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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag June 20, 2013

Realisierung und Überprüfung eines 3D-Tastsystems für Mikro-Bauteile

Realization and Verification of a 3D-Probing System for Micro-Components
Thomas Liebrich , Wolfgang Knapp and Konrad Wegener
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Es wird ein neues 3D-Tastsystem vorgestellt, dessen Design nicht nur bezüglich isotroper Steifigkeit am Tastelement, sondern auch bezüglich wirtschaftlicher Herstellung der einzelnen Bauteile und deren einfacher Montage optimiert ist. Eine Verlagerung des Tastelementes resultiert in einer Änderung der Position und/oder Orientierung einer beweglich gelagerten Messplatte, in welche der Taststift geschraubt wird. Die Bewegungen der beweglichen Messplatte werden mit kapazitiven Sensoren gemessen. Die Geometrie des Tastsystems wird unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) berechnet und mittels Kraft-Messungen überprüft. Damit steht ein verifiziertes Werkzeug zur Verfügung, mit welchem die Eigenschaften des Tastsystems, beispielsweise dessen Steifigkeiten, an vorgegebene Spezifikationen angepasst werden können. So werden verschiedene Varianten des Tastsystems vorgestellt, die für einen Einsatz auf (Mikro-) Koordinatenmessgeräten oder Werkzeugmaschinen angepasst sind. Die geometrische Überprüfung des Tastsystems umfasst die Bestimmung des Linearitätsfehlers in Antastrichtung, die maximale Antastabweichung, die Wiederholgenauigkeit sowie den Einfluss der Umgebungsbedingungen.

Abstract

A new 3D-probing system is presented, whose design is not only optimized for isotropic stiffnesses at the probing element but also for most effective manufacturing and easy assembling. A deflection of the probing element results in a change in the position and/or orientation of a moveable plate in which the probing stylus is screwed. The motions of the moveable plate are measured by capacitive sensors. The geometry of the probing system is designed using a procedure based on the Finite Element Method (FEM) and is veryfied by force measurements. Therewith the stiffnesses at the probing element can be determined using FEM simulations and adapted to given specifications before realizing the probing system. By means of this verified design tool it is possible to adjust the properties of the probing system like its stiffnesses to different measuring tasks and applications, e. g. as probing system for (micro-) coordinate measuring machines or machine tools. The geometric checking of the probing system includes the determination of the linearity error in probing direction, the maximum permissible probing error, the repeatability, and the environmental variation error.


* Correspondence address: IWF / ETH Zürich, Tannenstraße 3, 8092 Zürich, Schweiz,

Published Online: 2013-06-20
Published in Print: 2013-06

© by Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München, Germany

Downloaded on 29.11.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1524/teme.2013.0019/html
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