DE7400071U

DE7400071U - Meßkopf für Koordinatenmeßgeräte

Info

Publication number: DE7400071U
Application number: DE7400071U
Authority: DE
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Publication date: 1974-04-18

Description

Sie Erfindung bezieht sich auf einen Messkopf für Koordinatenmessgeräte, welcher einen beweglichen, mit einem Signalgeber zusammenwirkenden Tastarm aufweist.

Auf Koordinatenmessgeräten oder -maschinen werden Werkstücke in längs-, Breiten- und Höhenrichtung vermessen, d.h. in Richtung der Z-, der Ϊ- und der Z-Achse eines räumlichen, kartesiechen Koordinatensystems. Diese Geräte bzw. naschinen weisen einen Nesskopf mit einem Tastarm auf, welcher bei Betätigung des Tastarmes ein elektrisches Signal abgibt, ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um die Relativbewegungen zwischen Hesskopf und Werkstück in jeder der drei Richtungen hinsichtlich der jeweils zurückgelegten Strecke zu messen. Diese ^dnrichtungen werden von den elektrischen Signalen des Hesskopfes derart; gesteuert, dass^sle die Koordinate des jeweils veimessenen Werkstückpunktes in der X- bzw. X- bzw. Z-Richtung in dem imaginären, bezüglich des Werkstücks feststehenden, dreidimensionalen Koordinatensystems feststellen, oder unmittelbar den Abstand zwischen zwei vermessenen Werkstückpunkten in Richtung der

Z- bzw. 7- bzw. Z-Achee. Die gemessenen Werte werden angezeigt und/oder registriert, in manchen Fällen auch in elek-

Der Messkopf bzw. dessen Signalgeber gibt in einer bestimmten Auslenkstellung des Tastarmes das elektrische Signal ab. Im allgemeinen sind die MesskBpfe so gebaut, dass der Tastarm lediglich längsverschieblieh oder radial verschwenkbar ist. Um in sämtlichen drei Richtungen des erwähnten räumlichen Koordinatensystems messen zu können, muss also ein Meβskopfwechsel bzw. eine Messkopfumetellung vorgenommen we.i .n. Darüberhinaus lassen sich Bundheitsmesaungen, beispielsweise von Werksttickbohrungea, überhaupt nicht oder nur schwer bewerkstelligen.

Ee ist bereits ein Hesskopf für mit einem beweglichen, mit einem Hiapt Hven cder induktiven Signalgeber zusammenwirkenden Tastarm bekannt, bei welchem der Tastarm kugelgelenkartig gelagert und gleichseitig längsverschieblich ist, wobex der Tastarm federnd in Buhesteilung gehalten ist und beim Messen, d.h. Anlaufen eines zu vermessenden Werkstückpunktes entgegen der Pederbelastung verschwenkt bzw. sich längs verschiebt. Bei einer bestimmten Schwenksteilung, in welcher der Tastarm mit der jeweils wirksamen Tastfläche die Verlängerung der Längsachse des Einspannkonus berührt, bzw. bei einer bestimmten Axialverschiebung gibt der eine bzw. der andere induktive oder kepaeitive Signalgeber ein elektrisches Signal ab (DT-OS 2 019 895).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Messkopf der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welcher bei einfachstem Aufbau exakte Messungen in einer Ebene sowie senkrecht dazu ermöglicht, wobei sofort die wehren Werte erhalten werden, auch Run&heitsmessungen möglich sind. Ferner soll die Ge-

fahr von Beschädigungen bei unsachgemässer oder unachtsamer Bedienung des mit dem Messkorf versehenen Koordinatenmessgeräte ozw. der Koordinatenmessmaschine ausgeschlossen sein.

Die Erfindung ist daher durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 die Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht einer mit einem erfindungsgemässen Messkopf versehenen KoordinatenmesBmaschine»

Fig. 3 eine Seitenansicht des Messkopfes der Koordinatenmessmaschine gemäss Fig. 1 und 2, wobei der Deckel abgenommen ist;

Fig. 4, 5 und 6 jeweils den Schnitt entlang der Linie IV-IV bzw. V-V bzw. VI-VI in Fig. 3;

Fig. 7 schematisch den Messkopf gemäss Fig. 5 bis 6; und

Fig. 8 bis 11 jeweils schematisch eine andere Aus führung sfoxm des erfindungsgemäesen Messkopfes.

Sie Koordinat emaeesmaschine gemäße Fig, 1 und 2 weist einen senkrechten Ständer 1, ein Bett 2 vor der. Ständer 1, zwei seitliche Konsolen 3 und 4, einen waagerechten Granitblock 5 auf dem Bett 2, einen Tiech 6 zur Aufnahme dee jeweils zu vermessenden Werkstücke und einen as Etänder 1 senkrecht beweglichen Tragarm 7 Auf. Auf den seitlichen Konen j en 3 und 4-sind elektronische Geräte 6 zur Eooräinatefie£.äeigö bzw.

-registrierung bzw. -Weiterverarbeitung aufgesetzt.

Der Tisch 6 ist auf dem Block 5 luftgelagert und in Richtung der X-Achse sowie in der dazu senkrechten Sichtung der Ϊ-Achse beweglich geführt. Er kann sowohl um die X-Achse als auch um die Y-Achse zur genauen, wagerechten Ausrichtung gekippt und in Sichtung dieser beiden Achsen mittels Peinstellschrauben feinverstellt sowie in der jeweils gewünschten Stellung festgeklemmt werden.

Der Arm 7 ist am Ständer 1 auf strichpunktiert angedeuteten Schienen 9 geführt und gleichfalls luftgelagert. In ihn ist eine Messpindel 10 mit Handgriff 1 eingesetzt, welche unterhalb des Armes 7 einen waagerechten Querträger 12 aufweist, welcher um die senkrechte Z-Achse drehbar ist, und an welchem ein Wesskopf 13 init Tastarm 14· längsverschieblich ist. Der Träger 12 ist in vier un 90° gegenseitig versetzten Drehsteliungen rastend festlegbar, von denen eine in Fig. 1 und eine in Fig. 2 dargestellt sind.

Zusätzlich kann auch der Tisch 6 auf dem Block 5 um die Z-Achse verschwenkbar sein.

Gemäss Fig. 3 und 6 weise der Messkopf 13 ein Gehäuse 15 auf, in welchem ein induktiver Signalgeber 16 mittels einer Klemmschraube 17 justierbar angeordnet ist. Weiterhin ist im Gehäuse 15 ein um eine Achse 18 veTchwenkbarer Hebel 19 vorgesehen, welcher bei unbetätigten ^astarm 14 auf einem gehäusefesten Anschlag 20 aufliegt, sich parallel zum Geber 16 erstreckend. Der Tastarm 14 ist am Hebel 19 um eine zur ersten Achse 1c parallele, zweite Achse 21 verschwenkbar angelenkt und durch eine Zugfeder 22 gegen einen justierbaren Anschlag 23 gedruckt, so dass er gemäss Fig. 3 senkrecht zum Geber 16 liegt.

Am Tastarm 14- ist eine Schräge 24- vorgesehen, gegen welche ein Schaltstift 25 des Gebers 16 federnd gedrückt ist. Wird der Tastarm 14- mit dem kugeligen Tastkopf 26 soweit in Richtung des Pfeiles 27 seitlich bsw. in Richtung des Pfeiles 28 in Längsrichtung verschoben, bis die dem jeweiligen Pfeil 27 bzw. 28 zugekehrte Anlagefläche 29 bzw. 30 durch denjenigen Punkt läuft, mit welchem der L;.ttelpunkt der Kopfkugel in Ruhestellung des Tastarmes zusammenfällt, dann gibt der Geber 16 ein Signal ab.

Wie besonders deutlich aus Fig. 4- ersichtlich, ist das Gehäuse 15 mit einer oberen Längsausnehmung 31 von trapezförmigem Querschnitt versehen, um eine Führungsschiene entsprechenden Querschnitts des Trägers 12 zu umfassen. Mit Hilfe von Stellknöpfen 32 wird der Messkopf 13 auf dem Träger 12 so eingestellt, dass die Längsachse des Tastarmes 14- und sonr t der Mittelpunkt des kugeligen Tastkopfes 26 in Ruhestellung des Tastarmes 14- genau mit der Z-Achse zusammenfallen.

De.c Tastarm 14- ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Halter 33 und einem Ansetz arm 3^·· Letzterer ist mit dem Tastkopf 26 versehen und fällt mit seiner Längsachse in Ruhestellung des Tastanres 14- mit der Z-Achse zusammen, wie erwähnt. Der Halter 33 ist am Hebel 19 angelenkt und durch die Feder 22 gegen den Anschlag 23 belastet sowie mit der Schräge 24- versehen.

Der Ansetzarm 3^ ist am Heiter 33 magnetisch gehalten, und zwar mittels dreier Permanentmagnete 35» welche gemäss Fig. 3 'und 5 im Halter 33 zur Einstellung der Haltekraft zwischen Ansetzarm y\ und Halter 33 verschraubbar sind. Zur genauen gegenseitigen Ausrichtung ist zwischen Ansetz-

eine
arm 34- und Halter 33/Prismenfü'nrung vorgesehen, wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich. Gemäss Pig. 5, in welcher der Ansetzana 34- nicht eingezeichnet ist, weist der Halter 33 zwei zueinander senkrechte Seitenflächen 36 auf, an welchen der Ansetzana 34· mit Prism ens tücken 37 quadratischen Querschnitts zur Anlage kommt. Der Ansetzarm 3^- ist weiterhin mit einem oberen Winkelarm 38 versehen, welcher mit einer ebenen, zu den Flächen 36 senkiechten Fläche auf einer entsprechenden Fläche des Halters 33 aufliegt. Die gegenseitigen Anlagepunkte von Ansetzarm 34- und Halter 33 liegen also in verhältnis&ässig weitem Abstand und übereck.

Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass der Messkopf 13 bzw. der Tastana 14- dann nicht beschädigt wird, wenn der Tastarm 14- bei unsachgemässer Bedienung zu weit oder in der falschen Richtung an das jeweils zu vermessende Werkstück herangefahren werden sollte. Der Ansetzarm 34 löst sich dann vom Halter 33· Er kann danach wieder leicht angesetzt werden, wobei die genaue Stellung gewährleistet ist.

In Fig. 7 ist die Aufhängung des Tastarmes 14- und das Zusammenwirken mit dem Geber 16 beim Hesskopf gemäss Fig. 3 bis 6 schematisch wiedergegeben. Die Ausführungsform gemäss Fig. 8 unterscheidet sich lediglich dadurch von derjenigen nach Fig. 7> dass zusätzlich zum ersten Hebel 19 ein zweiter, kürzerer Hebel 40 und ein dritter, den ersten und den dazu parallelen zweiten Hebel 19 bzw. 40 verbindender Hebel 4-1 vorgesehen und die Zugfeder 22 sowie der Anschlag 23 auf der dem Tastarm 14· abgewandten Seite nicht am Gehäuse 15, sondern am dritten Hebel 4-1 angreifen.

Bei der Aviführungsform gemäss Fig. 9 ist der T'astarm 14 an einem senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schaltstiftes 25 vom Geber 16 längs beweglichen Support 42 um eine zur Supportlängsachse senkrechte Achse 43 verschwenkbar angelenkt. Wie bei der Ausfuhrungsform gemäse Fig. 8 sind der Anschlag 23 und die Feder 22 zwischen Tastarm 14 und Support 42 vorgesehen, während der Support 42 auf dem Anschlag 20 ruht.

Bei der Aasführungsform gemäss Fig. 10 ist der Tastarm 14 mittels einer Führung 44 längsbeweglich geführt, welche durch ein Parallelogrammgestänge in der Bewegungsrichtung des Schaltstiftes 25 vom Geber 16 beweglich aufgehängt ist. Bei unbetätigtem Tastarm 14 stütat sich dieser über einen Anschlag 46 auf der Führung 44 ab, während das Parallelogrammgestänge 45 mittels einer Zugfeder 47 und eines weiteren Anschlages 48 in der in Fig. 10 wiedergegebenen Stellung gehalten ist«

In Fig. 11 i:-¹} 3ine Variante der Ausführungsforxa gemäss Fig. 9 wiedergegeben. Dabei ist der Tastarm 14 parallel zur Betätigungsrichtung des Gebers 16 angeordnet. Der Tastarm 14 wirkt mit einem Seitenarm 49 mit dem Geber 16 bzw. dessen Schaltstift 25 zusammen.

In dar Zeichnung ist der Messkopf I3 mit Tastarm 14 in Ruhestellung wiedergegeben. Soll ein auf dem Tisch 6 befindliches Werkstück in Höhenricht'uag, d.H. in Richtung der Z-Achse vermessen werden, da wird der Arm 7 am Ständer 1 verfahren. Bei Berührung des jeweils zu vermessenden Werkstückpunktes mit der Anügsfläche 30 und Bewegung des Tastarmes 14 um die geschilderte Strecke nach oben gibt der Geber 16 ein Signal ab, so dass die Z-Koordinate des vermessenen Werkstückpunktes festgestellt ist.

Bei Vermessen eines Werkstücks in Längsrichtung, d.h. in Richtung der X-Achse, nimmt der Träger 12 die in ¥'ig. 1 wiedergegebene Stellung ein, desgleichen der flesB-kopf 13, welcher jedoch Je nach der Richtung der Relativbewegung zwischen Messkopf 13 und Tisch 6 beim Messen in Richtung der X-Achse auch auf der anderen Seite der Z-Achse liegen kann» wobei also der Träger 12 gegenüber der in Fig. 1 wiedergegebenen Stellung um 180° um die Z-Achse gedreht ist.

Soll ein auf dem Tisch 6 befindliches Werkstück in Richtung der Y-Achse vermessen werden, dann nimmt der Träger 12 die in Fig. 2 wiedergegebene oder die dieser gegenüber um 180° gedrehte Drehstellung ein, je nach d«r Sichtung derRelativbewcgung zwischen Messkopf I3 ¹UId Tisch 6 beim Messen.

In jedem Fall wird beim Messen in Richtung der X- oder der Y-Achse der Tastarm 14 in Richtung des Pfeiles 27 beaufschlagt und verschwenkt, um nach der geschilderten bestimmten Verschwenkstrecke die Abgabe eines Signals durch den Geber 16 zu verursachen.

Zusätzlich können mit dem Messkopf 13 Rundheitsmessungen vorgenommen werden. Dazu wird der Messkopf I3 am Träger 12 aus der Z-Achse herausbewegt und an der jeweils zu vermessenden Bohrungsinnenfläche oder Vorsprungsaussenflache zur Anlage gebracht, worauf der Träger 12 um die Z-Achse umlaufen gelassen wird.

Claims

Ansprüche

1. Messkopf für Koordinatemaessgeräte, welcher einen beweglichen, mit einem Signalgeber zusammenwirkenden Tastarm aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastarm (14 j mittels .eines federbelasteten Gehäuses in Richtung seiner Längsachse und quer dazu beweglich gelagert ist und mit dem Geber (16) derart zusammenwirkt, dass letzterer in derjenigen ausgelenkten Stellung des Tastarmes (14) ein Signal abgibt, in welcher der Tastarm (14) mit der jeweils wirksamen 'x'astflache ( 29 bzw. 30) in der zugehörigen Bezugsebene liegt.

2. Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastarm (14) senkrecht zur Betätigungsrichtung des Gebers (16) angeordnet ist und mit dem Geber (16) über eine Schräge (24) zusammenwirkt.

3· Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastarm (14) parallel zur Betätigungsrichtung des Gebers (16) angeordnet ist und mit dem Geber (16) über einen Seitenarm (49) des Tastarmes (14) zusammenwirkt.

4. Messkopf nach Anspruch 2 oder ?, dadurch gekennzeichnet, dass der Taetarm (14) an einem um eine zur Bewegungsebene des Tastarmes (14) senkrechte, erste Achse (18) verschwenkbaren Hebel (19) um eine zur ersten Achse (18) parallele zweite Achse (21) verechwenkbar angelenkt ist, wobei der Hebel (19) bei unbetätigtem Tastarm (14) etwa parallel bzw. senkrecht zur Betätigungerichtung des Gebers (16) verläuft

und auf einem ersten Anschlag (20) aufliegt und der Tastana (14) durch eine Feder (22) unter Zwischenschaltung eines zweiten Anschlages (23) etwa senkrecht zum Hebel (19) gehalten ist.

5. Messkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, kürzerer Hebel (40) und ein dritter, den ersten und den dazu parallelen zweiten Hebel (19 bzw. 40) zu einem Parallelogranmgestänge verbindender Hebel (41) vorgesehen und der zweite Anschlag v23) sowie die Feder (22) zwischen Tastarm (14) und drittem Hebel (41) angeordnet sind.

6. Messkopf nach Anspruch 2 oder Zi dadurch gekennzeichnet, dass der Tastarm (14) an einem senkrecht bzw. parallel zur Betätigungsrichtung des Gebers (16) längsbeweglichen Support (42) um eine zur Support längs achse senkrechte Achse (43) verschwenkbar angelenkt ist, wobei der Support (42) bei unbetätigtem Tastarm (14) auf einem ersten Anschlag (20) aufliegt und der Tastarm (14) durch eine Feder (22) unter Z-wischenscnaltung eines zweiten Anschlages (23) parallel zum Support (42) gehalten iot.

7. Meoskopf nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeicnnet, dass der Tastarm (14) mittels einer Führung (44) längsbeweglich geführt ist, welche durch ein Parallelogranuigestänge

(45) in Betätigungsrichtung des Gebers (16) beweglich aufgehängt ist, wobei das Parallelogrammgestäupe (45) bei unbetätifeuem Tastarm '14) durch ei ¹^ Feder (47) unter Zwischenschal bung eines ersten Anschlages (48) in Ruhestellung gehalten ist und der Tastarm (14) auf einen zweiten Anschlag

(46) aufliegt.

8. Messkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dei- Tastarm (14) aus einem Halter (33) und einem Antuetzarm (34) besteht.

9. Messkopf nach Anspruch 8, dadurch gekeni:zeichnet, de js der Ansetzann (3^O am Halter (35) magnetisch gehalten ist.

10. Messkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (35) zur Einstellung der Haltekraft zwischen Ansetzarm (3^) und Halter (33) verstellbar sind.

11. Messkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ansetzarm (3^) und Halter (33) zur genauen gegenseitigen Ausrichtung eine Priemenführung vorgesehen ist.

12. Messkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitigen Anlagepunkty von Ansetzarm (3*0 uttd Halter (35) in. verhältnisemässig weitem Abstand "UXiU UucPcCk IiSg

13. Messkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine um die Längsachse (Z) des Tastarmes (14) drehbare Anordnung am zugehörigen Koordinatenmessgerät , wobei eine rastende Festlegung .xn vier ui setzten Drehstellungen vorgesehen ist.

bei eine rastende Festlegung .xn vier um 90 gegenseitig ver-

14. Messkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine senkrecht, in Richtung der Längsachse des Tastarmes (14) und in der quer dazu liegenden Bewegungsrichtung des Tastarmes (14) bewegliche Anordnung am zugehörigen Koordinatenmessgerät.

15. Messkopf nach Anspruch I3 und 14, gekennzeichnet durch die waagerecht verschiebIiehe Anordnung an einem Querträger (12)^ einer senkrechten Messpindel (10) des Koordinatenmessgerätes, wobei der Querträger (12) um die Messpindellängsachse (Z) drehbar ist.