DE19731005A1 - Sensor head for co=ordinate measuring device - Google Patents
Sensor head for co=ordinate measuring deviceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Tastkopf für ein Koordi natenmeßgerät.The invention relates to a probe for a Koordi natenmeßgerät.
Tastköpfe für den Einsatz an Koordinatenmeßgeräten sind grundsätzlich bekannt. Man unterscheidet schaltende Tastköpfe, die bei Werkstückberührung ein Antastsignal ab geben und messende Tastköpfe, bei denen bei Berührung des Werkstückes eine Kennlinie aufgenommen wird, aus der der Antastpunkt berechnet wird. Unter den messenden Tastköpfen werden passive Tastköpfe, bei denen die Antastkraft durch Federn erzeugt wird und aktive Tastköpfe, bei denen die An tastkraft elektromagnetisch über elektronisch geregelte Meßkraftgeneratoren erzeugt wird, unterschieden.Probe heads for use on coordinate measuring machines are generally known. One differentiates switching Probe heads that trigger a probing signal when the workpiece is touched give and measuring probes, which when touching the Workpiece is recorded from which the Contact point is calculated. Under the measuring probes become passive probes where the probing force is caused by Springs are generated and active probes, in which the on sensing force electromagnetically via electronically controlled Generating measuring force generators is distinguished.
Einzelne Meßpunkte auf der Werkstückoberfläche können sowohl mit einem schaltenden als auch mit einem messenden Tastkopf aufgenommen werden. Messende Tastköpfe können dar über hinaus auch zum Scannen, das heißt zur kontinuierli chen Aufnahme von Meßpunkten beim Abfahren der Werkstück oberfläche eingesetzt werden. Hierbei tritt in erheblich größerem Maße als bei der Einzelpunktantastung das Problem von Schwingungen auf, da beim Abfahren der Werkstückober fläche von der Oberfläche selbst und von den Achsen des Koordinatenmeßgerätes Schwingungen eingekoppelt werden, die ein breites Frequenzspektrum umfassen.Individual measuring points on the workpiece surface can with both a switching and a measuring Probe can be included. Measuring probes can represent also for scanning, that is, for continuous Chen recording of measuring points when moving the workpiece surface can be used. This occurs in considerable the problem than with single point probing from vibrations, because when moving the workpiece top area from the surface itself and from the axes of the Coordinate measuring device vibrations are coupled in cover a wide range of frequencies.
Zur Lösung dieses Problems sind Dämpfungseinrichtungen am Tastkopf bekannt. So wird in der DE 44 24 225 A1 be schrieben, daß die bei einem aktiven Tastkopf ohnehin not wendige elektronische Meßkraftregelung als dämpfende Rege lung ausgelegt werden kann. Bei einer solchen Dämpfung tritt jedoch oft das Problem einer frequenzabhängigen Pha senbeziehung zwischen Geschwindigkeit und Dämpfungskraft auf. Zusätzlich wird in der DE 44 24 225 A1 beschrieben, daß im Spulenkörper des Meßkraftgenerators, der auch der Abführung der im Meßkraftgenerator entstehenden Verlust wärme zu einem Kühlsystem dient, gleichzeitig Wirbelströme erzeugt werden, die ebenfalls dämpfende Wirkung haben. Dieses Gesamtsystem ist sehr kompliziert und aufgrund der elektronischen Komponenten nur schwer langzeitstabil zu halten.Damping devices are used to solve this problem known on the probe. So in DE 44 24 225 A1 be wrote that the need for an active probe anyway agile electronic measuring force control as damping rain can be interpreted. With such damping however, the problem of a frequency dependent pha often occurs relationship between speed and damping force on. In addition, DE 44 24 225 A1 describes that in the bobbin of the measuring force generator, which is also the Dissipation of the loss occurring in the measuring force generator heat serves as a cooling system, at the same time eddy currents are generated, which also have a damping effect. This overall system is very complicated and because of the electronic components are difficult to maintain in the long term hold.
An einen Tastkopf mit Dämpfungseinrichtung, der wirt
schaftlich herzustellen sein soll, ist in der Praxis noch
eine weitere Aufgabe gestellt:
Ein und derselbe Tastkopftyp muß zumindest an ver
schiedenen Baugrößen desselben Typs eines Koordinatenmeßge
rätes, oft sogar an grundverschiedenen Typen von Koordina
tenmeßgeräten einsetzbar sein. Da jedoch die Schwingungs
eigenschaften verschiedener Baugrößen und Typen von Koordi
natenmeßgeräten teilweise sogar individuell sehr unter
schiedlich sein können, sind eine optimale Funktion und
eine wirtschaftliche Fertigung nur gewährleistet, wenn die
Dämpfungscharakteristik des Tastkopfes bei der Montage oder
Inbetriebnahme des Koordinatenmeßgerätes auf dessen Schwin
gungsverhalten eingestellt werden kann. Dasselbe gilt bei
Koordinatenmeßgeräten mit Tastkopfwechsel für die Anpassung
an unterschiedliche Tastkopfkombinationen.In practice, a further task is posed on a probe head with a damping device that is to be economically producible:
One and the same probe type must be used at least on different sizes of the same type of a coordinate measuring machine, often even on fundamentally different types of coordinate measuring machines. However, since the vibration properties of different sizes and types of coordinate measuring machines can sometimes even be individually very different, optimal function and economical production can only be guaranteed if the damping characteristics of the probe head are set to its vibration behavior during assembly or commissioning of the coordinate measuring machine can. The same applies to coordinate measuring machines with probe change for adaptation to different probe combinations.
Bekannte Dämpfungseinrichtungen in Tastköpfen sind nicht auf die Eigenschaften des Koordinatenmeßgerätes oder der Taststiftkombination einstellbar. Bei der in der DE 44 24 225 A1 beschriebenen Dämpfungseinrichtung ist zwar die elektronische Meßkraftregelung, nicht jedoch die para sitäre Wirbelstrombremse einstellbar. Bei der konstruktiven Auslegung des Spulenkörpers, in dem der Wirbelstromeffekt auftritt, müssen ganz andere Bedingungen erfüllt werden, insbesondere mechanische (als Spulenkörper), thermische (zur Ableitung der Verlustwärme der Spule) und elektrische Bedingungen (Unterdrückung von Wirbelströmen, die vom Spulenstrom verursacht werden)Known damping devices in probes are not on the properties of the coordinate measuring machine or the stylus combination adjustable. At the in the DE 44 24 225 A1 described damping device is the electronic measuring force control, but not the para essential eddy current brake adjustable. In the constructive Design of the bobbin in which the eddy current effect completely different conditions have to be met, especially mechanical (as a bobbin), thermal (for dissipating the heat loss from the coil) and electrical Conditions (suppression of eddy currents by the Coil current are caused)
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem liegt darin, einen Tastkopf anzugeben mit einer einfachen, an verschiedene Koordinatenmeßgeräte oder Taststiftkombina tionen anpaßbaren Dämpfungseinrichtung.The technical problem underlying the invention is to specify a probe with a simple, to various coordinate measuring machines or stylus combinations adjustable damping device.
Dieses technische Problem wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This technical problem is caused by the characteristics of the Claim 1 solved.
Der erfindungsgemäße Tastkopf, der mit einer Wirbel strombremse ausgebildet ist, deren Dämpfungskonstante ein stellbar ist, hat den Vorteil einer bis zu sehr hohen Fre quenzen streng konstanten Phasenbeziehung zwischen Ge schwindigkeit und Dämpfungskraft. Die Wirbelstrombremse hat gegenüber anderen bekannten Dämpfungsprinzipien, wie Fest körper- oder Flüssigkeitsreibung, die weiteren Vorteile, daß keine Restauslenkung bei verschwindender Geschwindig keit verbleibt, und daß keine Gefahr durch Verharzung oder Undichtigkeit des Flüssigkeitsbehälters beziehungsweise Reibung in den Dichtungen des Flüssigkeitsbehälters be steht. Beide Eigenschaften sind wichtig für eine langzeit stabile hohe Genauigkeit.The probe according to the invention, which has a vortex Current brake is formed, the damping constant is adjustable, has the advantage of up to very high fre sequences strictly constant phase relationship between Ge dizziness and damping power. The eddy current brake has compared to other known damping principles, such as hard body or fluid friction, the other advantages, that there is no residual deflection when the speed disappears speed remains, and that no danger from resinification or Leakage of the liquid container respectively Be friction in the seals of the liquid container stands. Both properties are important for a long-term stable high accuracy.
Die wenigstens eine Wirbelstrombremse, die in dem er findungsgemäßen Tastkopf vorgesehen ist, dämpft die Bewe gungen des beweglichen Teils des Tastkopfes in jeder ein zelnen Richtung. The at least one eddy current brake in which he inventive probe is provided, dampens the movement the movable part of the probe in each one individual direction.
Erfindungsgemäß ist für jede Raumrichtung eine eigene Wirbelstrombremse vorgesehen, die gegebenenfalls für jede Raumrichtung unterschiedlich dimensioniert beziehungsweise eingestellt ist.According to the invention there is a separate one for each spatial direction Eddy current brake provided, if necessary, for each Direction of space differently dimensioned respectively is set.
Es ist aber auch möglich, für mehrere Raumrichtungen nur eine Wirbelstrombremse vorzusehen. Darüber hinaus be steht auch die Möglichkeit, nur eine einzige Wirbelstrom bremse für sämtliche Raumrichtungen vorzusehen.But it is also possible for several spatial directions to provide only an eddy current brake. In addition be there is also the possibility of only a single eddy current brake for all spatial directions.
Zur Wirbelstrombremse gehören jeweils mindestens ein Magnet, gegebenenfalls mit zusätzlichen Flußführungsele menten, und mindestens ein metallisch leitendes Teil, vor zugsweise ein Kupferblech. Der Magnet kann am festen Teil einer Tastkopfschaukel angebracht sein und das Kupferblech am beweglichen Teil. Es ist auch der umgekehrte Aufbau mög lich. Da die drei Tastkopfschaukeln in der Regel aufeinander aufbauen, kann die Masse des beweglichen Teils in jeder Raumrichtung unterschiedlich sein. Aus diesem Grund kann eine jeweils unterschiedliche Dimensionierung oder Einstellung erforderlich sein.The eddy current brake has at least one each Magnet, possibly with additional flux guide elements ment, and at least one metallic conductive part preferably a copper sheet. The magnet can be on the fixed part a probe swing and the copper sheet on the moving part. The reverse structure is also possible Lich. Because the three probe swings usually build on each other, the mass of the moving part be different in every spatial direction. For this The reason may be different dimensions or adjustment may be required.
Das elektrisch leitfähige Metallteil ist erfindungsge mäß als Blech oder als eine Platte aus einem Material mit einem geringen elektrischen Widerstand, zum Beispiel Kup fer, Silber oder mit Silber beschichtetes Kupfer ausgebil det.The electrically conductive metal part is erfindungsge as a sheet or as a plate made of one material a low electrical resistance, for example Kup fer, silver or copper coated with silver det.
Die Dämpfungskonstante ist einstellbar durch Verände rung des magnetischen Flußkreises oder durch Veränderung der Geometrie der Anordnung von Magnet und Blech, insbeson dere durch Veränderung der Luftspalte oder der Eintauch tiefe. Es kann aber auch durch die Auswahl von Magnet und Blech, insbesondere nach Material und Dicke des Bleches, eine Einstellung beziehungsweise Voreinstellung der erforderlichen Dämpfung vorgenommen werden.The damping constant is adjustable through changes tion of the magnetic flux circuit or by change the geometry of the arrangement of magnet and sheet metal, in particular by changing the air gap or immersion depth. But it can also be done by selecting magnet and Sheet metal, in particular according to the material and thickness of the sheet, an attitude or default of required damping can be made.
Bei der Einstellung der Dämpfung sind folgende Grenzen
zu beachten:
Eine zu schwache Dämpfung verhindert nicht das Auf
treten von Resonanzen, wenn von der Werkstückoberfläche
oder aus den Antrieben des Koordinatenmeßgerätes die Eigen
frequenz der Schwingung des beweglichen Teils des Tast
kopfes eingekoppelt wird. Wird im geregelten Modus ge
scannt, bei dem die Tastkopf-Auslenkung auf einen Sollwert
geregelt wird, so kann auch der Scanregler selbst noch zu
diesen Resonanzen beitragen.The following limits must be observed when setting the damping:
Too weak damping does not prevent the occurrence of resonances when the natural frequency of the vibration of the movable part of the probe is coupled in from the workpiece surface or from the drives of the coordinate measuring machine. If scanning is carried out in controlled mode, in which the probe deflection is regulated to a setpoint, the scan controller itself can also contribute to these resonances.
Andererseits verursacht eine zu hohe Dämpfung hohe Kräfte auf den Taststift, da das bewegliche Teil des Tastkopfes einer von der Werkstückoberfläche erzwungenen Auslenkungsänderung nur gegen die Dämpfungskraft folgen kann. Diese Kräfte führen jedoch zu einer Biegung des Tast stiftes, die auch bei gängigen Taststiftkombinationen von ähnlicher Größe wie die Tastkopf-Auslenkung sein kann. Diese Biegung kann nach bekannten Verfahren korrigiert wer den, wenn die biegungserzeugende Kraft zur Tastkopf-Auslen kung proportional ist. Dies ist bei der Dämpfungskraft je doch nicht der Fall; daher erfolgt auch keine entsprechende Korrektur. Dies äußert sich darin, daß bei einem zu stark gedämpften Tastkopf mit einem weichen Taststift beim Scannen an Oberflächenstrukturen, die die Taststift-Auslen kung rasch verändern, auch etwa an scharfen Kanten, große Meßfehler entstehen. On the other hand, too high a damping causes a high one Forces on the stylus because the moving part of the Probe of one forced from the workpiece surface Follow the deflection change only against the damping force can. However, these forces cause the key to bend pen, which is also available with common stylus combinations from similar size as the probe deflection can be. This bend can be corrected using known methods when the bend generating force for probe deflection kung is proportional. This is depending on the damping force not the case; therefore there is no corresponding Correction. This manifests itself in the fact that one is too strong muted probe with a soft stylus when Scan on surface structures that deflect the stylus change quickly, even on sharp edges, large Measurement errors arise.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, auch solche Biegungsfehler rechnerisch zu kor rigieren.In a further embodiment of the invention, it is provided to correct such bending errors arithmetically rig.
Die Dämpfungskonstante sollte daher nicht größer sein, als für ein bestimmtes Koordinatenmeßgerät beziehungsweise eine bestimmte Taststiftkombination erforderlich ist. In der Regel ist eine Einstellung nahe oder unterhalb der kri tischen Dämpfung optimal. Der optimale Wert der Dämpfungs konstanten kann auch von der beim Scannen oder beim Anta sten verlangten Leistung, das heißt Genauigkeit und Ge schwindigkeit, abhängen.The damping constant should therefore not be greater, than for a specific coordinate measuring machine respectively a certain combination of styli is required. In usually is a setting near or below the kri table damping optimal. The optimal value of damping can also be constant from when scanning or when anta Most required performance, that means accuracy and Ge dizziness, depend.
In der Praxis kann die Einstellung der optimalen Dämp fung beispielsweise durch Scannen mit vorgegebener Ge schwindigkeit an einem Wellennormal oder an einem Werkstück mit einer scharfen Kante erfolgen, wobei die Fähigkeit des Tastkopfes, plötzlichen Auslenkungsänderungen zu folgen und die maximale Schwingungsamplitude an einer glatten Kontur bewertet werden. Je nach Ergebnis des Tests wird eine niedrigere oder höhere Dämpfung gewählt. Diese Einstellung erfolgt bei der Typprüfung eines Koordinatenmeßgerätes, bei der Inbetriebnahme eines Koordinatenmeßgerätes oder, bei Koordinatenmeßgeräten mit Tastkopfwechsel, beim ersten Ein satz einer Taststiftkombination an einem Tastkopf.In practice, setting the optimal damping for example by scanning with a specified Ge speed on a shaft standard or on a workpiece with a sharp edge, the ability of the Probe to follow sudden displacement changes and the maximum vibration amplitude on a smooth contour be rated. Depending on the result of the test, a lower or higher damping selected. This setting takes place during the type test of a coordinate measuring machine, at the commissioning of a coordinate measuring machine or, at Coordinate measuring machines with probe change, the first time set of a stylus combination on a probe.
Die einzelnen Wirbelstrombremsen sind untereinander und/oder gegen andere Subsysteme des Tastkopfes abge schirmt. Vorteilhaft sind wesentliche Elemente des Tast kopfes aus unmagnetischem Material ausgebildet, insbeson dere die Hauptteile der Schaukeln, die Anbringungsteile für die Wegaufnehmersysteme und die Taststiftaufnahme. The individual eddy current brakes are among themselves and / or abge against other subsystems of the probe shields. Essential elements of the touch are advantageous head made of non-magnetic material, in particular the main parts of the swings, the attachment parts for the displacement sensor systems and the stylus holder.
Vorteilhaft ist eine Kapselung der Wirbelstrombremse oder des gesamten Tastkopfes vorgesehen, um das Festsetzen von ferromagnetischen Staubteilchen oder Spänen am Magneten zu verhindern. Am "Ausgang" der Kapselung, das heißt an der Taststiftaufnahme, kann zusätzlich ein Fangmagnet ange bracht sein.Encapsulation of the eddy current brake is advantageous or the entire probe provided for fixing of ferromagnetic dust particles or chips on the magnet to prevent. At the "exit" of the encapsulation, that is at the Stylus holder, can also be a catch magnet be brought.
Wird eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung an ei nem passiven Tastkopf, wie er beispielsweise in der deut schen Patentanmeldung 196 47 514.7-52 beschrieben wird, eingesetzt, so erhält man ein überaus einfaches System mit einstellbaren und langzeitstabilen Dämpfungseigenschaften. Ein solcher Tastkopf hat darüber hinaus noch die weiteren Vorteile eines passiven Tastkopfes, nämlich, daß die An tastkraft automatisch senkrecht auf der Werkstückoberfläche steht, und daß keine wesentliche Verlustwärme im Tastkopf frei wird. Damit sind keine aufwendigen Zusatzeinrichtungen zur Kompensation dieser Effekte notwendig. Die geringe Zahl von notwendigen Versorgungsleitungen kann problemlos auch über eine automatisch trennbare und verbindbare Schnitt stelle geführt werden, so daß ein automatischer Tastkopf wechsel ermöglicht wird, was für bestimmte Anwendungen vor teilhaft ist. In diesem Fall trägt jeder Tastkopf eine fe ste Taststiftkombination.If a damping device according to the invention on egg nem passive probe, such as in the German cal patent application 196 47 514.7-52 is described, used, you get an extremely simple system adjustable and long-term stable damping properties. Such a probe also has the others Advantages of a passive probe, namely that the An tracing force automatically perpendicular to the workpiece surface stands, and that no significant heat loss in the probe becomes free. This means that there are no complex additional devices necessary to compensate for these effects. The small number of necessary supply lines can also easily via an automatically separable and connectable cut place out so that an automatic probe change is made possible, which is for certain applications is partaking. In this case, each probe has a fe most stylus combination.
Die beschriebenen Maßnahmen zur Einstellung der Dämp fung des Tastkopfes sind unumgänglich beim Scannen, sind aber auch bei der Einzelpunktantastung mit einem messenden oder auch schaltenden Tastkopf vorteilhaft.The measures described for adjusting the damping of the probe are essential when scanning but also for single point probing with a measuring or switching probe is advantageous.
Vorteilhaft wird eine rechnerische Korrektur der Tastkopfkennlinie oder eine Filterung von Meßdaten zur Eliminierung von Schwingungen vorgenommen. A mathematical correction of the Probe characteristic or filtering of measurement data for Elimination of vibrations made.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden.Further details of the invention can be found in the Unteran sayings are taken.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt, und zwar zeigen:In the drawing is an embodiment of the He shown, namely:
Fig. 1 zwei erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtungen für zwei Raumrichtungen; Fig. 1, two damping devices according to the invention for two spatial directions;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung für zwei Raumrichtungen; FIG. 2 shows a damping device according to the invention for two spatial directions;
Fig. 3 einen Tastkopf; FIG. 3 shows a probe;
Fig. 4 ein Diagramm zur Wirkungsweise der erfin dungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 4 is a diagram of the operation of the device according to the inven tion.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines Tastkopfes (1) mit Par allelogramm-Federblechen (2, 3; 4, 5) . Ein Teil (6) ist über die Parallelogramm-Federbleche (2, 3) gegenüber einem Teil (7) in X-Richtung auslenkbar. Das Teil (7) ist über die Parallelogramm-Federbleche (4, 5) gegenüber einem Teil (8) auslenkbar gelagert. Fig. 1 shows a part of a probe ( 1 ) with par allelogram spring plates ( 2 , 3 ; 4 , 5 ). A part ( 6 ) can be deflected in the X direction relative to a part ( 7 ) via the parallelogram spring plates ( 2 , 3 ). The part ( 7 ) is supported such that it can be deflected relative to a part ( 8 ) via the parallelogram spring plates ( 4 , 5 ).
An dem Teil (6) ist ein Blech (9) fest angeordnet, welches durch ein zeitlich konstantes Magnetfeld eines Ma gneten (10) geführt ist. Der Magnet (10) ist als Hufeisen magnet ausgebildet.On the part ( 6 ), a sheet ( 9 ) is fixed, which is guided by a magnetic field of a magnet ( 10 ) that is constant over time. The magnet ( 10 ) is designed as a horseshoe magnet.
Durch den Magneten (10) und das Blech (2) erfolgt eine Dämpfung in X-Richtung. Eine Verstellmöglichkeit zur Ein stellung der Dämpfung durch Veränderung der Eintauchtiefe ist durch ein Langloch (33) gegeben. Es ist aber auch mög lich, beispielsweise eine Verstellschraube vorzusehen.The magnet ( 10 ) and the sheet metal ( 2 ) dampen in the X direction. An adjustment option for adjusting the damping by changing the immersion depth is provided by an elongated hole ( 33 ). But it is also possible, for example to provide an adjusting screw.
Das Teil (7) ist über die Parallelogramm-Federbleche (4, 5) gegenüber dem Teil (8) in Y-Richtung auslenkbar ge lagert. An dem Teil (7) ist ein Magnet (11) fest angeord net, in dessen Magnetfeld ein Blech (12) angeordnet ist, welches wiederum fest beziehungsweise einstellbar fest mit dem Teil (8) verbunden ist.The part ( 7 ) is supported on the parallelogram spring plates ( 4 , 5 ) relative to the part ( 8 ) in the Y direction deflectable ge. On the part ( 7 ), a magnet ( 11 ) is firmly arranged, in the magnetic field of which a sheet ( 12 ) is arranged, which in turn is fixedly or adjustably connected to the part ( 8 ).
Der Magnet (11) und das Blech (12) stellen eine Dämp fungsvorrichtung für die Y-Richtung dar.The magnet ( 11 ) and the sheet ( 12 ) represent a damping device for the Y direction.
Der dargestellte Teil des Tastkopfes (1) weist für die X- und die Y-Richtung jeweils eine Dämpfungsvorrichtung (9, 10; 11, 12) auf. Für die Z-Richtung ist die Dämpfungsvor richtung nicht dargestellt. Sie funktioniert aber analog.The part of the probe ( 1 ) shown has a damping device ( 9 , 10 ; 11 , 12 ) for each of the X and Y directions. For the Z direction, the Dämpfungsvor direction is not shown. But it works analogously.
Fig. 2 zeigt einen Tastkopf (13) mit einer Taststift aufnahme (14). Der Tastkopf (13) weist eine Dämpfungsvor richtung (15) auf, die gleichzeitig in X- und Z-Richtung dämpft. Die Dämpfungsvorrichtung besteht aus einem Magneten (16) und einem Blech (17). Fig. 2 shows a probe ( 13 ) with a stylus ( 14 ). The probe ( 13 ) has a Dämpfungsvor direction ( 15 ) which dampens in the X and Z directions simultaneously. The damping device consists of a magnet ( 16 ) and a sheet ( 17 ).
Gemäß Fig. 3 weist der Tastkopf (13) drei Tastkopf schaukeln auf. Die erste Schaukel besteht unter anderem aus den Parallelogramm-Federblechen (23, 24), die in Z-Richtung auslenkbar sind. Zu der ersten Schaukel gehören Teile (18, 19).Referring to FIG. 3, the probe head bobbing on (13) three probe. The first swing consists, among other things, of the parallelogram spring plates ( 23 , 24 ), which can be deflected in the Z direction. Parts ( 18 , 19 ) belong to the first swing.
Zu der zweiten Schaukel gehören Parallelogramm-Feder bleche (25, 26) sowie Teile (20, 21, 22). The second swing includes parallelogram spring plates ( 25 , 26 ) and parts ( 20 , 21 , 22 ).
Zu der dritten Schaukel gehören Parallelogramm-Feder bleche (27, 28) sowie Teile (29, 30) und die Taststiftauf nahme (14).The third swing includes parallelogram spring plates ( 27 , 28 ) as well as parts ( 29 , 30 ) and the stylus holder ( 14 ).
Darüber hinaus weist der Tastkopf (13) Meßwertgeber (31, 32) für die X- und Z-Richtung auf. Der Meßwertgeber für die Y-Richtung ist nicht dargestellt.In addition, the probe ( 13 ) has sensors ( 31 , 32 ) for the X and Z directions. The sensor for the Y direction is not shown.
Die Dämpfungsvorrichtung (15) der Fig. 2 ist in Fig. 3 nicht dargestellt. Das Blech (17) der Dämpfungsvorrichtung (15) der Fig. 2 ist an der ersten Schaukel an dem Teil (18) und der Magnet (16) ist an der dritten Schaukel an dem Teil (30) befestigt. Hierdurch wird eine Dämpfung in zwei Rich tungen, nämlich in der X- und der Z-Richtung, erreicht. Die Dämpfung in der Y-Richtung ist nicht dargestellt.The damping device ( 15 ) of FIG. 2 is not shown in FIG. 3. The plate ( 17 ) of the damping device ( 15 ) of FIG. 2 is attached to the first swing on the part ( 18 ) and the magnet ( 16 ) is attached to the third swing on the part ( 30 ). As a result, damping is achieved in two directions, namely in the X and Z directions. The damping in the Y direction is not shown.
Fig. 4 zeigt, daß mit der Dämpfung eines beweglichen Teiles (34) des Tastkopfes nur die Dämpfung eines schwin gungsfähigen Teilsystems vorgenommen wird. Schwingungsfähig ist auch ein maschinenfester Teil (35) des Tastkopfes, der über die Maschinenstruktur (Pinole, Schlitten, Portal) mit dem Werkstücktisch verbunden ist. Mit (36) ist das Werk stück beziehungsweise der Werkstücktisch bezeichnet. Fig. 4 shows that with the damping of a movable part ( 34 ) of the probe, only the damping of a vibratory subsystem is made. A machine-fixed part ( 35 ) of the probe, which is connected to the workpiece table via the machine structure (quill, slide, portal), can also vibrate. With ( 36 ) the workpiece or the workpiece table is designated.
D1 stellt die Federkonstante der Maschinenstruktur dar, D2 die Federkonstante der Tastkopffedern und D3 die Federkonstante des Taststiftes.D 1 represents the spring constant of the machine structure, D 2 the spring constant of the probe springs and D 3 the spring constant of the stylus.
Die Federkonstanten weisen beispielsweise folgende
Größenordnungen auf:
The spring constants have, for example, the following orders of magnitude:
D1 ≈ 1 N/µm,
D2 ≈ 0,01 N/µm ≈ D3.D 1 ≈ 1 N / µm,
D 2 ≈ 0.01 N / µm ≈ D 3 .
Die Dämpfung gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt parallel zu D2. Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrich tung wird nur eine Dämpfung eines schwingungsfähigen Teil systems, nämlich des beweglichen Teils (34) des Tastkopfes vorgenommen. Hierdurch erfolgt aber, zumindest bei Regel kreisschwingungen, auch eine indirekte Dämpfung des maschi nenfesten Teils (35) des Tastkopfes. Das bedeutet, daß bei der Dämpfung des beweglichen Teils (34) des Tastkopfes beim geregelten Scanverfahren andere Teile durch diese Dämpfung beeinflußt werden.The damping according to the device according to the invention acts parallel to D 2 . According to the Vorrich device according to the invention, only a damping of a vibrating subsystem, namely the movable part ( 34 ) of the probe is made. As a result, however, at least in the case of control oscillations, there is also indirect damping of the machine-fixed part ( 35 ) of the probe. This means that when the movable part ( 34 ) of the probe is damped in the controlled scanning process, other parts are influenced by this damping.
Eine Einstellung der Dämpfungskonstanten nahe oder un terhalb der kritischen Dämpfung wird als optimal angesehen.A setting of the damping constants near or un below the critical damping is considered optimal.
Geht man davon aus, daß die Masse des beweglichen Teils (34) des Tastkopfes beispielsweise bei 300 g liegt, ist als Richtwert für die kritische Dämpfung folgender Wert der Dämpfungskonstante anzugeben: 0,1 N/(mm/s). If it is assumed that the mass of the movable part ( 34 ) of the probe is, for example, 300 g, the following value of the damping constant must be given as a guideline for the critical damping: 0.1 N / (mm / s).
11
Teil eines Tastkopfes
Part of a probe
22nd
bis to
55
Parallelogramm-Federbleche
Parallelogram spring plates
66
bis to
88th
Teile
Parts
99
Blech
sheet
1010th
Magnet
magnet
1111
Magnet
magnet
1212th
Blech
sheet
1313
Tastkopf
Probe
1414
Taststiftaufnahme
Stylus holder
1515
Dämpfungsvorrichtung
Damping device
1616
Magnet
magnet
1717th
Blech
sheet
1818th
, ,
1919th
Teile der ersten Schaukel
Parts of the first swing
2020th
, ,
2121
, ,
2222
Teile der zweiten Schaukel
Parts of the second swing
2323
bis to
2828
Parallelogramm-Federbleche
Parallelogram spring plates
2929
, ,
3030th
Teile der dritten Schaukel
Parts of the third swing
3131
, ,
3232
Meßwertgeber
Sensor
3333
Langloch
Long hole
3434
beweglicher Teil des Tastkopfes
moving part of the probe
3535
maschinenfester Teil des Tastkopfes
machine-fixed part of the probe
3636
Werkstück beziehungsweise -tisch
D1 Workpiece or table
D 1
Federkonstante Maschinenstruktur
D2 Spring constant machine structure
D 2
Federkonstante Tastkopffedern
D3 Spring constant probe springs
D 3
Federkonstante Taststift
Spring constant stylus
Claims (25)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE1997131005 DE19731005A1 (en) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Sensor head for co=ordinate measuring device |
Publications (1)
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|
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1997
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