**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Messtaster mit einer kugeligen Tastspitze und einem Tasterschaft, dadurch gekennzeichnet, dass der Tasterschaft mindestens teilweise aus A12 O3-Keramik besteht.
2. Messtaster nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen massiven Tasterschaft runden oder mehreckigen Querschnitts.
3. Messtaster nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen hohlen, rohrförmigen Tasterschaft runden oder mehreckigen Querschnitts.
4. Messtaster nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelige Tastspitze aus Rubin, Saphir, Si3N4, SiC, Hartmetall oder Al2O3-Keramik auf den Tasterschaft aufgelötet oder aufgeklebt ist.
5. Messtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den hohlen Tasterschaft eine Seele eingesetzt ist, die auf Zug beansprucht ist, derart, dass im hohlen Tasterschaft eine Druckvorspannung herrscht.
6. Messtaster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den hohlen Tasterschaft eine Seele aus einem Material eingesetzt und mit dem Tasterschaft fest verbunden ist, das einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der hohle Tasterschaft.
7. Messtasternach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele mittels Epoxyharz-Masse in den hohlenTasterschaft eingeklebt ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Messtasters nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seele und dieselbe umgebendes wärmehärtbares Kunstharz in den hohlen Messta ster eingebracht und derselbe bis zur Aushärtung des Kunstharzes erhitzt wird, worauf man den Tasterschaft erkalten lässt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Epoxyharz verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass man während 35 Stunden auf Temperaturen von 20 > 150 C erhitzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messtaster mit einer kugeligen Tastspitze und einem Tasterschaft. Derartige Messtaster werden unter anderem in automatischen Messmaschinen zur Kontrolle von Werkstücken eingesetzt. Die kugelige Tastspitze besteht dabei üblicherweise aus Rubin, Saphir oder dergleichen und sie ist auf einen Schaft aus Hartmetall aufgelötet oder aufgeklebt. Der Tasterschaft aus Hartmetall weist ein recht hohes Gewicht auf, was sich vor allem dann nachteilig auswirkt, wenn mehrere Taster an einem Messkopf angebracht sind. Es sind daher auch Taster bekannt, deren Schaft aus Aluminium besteht. Diese Tasterschäfte sind jedoch für viele Anwendungen zu schwach, d. h. sie weisen zu hohe Elastizität auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Messtaster zu schaffen, dessen Schaft zugleich geringes Gewicht und hohe Festigkeit aufweist. Die Lösung besteht darin, dass der Tasterschaft mindestens teilweise aus AkO3-Keramik besteht. Dieses Material ist etwa 4 mal leichter als das für entsprechende Festigkeitsanforderungen üblicherweise verwendete Hartmetall.
Der Tasterschaft kann massiv oder hohl mit rundem oder mehreckigem Querschnitt ausgeführt werden. Es ist auch möglich, den Tasterschaft in vorgespannter Konstruktion auszuführen, in welchem Falle noch höhere Festigkeitsanforderungen bei unwesentlich höherem Gewicht erfüllt werden können.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Messtasters sind in der Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, teilweise im Schnitt;
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel im Schnitt, und
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel im Schnitt.
Fig. 1 zeigt einen Messtaster mit einer kugelförmigen Tastspitze 1 z. B. aus Saphir, die auf den Tasterschaft 2 aufgeklebt ist.
Der Tasterschaft ist ein massiver Stab aus Aluminiumoxydkeramik. Das der Tastspitze 1 gegenüberliegende Ende des Tasterschaftes ist in ein metallisches Verbindungsstück 3 eingeklebt oder eingeschrumpft.
Fig. 2 zeigt einen Messtaster ohne Verbindungsstück. Der ebenfalls aus Aluminiumoxydkeramik bestehende Tasterschaft 4 ist hohl oder rohrförmig ausgebildet, was ihm bei gleichem Gewicht gegenüber dem massiven Tasterschaft nach Fig. 1 höhere Festigkeit, vor allem Biegesteifigkeit verleiht, auf die es bei den üblichen Beanspruchungen derTasterschäfte vor allem ankommt. Versuche haben gezeigt, dass Befürchtungen hinsichtlich der Festigkeit der Keramik-Tasterschäfte nicht berechtigt sind.
Fig. 3 zeigt einen weiteren Taster ohne Verbindungsstück, dessen Festigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, durch Druckvorspannungen im hohlen Keramikschaft erhöht ist, ohne dass dadurch das Gewicht des Tasters wesentlich höher liegen müsste als z. B. dasjenige des Tasters nach Fig. 2. In den hohlen Tasterschaft 4, der demjenigen nach Fig. 2 entspricht, ist mittels eines wärmehärtbaren Kunstharzes, z. B. mittels einer Epoxyharzmasse 5 ein Stab oder eine Seele 6 aus einem zugfesten Material, z. B. Stahl, eingeklebt, welche Seele unter Zugvorspannung steht und damit den hohlen Tasterschaft oder Schaftmantel 4 auf Druck vorspannt. Damit wird die Biegesteifigkeit des Tasterschaftes erheblich erhöht.
Zur Herstellung des Tasterschaftes nach Fig. 3 werden in den hohlen Tasterschaft 4 aus Keramik die wärmehärtbare Kunstharzschicht 5 und die Seele 6 eingebracht. Die vereinigten Teile werden nun auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher einerseits die Teile 4 und 6 relativ stark gedehnt sind und anderseits die Kunstharzschicht ziemlich rasch aushärtet. Wird mit Epoxyharzmasse gearbeitet, erfolgt eine Erhitzung auf 150200 C während 3-5 Stunden. Nach dieser Behandlung, wenn also die Kunstharzmasse ausgehärtet ist, lässt man die Teile erkalten oder kühlt sie ab. Wird eine Seele 6 verwendet, deren Wärmeausdehnungskoeffizient höher liegt als derjenige des Keramikmantels 4, wird sich nun die Seele mehr verkürzen als der Mantel, was zu Zugspannungen in der Seele und entsprechend Druckspannungen, im Mantel führt.
Die Tasterspitze kann mit derselben Kunstharzmasse mit dem Schaft verklebt sein. Sie kann aus beliebigen geeigneten, relativ harten Materialien bestehen, z. B. aus Rubin, Saphir, Si3N4, SiC, Hartmetall 96CW4C, oder ebenfalls Aluminiumoxydkeramik.
Es ist üblich, Tasterschäfte aus miteinander verbundenen Teilstücken zusammenzusetzen bzw. vorhandene Taster durch Ansetzen von Verlängerungsstücken anderen Schaft zu verlängern. Derartige Teil- oder Verlängerungsstücke können in der beschriebenen Weise aus Aluminiumoxydkeramik hergestellt werden, wobei die gegenseitige Verbindung z. B. mittels Verbindungsstücken 3 gemäss Fig. 1 erfolgen kann.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. Measuring probe with a spherical probe tip and a probe shaft, characterized in that the probe shaft consists at least partially of A12 O3 ceramic.
2. Probe according to claim 1, characterized by a solid probe shaft round or polygonal cross-section.
3. Probe according to claim 1, characterized by a hollow, tubular probe shaft round or polygonal cross-section.
4. Probe according to one of claims 1-3, characterized in that the spherical probe tip made of ruby, sapphire, Si3N4, SiC, hard metal or Al2O3 ceramic is soldered or glued to the probe shaft.
5. Probe according to claim 3 or 4, characterized in that a soul is used in the hollow probe shaft, which is stressed in tension, such that there is a pressure bias in the hollow probe shaft.
6. Probe according to claim 5, characterized in that a core made of a material is inserted into the hollow probe shaft and is firmly connected to the probe shaft, which has a higher coefficient of thermal expansion than the hollow probe shaft.
7. Probe according to claim 6, characterized in that the core is glued into the hollow probe shaft by means of epoxy resin.
8. A method for producing a probe according to claim 6 or 7, characterized in that the soul and the same surrounding thermosetting synthetic resin is introduced into the hollow measuring probe and the same is heated until the synthetic resin has hardened, whereupon the probe shaft is allowed to cool.
9. The method according to claim 8, wherein epoxy resin is used, characterized in that it is heated to temperatures of 20> 150 C for 35 hours.
The present invention relates to a probe with a spherical probe tip and a probe shaft. Such probes are used, among other things, in automatic measuring machines to control workpieces. The spherical stylus tip usually consists of ruby, sapphire or the like and is soldered or glued to a hard metal shaft. The tungsten carbide stylus shaft is quite heavy, which is particularly disadvantageous if several styli are attached to one measuring head. Therefore, pushbuttons are known whose shaft is made of aluminum. However, these stylus shafts are too weak for many applications, i. H. they have too high elasticity.
The invention has for its object to provide a probe whose shaft is lightweight and high strength. The solution is that the stylus shaft is at least partially made of AkO3 ceramic. This material is about 4 times lighter than the hard metal commonly used for corresponding strength requirements.
The stylus shaft can be solid or hollow with a round or polygonal cross-section. It is also possible to design the stylus shaft in a preloaded construction, in which case even higher strength requirements can be met with an insignificantly higher weight.
Exemplary embodiments of the probe according to the invention are shown in the drawing.
Fig. 1 shows a first embodiment, partly in section;
Fig. 2 shows a second embodiment in section, and
Fig. 3 shows a third embodiment in section.
Fig. 1 shows a probe with a spherical probe tip 1 z. B. made of sapphire, which is glued to the stylus shaft 2.
The stylus is a solid rod made of aluminum oxide ceramic. The end of the stylus shaft opposite the stylus tip 1 is glued or shrunk into a metallic connecting piece 3.
Fig. 2 shows a probe without a connector. The stylus shaft 4, which is also made of aluminum oxide ceramic, is hollow or tubular, which, with the same weight compared to the solid stylus shaft according to FIG. 1, gives it greater strength, above all bending stiffness, which is particularly important in the normal stresses of the stylus shafts. Tests have shown that fears regarding the strength of the ceramic stylus shafts are not justified.
Fig. 3 shows another button without a connector, the strength, in particular bending stiffness, is increased by compressive stresses in the hollow ceramic shaft, without the weight of the button would have to be much higher than z. B. that of the button of FIG. 2. In the hollow stylus shaft 4, which corresponds to that of FIG. 2, is by means of a thermosetting synthetic resin, for. B. by means of an epoxy resin composition 5 a rod or a core 6 made of a tensile material, e.g. B. steel, glued, which soul is under tension and thus prestresses the hollow stylus shaft or shaft jacket 4 on pressure. This significantly increases the bending stiffness of the stylus shaft.
3, the thermosetting synthetic resin layer 5 and the core 6 are introduced into the hollow stylus shaft 4 made of ceramic. The combined parts are now heated to a temperature at which parts 4 and 6 are relatively stretched on the one hand and on the other hand the synthetic resin layer hardens fairly quickly. If you work with epoxy resin, the mixture is heated to 150200 C for 3-5 hours. After this treatment, when the synthetic resin has hardened, the parts are allowed to cool or cool. If a core 6 is used, the coefficient of thermal expansion of which is higher than that of the ceramic shell 4, the core will now shorten more than the shell, which leads to tensile stresses in the core and corresponding compressive stresses in the shell.
The stylus tip can be glued to the shaft with the same synthetic resin compound. It can consist of any suitable, relatively hard materials, e.g. B. made of ruby, sapphire, Si3N4, SiC, hard metal 96CW4C, or also aluminum oxide ceramic.
It is common to assemble stylus shafts from interconnected sections or to extend existing styli by attaching extension pieces to other shafts. Such parts or extensions can be made in the manner described from alumina ceramics, the mutual connection z. B. by means of connectors 3 shown in FIG. 1.