 70d in the present embodiment exactly along two sides 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 that the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are turned away, at the respective bridge 70a - 70d is attached. For example, the bridge extends 70a along the side 61b and the page 61c the outer contour of the movable part 44 , these two sides of the page 60a the inner contour of the frame 42 are turned away, at the footbridge 70a is attached
Außerdem sind die Seiten 60a–60d der Innenkontur, an denen einerseits ein jeweiliger Steg 70a–70d befestigt ist und die jeweils korrespondierende Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, an denen andererseits ein Steg befestigt ist, parallel zueinander ausgerichtet. Weiterhin sind die Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, an denen jeweils die Stege 70a–70d einerseits befestigt sind, den korrespondierenden Seiten 60a–60d der Innenkontur, an denen andererseits die jeweiligen Stege 70a–70d befestigt sind, voneinander abgewandt. Beispielsweise ist die Seite 61c der Außenkontur des beweglichen Teils 44, an der der Steges 70a einerseits befestigt ist, sowohl parallel, wie auch abgewandt der Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42, an der der Steg 70a andererseits befestigt ist. Das bedeutet, dass diese Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, an denen die Stege 70a–70d einerseits befestigt sind und die jeweils korrespondierenden Seiten 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42, an denen jeweils die Stege 70a–70d andererseits befestigt sind, nicht wie im Stand der Technik einander zugewandt sind. Besides, the pages are 60a - 60d the inner contour, on which on the one hand a respective web 70a - 70d is attached and the corresponding page 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 on the other hand, a web is fixed, aligned parallel to each other. Furthermore, the pages 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 , on each of which the bars 70a - 70d are attached on the one hand, the corresponding pages 60a - 60d the inner contour, on the other hand, the respective webs 70a - 70d are fixed, facing away from each other. For example, the page 61c the outer contour of the movable part 44 , at the footbridge 70a on the one hand fixed, both parallel, as well as facing away from the page 60a the inner contour of the frame 42 at the footbridge 70a on the other hand is attached. That means these pages 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 at which the webs 70a - 70d are attached on the one hand and the respective corresponding sides 60a - 60d the inner contour of the frame 42 , on each of which the bars 70a - 70d on the other hand, are not as in the prior art facing each other.
Der erste materialschwache Stegbereich 72a–72d und der zweite materialschwache Stegbereich 79a–79d jedes Steges 70a–70d sind, genau wie im ersten Ausführungsbeispiel nach 2 parallel zueinander angeordnet. Dabei ist der Abstand Ls zwischen dem ersten materialschwachen Stegbereich 72a–72d und dem zweiten materialschwachen Stegbereich 79a–79d eines Steges 70a–70d in Richtung lotrecht zur Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42, an der der jeweilige Steg befestigt ist größer als der Abstand La in derselben lotrechten Richtung zwischen der Seite 60a–60d der Innenkontur, an der der Steg 70a–70d befestigt ist, und der dieser Seite 60a–60d zugewandten Seite der Außenkontur des beweglichen Teils 44. Auch hier ist rein beispielhaft der Abstand Ls zwischen der Mitte des ersten materialschwachen Stegbereiches 72a–72d und der Mitte des zweiten materialschwachen Stegbereiches 79a–79d gemessen.The first material-weak web area 72a - 72d and the second material-weak web area 79a - 79d every footbridge 70a - 70d are, as in the first embodiment after 2 arranged parallel to each other. The distance L s between the first material-weak web area 72a - 72d and the second weak material web area 79a - 79d a footbridge 70a - 70d in the direction of vertical to the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 to which the respective web is attached is greater than the distance L a in the same vertical direction between the page 60a - 60d the inner contour at which the bridge 70a - 70d is attached, and this side 60a - 60d facing side of the outer contour of the movable part 44 , Here too, purely by way of example, the distance L s between the center of the first material-weak web region 72a - 72d and the middle of the second weak material web area 79a - 79d measured.
Auch im Ausführungsbeispiel nach 3 ist durch die Projektion jeder Seite der Außenkontur des beweglichen Teils 44 auf die jeweils zugewandte Seite der Innenkontur des Rahmens 42 ein Projektionsabschnitt Lp auf jeder Seite der Innenkontur festlegt, wobei jeder der Stege 70a–70d in einem Befestigungsbereich Lb an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt ist, die außerhalb dieses Projektionsabschnittes Lp liegt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Befestigungsbereich Lb bis nahe der Ecke 49a–49d, die zwischen der Seite der Innenkontur des Rahmens 42, an der der jeweilige Steg befestigt ist und einer hieran angrenzenden weiteren Seite der Innenkontur des Rahmens gebildet wird. Die Befestigungsbereiche Lb erstrecken sich auch hier nur bis nahe der Ecke 49a–49d, damit zwischen den Stegen und der jeweils angrenzenden weiteren Seite der Innenkontur des Rahmens ein schmaler Spalt verbleibt. Auch in 3 wurde der Projektionsabschnitt Lp und der Befestigungsbereich Lb nur für die Seite 61a eingezeichnet, wobei die Ecke für den betreffenden Befestigungsbereich die Ecke 49a ist, die zwischen den Seiten 60a und 60b der Innenkontur des Rahmens 42 gebildet wird. Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach 2 ist der Befestigungsbereich Lb schmaler.Also in the exemplary embodiment 3 is by projecting each side of the outer contour of the moving part 44 on the respectively facing side of the inner contour of the frame 42 defines a projection section L p on each side of the inner contour, each of the webs 70a - 70d in a mounting region L b on one side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 is fixed, which is outside of this projection section L p . Also in this embodiment, the attachment area L b extends to near the corner 49a - 49d placed between the side of the inner contour of the frame 42 to which the respective web is attached and a further side adjacent thereto of the inner contour of the frame is formed. The attachment areas L b also extend only to near the corner here 49a - 49d so that a narrow gap remains between the webs and the respectively adjacent further side of the inner contour of the frame. Also in 3 was the projection section L p and the attachment area L b only for the side 61a drawn, with the corner for the relevant mounting area the corner 49a is that between the pages 60a and 60b the inner contour of the frame 42 is formed. According to the embodiment according to 2 the attachment area L b is narrower.
Insbesondere kann bei beiden Ausführungsformen nach 2 und 3 eine Breite lS der materialschwachen Stegbereiche 52a–52d und 54a–54d oder 72a–72d und 79a–79d höchstens 10 % der Länge des materialstarken Stegbereichs insbesondere des ersten materialstarken Stegbereichs 76a–76d, der im Wesentlichen dem Abstand Ls zwischen dem ersten materialschwachen Stegbereich und dem zweiten materialschwachen Stegbereich entspricht, betragen, vorzugsweise etwa 2% bis 7% betragen. Nachdem alle vier Stege 70a–70d gleich aufgebaut sind, sind die Breite lS und die Länge LS der besseren Übersichtlichkeit halber in 3 jeweils nur an einem Steg eingezeichnet.In particular, in both embodiments 2 and 3 a width l S of the material-weak web areas 52a - 52d and 54a - 54d or 72a - 72d and 79a - 79d at most 10% of the length of the material-rich web area, in particular of the first material-rich web area 76a - 76d which substantially corresponds to the distance L s between the first material-weak web region and the second material-weak web region, amount to preferably about 2% to 7%. After all four bridges 70a - 70d are the same, the width l S and the length L S for better clarity in 3 each drawn only on a bridge.
4 zeigt ebenfalls eine Ausführungsform eines Sensormoduls 40 bei der sich jeder Steg entlang genau zwei Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt, die der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der jeweilige Steg jeweils befestigt ist. Diese Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform gemäß 3 sehr stark und unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 3 letztendlich nur in der Lage des zweiten materialschwachen Bereiches jedes Steges. Aufgrund der Ähnlichkeit der beiden Ausführungsformen wurden die Bezugszeichen für die Elemente der Stege gegenüber der Ausführungsform nach 3 nur mit einem Strich versehen. 4 also shows an embodiment of a sensor module 40 at each bridge along exactly two sides 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 extends to the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are turned away, is attached to the respective web respectively. This embodiment is similar to the embodiment according to FIG 3 very strong and differs from the embodiment 3 ultimately only in the situation of the second material-weak area of each web. Due to the similarity of the two embodiments, the reference numerals for the elements of the webs over the embodiment after 3 just a dash.
Der Aufbau der Ausführungsform nach 4 ist wie folgt. Wie aus 4 ersichtlich weist jeder der Stege 70a‘–70d‘ neben einem ersten materialstarken Stegbereich 76a‘–76d‘ zusätzlich einen zweiten materialstarken Stegbereich 78a‘–78d‘ auf, wobei der erste materialstarke Stegbereich 76a‘–76d‘ einen ersten Arm bildet und der zweite materialstarke Stegbereich 78a‘–78d‘ einen zweiten Arm bildet und wobei diese Arme senkrecht zueinander stehen. Ein erstes Ende des ersten Arms, also des ersten materialstarken Stegbereiches 76a‘–76d‘ ist über den ersten materialschwachen Stegbereich 72a‘–72d‘ an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt. Das andere Ende des ersten Arms (erster materialstarker Stegbereich 76a‘–76d‘) ist über einen zweiten materialschwachen Stegbereich 79a‘–79d‘ am zweiten Arm (zweiter materialstarker Stegbereich 78a‘–78d‘) befestigt, wobei der zweite Arm außerdem an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils (44) befestigt ist. Die Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 sind hier nur strichliniert eingezeichnet, da diese in der vorliegenden Ausführungsform tatsächlich nicht vorhanden sind und daher nur erahnt werden können, nachdem die zweiten materialstarken Stegbereiche 78a‘–78d‘ übergangslos anschließen. Auch wenn die Stege 70a‘–70d‘ der Ausführungsform nach 4, anders als die Stege 70a–70d der Ausführungsform nach 3, zwei materialstarke Stegbereiche 76a–76d und 78a–78d aufweisen, ist der eigentliche Unterschied der Ausführungsform nach 4 gegenüber der Ausführungsform nach 3 in der Anordnung des zweiten materialschwachen Bereiches 79a–79d bzw. 79a‘–79d‘ zu sehen. In der Ausführungsform nach 4 verbindet der zweite materialschwache Bereich 79a‘–79d‘ den ersten Arm (erster materialstarker Stegbereich 76a‘–76d‘) und den zweiten Arm (zweiter materialstarker Stegbereich 78a‘–78d‘), wobei der zweite materialstarke Stegbereich 78a‘–78d‘ starr am beweglichen Bauteil 44 befestigt ist. Im Gegensatz hierzu sind im Ausführungsbeispiel nach 3 der erste Arm 76a–76d und der zweite Arm 78a–78d starr miteinander verbunden (es gibt damit nur einen ersten materialstarken Stegbereich 76a, 78a–76d, 78d), wobei der zweite Arm 78a–78d wiederum über den zweiten materialschwachen Stegbereich 79a–79d mit dem beweglichen Bauteil 44 verbunden ist.The structure of the embodiment according to 4 is as follows. How out 4 As can be seen, each of the webs 70a ' - 70d ' in addition to a first material-rich web area 76a ' - 76d ' In addition, a second material thick web area 78a ' - 78d ' on, with the first material-strong web area 76a ' - 76d ' forms a first arm and the second material strong web area 78a ' - 78d ' forms a second arm and wherein these arms are perpendicular to each other. A first end of the first arm, so the first material-rich bridge area 76a ' - 76d ' is about the first material-weak web area 72a ' - 72d ' at one page 60a - 60d the inner contour of the frame 42 attached. The other end of the first arm (first thick web area 76a ' - 76d ' ) is over a second material-weak web area 79a ' - 79d ' on the second arm (second material-strong web area 78a ' - 78d ' ), with the second arm also on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part ( 44 ) is attached. The pages 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 are shown here only by dashed lines, since these are actually not present in the present embodiment and therefore can only be guessed after the second material thick web areas 78a ' - 78d ' connect seamlessly. Even if the jetties 70a ' - 70d ' the embodiment according to 4 , unlike the bars 70a - 70d the embodiment according to 3 , two material-strong web areas 76a - 76d and 78a - 78d have, the actual difference of the embodiment according to 4 compared to the embodiment according to 3 in the arrangement of the second material-weak area 79a - 79d respectively. 79a ' - 79d ' to see. In the embodiment according to 4 connects the second material-weak area 79a ' - 79d ' the first arm (first material-strong web area 76a ' - 76d ' ) and the second arm (second material thick web area 78a ' - 78d ' ), wherein the second material-strong web area 78a ' - 78d ' rigidly on the moving component 44 is attached. In contrast, in the embodiment according to 3 the first arm 76a - 76d and the second arm 78a - 78d rigidly connected to each other (so there is only a first material-rich bridge area 76a . 78a - 76d . 78d ), the second arm 78a - 78d again over the second weak material web area 79a - 79d with the moving component 44 connected is.
Aufgrund der hohen Ähnlichkeit der Ausführungsform nach 4 mit der Ausführungsform nach 3 gelten die zu 3 gemachten Beschreibungen ganz analog auch für die Ausführungsform der 4.Due to the high similarity of the embodiment according to 4 with the embodiment according to 3 apply to 3 made descriptions quite analogously for the embodiment of 4 ,
5 bis 7 zeigen gegenüber den Ausführungsbeispielen nach 2 bis 4 grundsätzlich andere Ausführungsvarianten von erfindungsgemäßen Sensormodulen 40, bei denen sich jeder der Stege entlang von wenigstens drei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt, die der Seite der Innenkontur des Rahmens abgewandt sind, an der der jeweilige Steg befestigt ist. In den Ausführungsformen der 6 und 7 erstreckt sich jeder der Stege nicht nur entlang der besagten drei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44 sondern sogar entlang von allen vier Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44. 5 to 7 show compared to the embodiments according to 2 to 4 basically different embodiments of sensor modules according to the invention 40 in which each of the webs extends along at least three sides of the outer contour of the movable part 44 extends, which are remote from the side of the inner contour of the frame to which the respective web is attached. In the embodiments of the 6 and 7 not only does each of the webs extend along the said three sides of the outer contour of the movable part 44 but even along all four sides of the outer contour of the moving part 44 ,
Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen werden im Folgenden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Ausführungsformen nach 5 bis 7 unterscheiden sich grundsätzlich gegenüber den Ausführungsformen der 2 bis 4 darin, dass hierin nicht zur Reduzierung der Steifigkeit in Z-Richtung der Abstand Ls zwischen dem ersten materialschwachen Bereich und dem zweiten materialschwachen Bereich eines Steges möglichst groß gewählt wird, sondern dass alternativ die gesamte Länge des ersten materialstarken Bereiches jedes Steges so groß gewählt wird, dass bei einer Auslenkung des beweglichen Teils 44 sich insbesondere auch der erste materialstarke Stegbereich, der sich zwischen dem ersten materialschwachen Stegbereich und dem zweiten materialschwachen Stegbereich befindet, elastisch verformt. Hierdurch wird gleichfalls die Steifigkeit in Z-Richtung reduziert.The same components as in the preceding embodiments will be denoted by the same reference numerals below. The embodiments according to 5 to 7 differ fundamentally compared to the embodiments of 2 to 4 in that the distance L s between the first material-weak region and the second weak-material region of a web is not selected to be as great as possible in order to reduce the rigidity in the Z-direction, but alternatively that the entire length of the first material-rich region of each web is chosen to be so large in that at a deflection of the movable part 44 In particular, the first material-strong web region, which is located between the first material-weak web region and the second material-weak web region, is elastically deformed. This also reduces the stiffness in the Z direction.
Eine erste Ausführungsform, die hiervon Gebrauch macht, ist in 5 dargestellt. Hierin erstreckt sich jeder der Stege 90a–90d entlang von genau drei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44, die der Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der jeweilige Steg 90a–90d befestigt ist. Wie aus 5 zu sehen ist, erstreckt sich beispielsweise der Steg 90a entlang den drei Seiten 61b, 61c und 61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, die der Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der Steg 90a befestigt ist.A first embodiment making use of this is in 5 shown. Herein extends each of the webs 90a - 90d along exactly three sides of the outer contour of the moving part 44 that the side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are turned away, at the respective bridge 90a - 90d is attached. How out 5 For example, the bridge extends 90a along the three sides 61b . 61c and 61d the outer contour of the movable part 44 that the side 60a the inner contour of the frame 42 are turned away, at the footbridge 90a is attached.
Wie ferner aus 5 zu sehen, umfassen die Stege 90a–90d genau einen ersten materialstarken Stegbereich 96a, 97a, 98a–96d, 97d, 98d mit einem ersten Arm 96a–96d, an dessen Ende ein zweiter Arm 97a–97d angeordnet ist, der senkrecht auf den ersten Arm 96a–96d steht, wobei am Ende des zweiten Arms 97a–97d ein dritter Arm 98a–98d angeordnet ist, der wiederum senkrecht auf den zweiten Arm 97a–97d steht, wobei das dem zweiten Arm 97a–97d abgewandte Ende des ersten Arms 96a–96d über den ersten materialschwachen Stegbereich 92a–92d an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt ist und der dritte Arm 98a–98d seitlich über den besagten zweiten materialschwachen Stegbereich 99a–99d an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist.As further out 5 to see, include the footbridges 90a - 90d exactly a first material-strong web area 96a . 97a . 98a - 96d . 97d . 98d with a first arm 96a - 96d , at the end of which a second arm 97a - 97d is arranged perpendicular to the first arm 96a - 96d stands, being at the end of the second arm 97a - 97d a third arm 98a - 98d which is in turn perpendicular to the second arm 97a - 97d stands, which is the second arm 97a - 97d opposite end of the first arm 96a - 96d over the first material-weak web area 92a - 92d on one side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 is attached and the third arm 98a - 98d laterally over the said second material-weak web area 99a - 99d on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 is attached.
Im vorliegenden Fall sind hierbei der erste materialschwache Stegbereich 92a–92d jedes Steges unmittelbar an einer Seite 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt, wobei der jeweilige materialstarke Stegbereich 96a, 97a, 98a–96d, 97d, 98d sich unmittelbar an den ersten materialschwachen Stegbereich anschließt. Durch den ersten Arm 96a–96d, den zweiten Arm 97a–97d und den dritten Arm 98a–98d des ersten materialstarken Stegbereiches 96a, 97a, 98a–96d, 97d, 98d erstreckt sich jeder der Stege 90a–90d entlang von drei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44, die der Seite der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der jeweilige Steg befestigt ist. Im Falle des Steges 90a beispielsweise erstreckt sich der erste materialstarke Stegbereich 96a, 97a, 98a entlang den drei Seiten 61b, 61c und 61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44, wobei diese drei Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44 der Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 abgewandt sind, an der der Steg 90a befestigt ist. Dies gilt in analoger Weise auch für die drei anderen Stege 90b–90d. Die Enden der materialstarken Stegbereiche sind dann wiederum über materialschwache Stegbereiche 99a–99d mit den Seiten 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 verbunden. Wie man aus 5 erkennen kann, ist der zweite materialschwache Stegbereich 99a–99d, der sich jeweils an den ersten materialstarken Stegbereich 96a, 97a, 98a–96d, 97d, 98d der Stege 90a–90d anschließt, direkt an der dritten Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt. In the present case, this is the first material-weak web area 92a - 92d each bar directly on one side 60a - 60d the inner contour of the frame 42 attached, with the respective high-strength web area 96a . 97a . 98a - 96d . 97d . 98d adjoins directly to the first material-weak web area. Through the first arm 96a - 96d , the second arm 97a - 97d and the third arm 98a - 98d the first material-strong web area 96a . 97a . 98a - 96d . 97d . 98d each of the bars extends 90a - 90d along three sides of the outer contour of the movable part 44 that is the side of the inner contour of the frame 42 turned away are, to which the respective web is attached. In the case of the bridge 90a For example, the first material-rich web area extends 96a . 97a . 98a along the three sides 61b . 61c and 61d the outer contour of the movable part 44 , wherein these three sides of the outer contour of the movable part 44 the side 60a the inner contour of the frame 42 are turned away, at the footbridge 90a is attached. This applies analogously to the other three webs 90b - 90d , The ends of the material-thick web areas are then again over material-weak web areas 99a - 99d with the pages 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 connected. How to get out 5 can recognize, is the second material-weak web area 99a - 99d , which in each case at the first material strong web area 96a . 97a . 98a - 96d . 97d . 98d of the bridges 90a - 90d connects directly to the third page 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 attached.
Es versteht sich, dass der zweite materialschwache Stegbereich 99a–99d jedes Steges alternativ auch, beispielsweise wie dies in 2 oder in 4 gezeigt ist, mit einem zweiten materialstarken Stegbereich (in 2 mit den Bezugszeichen 48a–48d bezeichnet oder in 4 mit den Bezugszeichen 78a‘–78d‘ bezeichnet) verbunden sein kann, der dann erst an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist. In dieser Ausführungsvariante würde der zweite materialschwache Stegbereich, sofern die Ausgestaltung gemäß 2 oder gemäß 4 verwendet wird, dann insbesondere parallel zum ersten materialschwachen Stegbereich ausgerichtet sein. It is understood that the second material-weak web area 99a - 99d Alternatively, each bridge also, for example, as in 2 or in 4 is shown with a second material thick web area (in 2 with the reference numerals 48a - 48d designated or in 4 with the reference numerals 78a ' - 78d ' can be connected), which then only on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 is attached. In this embodiment, the second material weak web area, if the embodiment according to 2 or according to 4 is used, then be aligned in particular parallel to the first material-weak web area.
Die 6 zeigt eine ganz ähnliche Ausführungsform wie 5, die sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 5 darin unterscheidet, dass der erste materialstarke Stegbereich 106a, 107a, 108a, 109a noch einen zusätzlichen vierten Arm 109a aufweist, so dass sich jeder der Stege 100a sogar entlang von allen vier Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass in 6 aus Gründen der Übersichtlichkeit die Bezugszeichen für die vier Stege nur für einen einzigen Steg 100a angegeben sind. Nachdem alle vier Stege aber gleich aufgebaut sind, gelten die nachstehenden Aussagen natürlich für alle vier Stege.The 6 shows a very similar embodiment as 5 , which is opposite to the embodiment according to 5 It differs in that the first material-strong web area 106a . 107a . 108a . 109a one more fourth arm 109a so that each of the webs 100a even along all four sides of the outer contour of the moving part 44 extends. At this point it should be mentioned that in 6 for clarity, the reference numerals for the four webs only for a single bridge 100a are indicated. Of course, once all four bars have the same structure, the statements below apply to all four bars.
Der Aufbau jedes der in 6 gezeigten Stege 100a ist, wie aus 6 zu sehen, derart, dass der erste materialstarke Stegbereich 106a, 107a, 108a, 109a einen ersten Arm 106a aufweist, an dessen Ende ein zweiter Arm 107a angeordnet ist, der senkrecht auf den ersten Arm 106a steht, wobei am Ende des zweiten Arms 107a ein dritter Arm 108a angeordnet ist, der wiederum senkrecht auf den zweiten Arm 107a steht, wobei am Ende des dritten Arms 108a ein vierter Arm 109a angeordnet ist, der wiederum senkrecht auf den dritten Arm steht, wobei das dem zweiten Arm 107a abgewandte Ende des ersten Arms 106a über den ersten materialschwachen Stegbereich 102a an einer Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt ist und der vierte Arm 109a über den besagten zweiten materialschwachen Stegbereich 103a an einer Seite 60a der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist.Building each of the in 6 shown bridges 100a is how out 6 to see, in such a way that the first material strong web area 106a . 107a . 108a . 109a a first arm 106a has, at the end of a second arm 107a is arranged perpendicular to the first arm 106a stands, being at the end of the second arm 107a a third arm 108a which is in turn perpendicular to the second arm 107a stands, being at the end of the third arm 108a a fourth arm 109a which is in turn perpendicular to the third arm, wherein the second arm 107a opposite end of the first arm 106a over the first material-weak web area 102 on one side 60a the inner contour of the frame 42 is attached and the fourth arm 109a over the said second material-weak web area 103a on one side 60a the outer contour of the movable part 44 is attached.
Auch in dieser Ausführungsform kann der zweite materialschwache Stegbereich 103a jedes Steges alternativ auch (beispielsweise wie dies in 2 oder in 4 gezeigt ist) mit einem zweiten materialstarken Stegbereich (in 2 mit den Bezugszeichen 48a–48d bezeichnet oder in 4 mit den Bezugszeichen 78a‘–78d‘ bezeichnet) verbunden sein, der dann erst an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist. Also in this embodiment, the second material weak web area 103a each bridge alternatively also (for example as in 2 or in 4 is shown) with a second material thick web area (in 2 with the reference numerals 48a - 48d designated or in 4 with the reference numerals 78a ' - 78d ' be connected), which then only on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 is attached.
Die 7 zeigt wiederum eine ganz ähnliche Ausführungsform wie die 5 und 6, die sich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 6 darin unterscheidet, dass der erste materialstarke Stegbereich 116a, 117a, 118a, 119a, 120a noch einen zusätzlichen fünften Arm 120a aufweist, so dass sich jeder der Stege 110a entlang von allen vier Seiten der Außenkontur des beweglichen Teils 44 erstreckt. Entlang der Seite 61b erstreckt sich der Steg 110a sogar zweimal. Auch in 7 wurde, wie bereits in 6, aus Gründen der Übersichtlichkeit die Bezugszeichen für die vier Stege nur für einen einzigen Steg 110a angegeben. Nachdem alle vier Stege aber gleich aufgebaut sind, gelten die nachstehenden Aussagen natürlich auch wieder für alle vier Stege.The 7 again shows a very similar embodiment as the 5 and 6 , which is opposite to the embodiment according to 6 It differs in that the first material-strong web area 116a . 117a . 118a . 119a . 120a another fifth arm 120a so that each of the webs 110a along all four sides of the outer contour of the moving part 44 extends. Along the side 61b the bridge extends 110a even twice. Also in 7 was, as already in 6 , For reasons of clarity, the reference numerals for the four webs only for a single web 110a specified. Of course, once all four bars have been set up the same, the statements below apply to all four bars.
Der Aufbau jedes der in 7 gezeigten Stege 110a ist, wie aus 7 zu sehen derart, dass der erste materialstarke Stegbereich 116a, 117a, 118a, 119a, 120a jedes Steges 110a fünf Arme 116a–120a aufweist (es können natürlich auch mehr als die fünf gezeigten Arme 116a–120a vorgesehen sein), die zu einer spiralartigen Form verbunden sind, wobei dazu die Enden von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Armen so miteinander verbunden sind, dass diese Arme senkrecht aufeinander stehen, wobei das äußere Ende der spiralartigen Form, das durch das Ende eines ersten Arms 116a gebildet ist, über den ersten materialschwachen Stegbereich 112a an einer Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt ist und das innere Ende der spiralartigen Form, das durch einen letzten Arm 120a gebildet ist, über den besagten zweiten materialschwachen Stegbereich 113a an einer Seite 61b der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist.Building each of the in 7 shown bridges 110a is how out 7 to be seen in such a way that the first material-strong web area 116a . 117a . 118a . 119a . 120a every footbridge 110a five arms 116a - 120a has (of course, more than the five arms shown 116a - 120a to be provided), which are connected to a spiral-like shape, to which the ends of each two successive arms are connected to each other so that these arms are perpendicular to each other, wherein the outer end of the spiral-like shape, through the end of a first arm 116a is formed, over the first weak material web area 112a on one side 60a the inner contour of the frame 42 is attached and the inner end of the spiral-like shape, passing through a last arm 120a is formed, over said second material weak web area 113a on one side 61b the outer contour of the movable part 44 is attached.
Auch in dieser Ausführungsform kann der zweite materialschwache Stegbereich 113a jedes Steges alternativ auch (beispielsweise wie dies in 2 gezeigt ist oder auch wie dies in 4 gezeigt ist) mit einem zweiten materialstarken Stegbereich (in 2 mit den Bezugszeichen 48a–48d bezeichnet oder in 4 mit den Bezugszeichen 78a‘–78d‘ bezeichnet) verbunden sein, der dann erst an einer Seite 61a–61d der Außenkontur des beweglichen Teils 44 befestigt ist.Also in this embodiment, the second material weak web area 113a each bridge alternatively also (for example as in 2 is shown or even like this in 4 is shown) with a second material thick web area (in 2 with the reference numerals 48a - 48d designated or in 4 with the reference numerals 78a ' - 78d ' be connected), which then only on one side 61a - 61d the outer contour of the movable part 44 is attached.
Wie man unmittelbar aus 5 bis 7 ersehen kann, ist auch in diesen Ausführungsbeispielen der Steg 90a in 5, 100a in 6 und 110a in 7 in einem Befestigungsbereich Lb an einer Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42 befestigt, der außerhalb des Projektionsabschnittes Lp liegt. Insbesondere erstreckt sich auch hier der Befestigungsbereich Lb bis nahe der Ecke 49a, die zwischen der Seite 60a der Innenkontur des Rahmens 42, an der der jeweilige Steg 90a befestigt ist und einer hieran angrenzenden weiteren Seite 60b der Innenkontur des Rahmens 42 gebildet wird. Analoges gilt für jeweils die drei anderen Stege der Ausführungsbeispiele. Die Befestigungsbereiche Lb erstrecken sich auch hier nur bis nahe der Ecke 49a–49d, damit zwischen den Stegen und der jeweils angrenzenden weiteren Seite der Innenkontur des Rahmens ein schmaler Spalt verbleibt.How to get out immediately 5 to 7 can be seen, is also in these embodiments, the bridge 90a in 5 . 100a in 6 and 110a in 7 in a mounting region L b on one side 60a the inner contour of the frame 42 attached, which is outside the projection section L p . In particular, the attachment area L b also extends to near the corner here 49a that is between the page 60a the inner contour of the frame 42 at the respective footbridge 90a is attached and an adjacent thereto further side 60b the inner contour of the frame 42 is formed. The same applies for each of the three other webs of the embodiments. The attachment areas L b also extend only to near the corner here 49a - 49d so that a narrow gap remains between the webs and the respectively adjacent further side of the inner contour of the frame.
Eine weitere Besonderheit der Ausführungsvarianten nach 5 und 7 ist hierbei darin zu sehen, dass der erste materialschwache Stegbereich 92a–92d in 5 oder 112a in 7 und der zweite materialschwache Stegbereich 99a–99d in 5 oder 113a in 7 jedes Steges 90a–90d in 5 oder 110a in 7 auch senkrecht aufeinander stehen kann. Die Konsequenz hieraus ist, dass der erste materialschwache Stegbereich 92a–92d in 5 oder 112a in 7 und der zweite materialschwache Stegbereich 99a–99d in 5 oder 113a in 7 bei jeglicher Bewegung des beweglichen Teils 44 unterschiedlichen Spannungen ausgesetzt ist. Eine Translation des beweglichen Teils 44 in Z-Richtung beispielsweise, führt zu einer Torsionsspannung im zweiten materialschwachen Stegbereich 99a–99d in 5 oder 113a in 7 jedes Steges 90a–90d in 5 oder 110a in 7 und zu einer Biegespannung des ersten materialschwachen Stegbereiches 92a–92d in 5 oder 112a in 7 jedes Steges 90a–90d in 5 oder 110a in 7. Dies ist allerdings kein Problem. Es muss lediglich über ein geeignetes mathematisches Modell aus den Messwerten der Dehnungsmessstreifen geeignete Messwerte ermittelt werden, die der tatsächlichen Auslenkung des Tastiftes 28 mit Tastkugel 33 entsprechen.Another special feature of the variants according to 5 and 7 This is to be seen in the fact that the first material-weak web area 92a - 92d in 5 or 112a in 7 and the second material-weak web area 99a - 99d in 5 or 113a in 7 every footbridge 90a - 90d in 5 or 110a in 7 can also be perpendicular to each other. The consequence of this is that the first material-weak web area 92a - 92d in 5 or 112a in 7 and the second material-weak web area 99a - 99d in 5 or 113a in 7 with any movement of the moving part 44 is exposed to different voltages. A translation of the moving part 44 in the Z direction, for example, leads to a torsional stress in the second material-weak web area 99a - 99d in 5 or 113a in 7 every footbridge 90a - 90d in 5 or 110a in 7 and to a bending stress of the first material-weak web area 92a - 92d in 5 or 112a in 7 every footbridge 90a - 90d in 5 or 110a in 7 , This is not a problem though. It is only necessary to determine suitable measured values from the measured values of the strain gauges via a suitable mathematical model, ie the actual deflection of the stylus 28 with tactile ball 33 correspond.
Die Sensormodule 40 gemäß den Ausführungsbeispielen nach 2 bis 7 sind zwar besonders vorteilhafte Ausgestaltungen. Trotzdem sind diese nur nur beispielhaft und können vielfältig variieren. Beispielsweise können anstelle von vier Stegen auch nur zwei Stege vorgesehen sein. Ferner kann anstelle einer quadratischen Innenkontur des Rahmens 42 auch eine rechteckige Innenkontur vorliegen. Genauso muss auch die Außenkontur des beweglichen Teils 44 nicht quadratisch sein, sondern kann auch rechteckig ausgeführt werden. Auch die Position der materialschwachen Stegbereiche ist nur beispielhaft. Auch müssen sich die ersten materialschwachen Stegbereiche nicht zwingend unmittelbar an den Seiten 60a–60d der Innenkontur des Rahmens 42 befinden.The sensor modules 40 according to the embodiments according to 2 to 7 Although particularly advantageous embodiments. Nevertheless, these are only examples and can vary widely. For example, only two webs may be provided instead of four webs. Furthermore, instead of a square inner contour of the frame 42 Also present a rectangular inner contour. The same applies to the outer contour of the moving part 44 not square, but can also be rectangular. The position of the material-weak web areas is only an example. Also, the first material-weak web areas do not necessarily have to be directly on the sides 60a - 60d the inner contour of the frame 42 are located.
Es versteht sich, dass das Sensormodul 40 gemäß 2 bis 7 beispielsweise entsprechend der WO 2006/010395 A2 mit piezoresistiven Sensoren zur Erfassung der Verbiegung der Stege 50a–50d, 70a–70d, 70a‘–70d‘, 90a–90d, 100a oder 110a beziehungsweise der materialschwachen Stegbereiche 52a–52d / 54a–54d, 72a–72d / 79a–79d, 72a‘–72d‘ / 79a‘–79d‘, 92a–92d/99a–99d, 102a/103a oder 112a/113a und mit hiermit verbundenen elektrischen Kontakten zum Abnehmen der Sensorsignale und ähnlichem ausgestattet ist, um in einem Tastkopf 26 gemäß dem vorstehend beschriebenen Koordinatenmessgerät 10 eingesetzt zu werden.It is understood that the sensor module 40 according to 2 to 7 for example, according to the WO 2006/010395 A2 with piezoresistive sensors for detecting the bending of the bars 50a - 50d . 70a - 70d . 70a ' - 70d ' . 90a - 90d . 100a or 110a or the material-weak web areas 52a - 52d / 54a - 54d . 72a - 72d / 79a - 79d . 72a ' - 72d ' / 79a ' - 79d ' . 92a - 92d / 99a - 99d . 102 / 103a or 112a / 113a and with associated electrical contacts for removing the sensor signals and the like is equipped to in a probe 26 according to the coordinate measuring machine described above 10 to be used.
Als Materialien für das Sensormodul 40 nach 2 oder 3 sind beispielsweise Silicium vorgeschlagen, das in die gewünschte Form geätzt, insbesondere trockengeätzt, und mit den gewünschten elektrischen Komponenten ausgestattet wird.As materials for the sensor module 40 to 2 or 3 For example, silicon is proposed, which is etched into the desired shape, in particular dry-etched, and equipped with the desired electrical components.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 2006/010395 A2 [0003, 0005, 0011, 0016, 0041, 0098] WO 2006/010395 A2 [0003, 0005, 0011, 0016, 0041, 0098]
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DE 102005037160 A1 [0005] DE 102005037160 A1 [0005]