CN102278938A - 用于对薄层的厚度进行无损测量的测量探头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于无损测量薄层厚度的测量探头，特别是空腔中的薄层，其通过开口可进入或是在弯曲表面上的，该测量探头具有测量头(17)，其包括至少一个传感器元件(18)和分配到空腔(26)的待检查表面(27)上的传感器元件(18)上的至少一个接触球冠(31)，并具有抓握元件(12)，用于在待检表面(27)上和/或沿着待检表面(27)定位和引导测量探头(11)，特征在于在抓握元件(12)上设置长的、弹性屈服的导杆(16)，其在它的与抓握元件(12)相对的末端上接收至少一个测量头(17，60)，以这种方式，测量头以相对于导杆(16)的至少一个自由度可移动。

Description

用于对薄层的厚度进行无损测量的测量探头

技术领域

本发明涉及一种用于无损测量位于目标空腔中的薄层厚度的测量探头，可通过一种开口而触及/达到所述空腔。

背景技术

在DE102005054593A1中，已知一种对薄层厚度进行无损测量的测量探头，其包括至少一个在外壳中的传感器元件。一种接触球冠(contant spherical cap)被分配给此传感器元件，从而使得测量探头可以通过此接触球冠而置于待测的涂层的表面上。其次，可以用这种类型的测量探头执行对薄层厚度的无损检测。通常，这种类型的测量探头是被手工地置于测量表面上来执行测量。也可以试图使用测量支架。在此过程中，应当给出到测量表面足够的可接近性，以便能够放置这种类型的测量探头。

一方面，由于不断提高的品质要求，另一方面，由于不断提高的成本压力，有必要也检查和监测例如空腔涂层。例如，在汽车工业中，在主体工件的梁(sill)区域中涂敷空腔。这可以通过阴极浸染涂覆或浸涂清漆涂覆做到。由于结构设计，这种类型的空腔只能通过小开口进入。

发明内容

本发明的目的是产生一种测量探头，通过它可以检查特别是空腔中的涂层，或者能够以无损方式确定空腔涂层或难以进入区域的厚度。

根据本发明，通过一种根据权利要求1的特征的测量探头实现该目标。在进一步的权利要求中给出其他优选实施例和进一步的开发。

借助于依据本发明的测量探头，利用抓握元件，在所述抓握元件上设置一种延长的且弹性屈曲的导杆，其在它的自由端上容纳着至少一个测量头，所述测量头相对于导杆以至少一个自由度可活动，此至少一个测量头被插入空腔中的小开口、或者进入到从外部难以进入的区域内，且随后经由通过导杆移向空腔中的或难以进入区域中的待测表面。在该至少一个测量头被一次或多次地置于空腔中的涂层上、或被沿着空腔中的涂层而受导引的同时，可在一点处或在不同的点处测量出涂层的层厚度，从而可通过此类型的测量探头来针对品质而具体检查空腔涂层。通过延长和弹性屈曲的导杆，施加最小力到该至少一个测量头，以便确保该至少一个测量头可靠地接触抵靠着待测表面。同时，也能以在不相对于测量表面对应地定向导杆的情况下以一种简单方式来促成抵靠着弯曲的测量表面上的接触。由于以相对于导杆的至少一个自由度而实现的至少一个测量头的可铰接式安装，测量头可自动在测量表面上直立、并位于受校正以用于实施对层厚度进行测量的位置中的测量表面上，与测量探头的抓握元件的保持位置无关，由于固定的导杆的保持位置(并因此导杆的角度位置)相对于测量头发生改变和调适，而同时测量头接触抵靠着测量表面、或沿着测量表面受导引。以这种方式，产生了一种测量探头或内部探头，其有助于对空腔中的涂层厚度进行的测量和检查过程中的简单处理。

测量探头的优选的配置目的是至少一个测量头优选可移动地被布置在外壳中，其被附连到导杆，以这种方式，其以至少一个自由度可移动。这样的配置优点在于：测量头在不同的应用中可移动，并在外壳中受保护。

在测量探头的优选的实施例中，外壳和导杆通过至少一个铰接轴线互连，特别是所提供的一种铰接轴线，其被垂直于测量头的纵向轴线而定向，测量头的纵向轴线被基本上定向为垂直于待测表面。在测量头接触抵靠到测量表面的过程中，根据结构以简单的方式形成该布置、并且使之可能，以在测量头的导引的方向与测量表面的方向之间进行补偿。

在测量探头的另一可替代实施例中，接收着测量头的外壳以及所述导杆通过一种球-支座关节而互连。这样的球-支座关节使得能实现对测量头的相对于导杆的位置进行的三维改变。至少一个测量头的相对于测量表面的位置因此可被以一种非常通用的方式调适。

在本发明的又一可替代的实施例，至少一个测量头被布置在载板上，通过多个条形的(特别是平面的条形的)弹簧元件而保持所述载板，并且所述至少一个测量头经由连接元件而相对着地可连接至导杆。这种布置的优点在于，当测量探头接触抵靠着待检查表面时，并排布置的条形弹簧元件使得能施加至少低水平的压力到至少一个测量头，因此它可以可靠地接触所述测量表面。此外，通过并排布置的弹簧元件，可以同时获得围绕各个弹簧元件的共同纵向轴线的至少轻微转动。这种布置因此具有的优点是：根据相对于导杆的偏斜和可枢转性，以无摩擦方式安装/装配至少一个测量头。优选地通过一种能够以简单方式连接至导杆上的连接元件来保持和连接条形弹簧元件。这导致简单的装配和拆卸。此外，沿着导杆/在导杆上受导向的信号线可通过简单方式而与导杆上的信号线相连接，例如通过夹紧、经由螺钉、锁定或夹紧连接。

在该可替代实施例的优选配置中，弹簧元件在平面上并排布置，并彼此相距一定距离。从而可以确定引导头相对于弹簧元件或导杆的纵向轴线的径向偏斜。同时可以在接触方向上增大弹性。优选地在载板的重心处或探头单元的重心中施加朝着载板而被定向的弹簧元件的末端。从而可以确保至少一个测量头布置在待检查表面上的正确位置中。例如，这样的探头单元可包括载板，载板包括测量头和至少一个辅助杆(auxiliary pole)，或包括两个不同的测量头、以及可选地一个辅助杆，从而使得形成两点或三点支承。可替代地，可以提供三个测量头，它们都彼此不同、或者仅一个不同于其他。

此外，条形弹簧元件优选为导电的。这样可使这些弹簧元件用于双重目的，并且不需要额外的电线。从而可以大大降低整个探头单元的重量，并且从而可消除对测量有负面影响的另外的干扰力的影响。

此外，在该可替代的实施例中，载板可置于外壳中，而弹簧元件可配置为可从外壳中移除。弹簧元件从而也可以承载住外壳，外壳保护各个元件。

此外，优选在载板和外壳之间设置能量存储元件，并以相对于外壳可下沉的方式支撑住该至少一个测量头。从而在如果施加太大的力的情况下，使得至少一个测量头因此受保护。该能量存储元件可优选地应用于载板或探头单元的重心处。

有利地，邻近着至少一个测量头布置辅助杆。通过这样，可形成所谓的导块(guide shoe)，其被布置成以相对于导杆的至少一个自由度可移动，而与导杆的定向无关，使传感器元件能以确定的方式被置于测量表面上，或者允许实现传感器元件相对于测量表面的确定定向。该至少一个测量头和该至少一个辅助杆优选为彼此邻近地被布置，从而使得通过导块，基本上相对于测量表面以直角而定向所述测量探头。因此，可以显著减小由于不正确操作引起的测量误差。辅助杆被具体设计为一种接触球冠、辊或滑动构件。所有实施例共同点是：平滑地抵靠接触到表面，并自发地/自主地与测量表面对准，并且可选地沿着所述表面而被导引，以便避免损坏，由此在测量进行的同时，辅助杆优选地被延迟布置在测量头之后。在其中外壳经由铰接轴线或球-支座关节而优选地连接到导杆的实施例中，至少一个辅助杆被布置在外壳上。在其中至少一个测量头布置于载板上的又一可替代实施例中，至少一个辅助杆布置在载板上。

依据测量探头的优选配置，所述至少一个测量头通过磁感应测量方法、通过涡流方法或者通过直流场方法、要不然就是通过利用霍尔探头的磁方法来检测出层厚度，并且至少一个另外的测量头通过上述方法中的任何一种方法来检测出层厚度。这种测量探头可以与两个或多个不同的测量头通用使用，并排布置相同的或不同的测量头，而不必要替代导杆上的测量头。在本实施例中，优选地，在通过并排布置的条形弹簧元件形成的纵向轴线上，枢转点位于这两个不同的测量头之间，或者在两个测量头和或辅助杆或三个测量头之间形成重心。

当测量弯曲表面时，两个不同的测量头优选被相对于导杆定向，或者相对于在相对于沿着一条沿所述表面的表面线进行的测量的线上的抓握元件而被定向。因此可提供测量平面上的一种可靠的布置，并且可获得精确的测量结果。

此外，提供两个辅助杆，它们与一个测量头一起形成三点支承。可替代地，两个测量头，具体地两个不同的测量头，也可以与一个辅助杆一起形成三点支承。因此可以相对于测量表面而自主地定向所述外壳或载板，而与导杆的定向无关，以这种方式使得测量头垂直于测量表面。测量头相对于测量表面的基本上垂直的定位因此也是可能的，如果测量表面的定向改变，或者例如如果测量表面以弯曲方式继续发生。

这个测量探头优选具有一种布置，其中在介于测量头和至少一个辅助杆之间的区域中提供一种铰接轴线或球-支座关节，以便将外壳连接到导杆。通过这个铰接轴线，外壳以可弯曲或可枢转的方式保持在导杆上。因此，测量头可以与辅助杆一起关于测量表面而正确地定位，并且可以与导杆的定向无关地被布置在测量表面之上。

此外，优选地比辅助杆更接近于测量头地对连接外壳和导杆的铰接轴线或球-支座关节加以定位。通过这样，在测量头上作用至少低的布置时间或对齐时间，因为介于铰接轴线和辅助杆之间的杠杆臂至少稍微大于介于铰接轴线和测量头之间的杠杆臂。不需要额外的工具，就能够确保待被检查表面上存在着测量头的牢固接触。

此外，测量头设置在外壳中，从而使它优选地沿着它的纵向轴线至少稍微可移动。从而可以确保测量头牢固地置于测量表面上。同时也可以避免太高的压力。

测量头的可替代的布置提供了介于导杆和测量头之间的防绞保护或能量存储元件，其在朝向导杆倾斜或预定的初始位置中定位所述测量头。因此，当通过一种开口将测量探头插入空腔中时，可以确保测量头在已知位置上被定向至导杆，并且随后通过简单的处理便利了待被检查表面上的测量头的牢固接触，尽管从外部难以看到测量头在空腔内部的定位，或者不再能看见。

测量探头的导杆优选包括具有弯曲进程的延长的基体，因此则刚性地设计导杆，关于它的截面轴线，并且设计为在其纵向上至少轻微弹性地可屈服。因此，导杆具有相对抗扭的设计，从而使得简单地使得至少实现对导杆的弯曲进行稍微整平、或实现导杆的弯曲的剧烈倾斜成为可能。因此，给出测量头的精确引导。由于导杆的优选弯曲进程，利用至少一个测量头的随后可靠的接触，使进入空腔的导杆的可选择和充分的下沉和插入成为可能，即便在非常小的空腔中也如此。可替代地，空腔导杆也可以按照直的方式延伸，并且从而可插入到管道、异形零件、软管等之中，以便测量内部涂层。

导杆优选地在其弯曲的内侧上具有至少一个滑动表面或接触表面。该滑动表面或接触表面允许测量头沿着开口上的边缘被瞄准、加以不倾斜的引导进入空腔。

此外，导杆优选具有在纵向上延伸的U形凹槽，其具体设置在导杆的弯曲基体的内侧上，信号线被导引进入其中、通往测量头。这一布置同时有助于信号线的被保护的容纳，因为滑动表面和接触表面，特别是设置在凹槽的自由的U形侧面上，稍微相对着信号线而突出，并且其保护了这些。

此外，导杆在其整个长度上可具有弯曲形状/形式。在此过程中优选地提供相同的曲率。可替代地，此弯曲可包括不同的半径，其适于空腔的几何形状，并且其有助于沿着空腔中待被检查的表面或涂层而实现对测量头的最佳导引。

在本发明的优选实施例中，以多个部分形成导杆，并且优选地通过联接元件可以互连两个邻近的杆部。一方面，这种配置可形成不同长度的导杆以及可适用于具体的应用，另一方面，因而使得对于空腔的不同水平的可进入程度、以及对于空腔的几何形状的专用调适成为可能。例如，对于非常小的空腔，可形成有点直的或较少弯曲的导杆，而对于其他空腔，有点弯曲的导杆可被形成用于深深插入空腔中。联接元件优选地与杆部形成插入连接，其例如被牢固地以锁定方式互连、或通过按压配合实现，并也可以优选地被再次互相拆卸开，以用于模块结构。

在多部分导杆的又一优选配置中，联接元件具有柔性扭结，其优选通过强加的偏斜返回到其开始位置。例如，该柔性扭结可由塑料材料、金属等制成。一方面，因此获得通过抓握元件传送的至少一个测量头的接触装置，而另一方面，同时继而形成了弹性屈服的导杆。

此外，为了信号线的连接，联接元件优选包括用于贯通连接的插入接触。例如，当杆部被插进联接元件中时，可以实现与联接元件中的连接线的自动接触，以便用以弹性接触邻近的杆部，所述邻近的杆部也通过相同的联接元件被接收、且杆部在前，或者用以连接在杆部中受引导的电线或信号线。

在导杆的第一优选配置中，其由金属材料制成，特别是弹簧钢，并可优选由加工或成型工艺制成。这种类型的导杆具有高稳定性和高回弹性，以及具有用于返回弹簧的高能力，以便在偏斜之后返回至初始形状。

导杆的又一可替代配置旨在：其由热塑弹性体制成。该塑料可包括与金属材料，尤其是弹簧钢相似的特性。这种由塑料制成的导杆也可以通过加工制成，以及通过压弯工艺制成。

导杆的又一可替代配置旨在：其由塑料合成基体制成，其中传导路径优选地被嵌入其中。对于这种类型的塑料合成基体，例如可以使用玻璃纤维织物、碳纤维织物或其他纤维增强塑料材料，其优选被置于模具中，以便通过进一步填入树脂或类似物来形成导杆轮廓。同时链接起信号线。在信号线的制造中，也可同时制成导杆的轮廓。

附图说明

通过在附图中示出的例子接着更详细地解释和描述本发明以及进一步有利的实施例以及其进一步的开发。依据本发明，可以独立或分别以任意组合使用从说明书和附图中获取的特征。

在附图中：

图1显出了根据本发明的测量探头的示意性侧视图；

图2示出了根据图1的测量探头的进一步示意图；

图3示出了根据图1的测量探头的测量头的示意性放大截面图；

图4示出了沿着图2的线IV-IV的示意性截面表示；

图5示出了依据图4的导杆的可替换结构；

图6a和b示出了用于测量层厚度的在空腔中依据图1的测量探头的不同工作位置；

图7示出了图3的可替代实施例的示意性截面图；

图8示出了依据图6的实施例的从下方看的示意图；

图9示出了图1的又一可替代实施例的示意性截面表示；

图10示出了如图9中的实施例的测量头的透视图；

图11示出了具有在其上布置的弹簧元件的测量头的示意性细节视图；

图12示出了图9的可替代实施例的从上面看的示意图；

图13示出了依据图12的实施例的示意性侧视图；以及

图14示出了图12的可替代实施例的从上面看的示意图。

具体实施方式

根据本发明的测量探头11的示意性侧视图如图1所示。测量探头的进一步的示意图如图2所示。测量探头11还表示为内部测量探头或者内部探头，其用于无损测量薄层厚度，特别是在空腔中(例如所述空腔可通过开口进入)，或在难以进入的区域中进行此测量。

测量探头11包括抓握元件12，其中展现了连接线14，其连接测量探头11与评估装置，评估装置没有详细示出。抓握元件12接纳导杆16，其在它的前端包括一种具有至少一个传感器元件18的测量头17，其以至少在一个自由度上可偏斜的方式被保持至导杆16。测量头17置于外壳20中，例如通过铰接轴线21其连接到导杆16。在此过程中，导杆16在它前端具有U形凹槽或者叉状物，并包括部分地围绕着外壳20的连杆23，从而使外壳20被定位在导杆16上的连杆23之间，并被绕着铰接轴线21而以枢转方式加以导引。此外，可以用沿着所述导杆的纵向可位移方式在导杆上设置制动件24，因此所述制动件定义和限定了导杆16在空腔或难以进入空间中的下沉深度。在要测量多个目标的情况下，由于经由制动件24相对于待测目标而对测量头17进行了确定的定位，从而在同一测量点处总是可以进行对比测量。

在图3中，示出了外壳20的示意性放大截面，且具有在其中布置的测量头17、以及导杆16的前端。利用待被检查表面27上的空腔26中的它的测量头17来定位测量探头11，由此测量头17可以经由空腔26中的开口28而被插入到空腔26的内部。

这种空腔26可以形成在，例如，机动车的主体工件中，尤其是在梁区域或主体工件的A-柱、B-柱或C-柱。同样的，这种类型的空腔26也可以存在于主体工件的其他区域，在其他物体、装置或设施中，其具有用于具体原因的涂层，例如为了避免过早的腐蚀。浸涂涂层或阴极浸涂涂层优选用于机动车的主体工件中的涂层空腔26。用测量探头11对空腔26的表面27进行关于层厚或层质量/品质的无损检测。

外壳20具体接受前面区域中的测量头17。它包围围绕着传感器元件18，传感器元件基本上垂直于待被检查表面27而被定向。传感器元件18在前端处包括一种接触球冠31。接触球冠31和至少一个传感器元件18优选都位于同一纵向轴线上。此类型的传感器元件18优选通过初级、次级线圈形成，带有磁体，设计为具有在罐形磁体上的至少一个线圈，或被设计为非屏蔽的双极。此种类型的传感器元件18根据磁感应过程促成了测量。磁感应测量过程适合于测量非铁金属涂层的厚度，例如铬、铜和锌或可磁化基体材料(例如钢和铁)上的类似物，以及适合用于可磁化基体材料(例如钢和铁)上的涂料、漆料和塑料层。例如，如果测量区域包括厚度达1800μm的层，则优选使用低于300Hz的频率。可替代地，这样的传感器元件18可用于根据涡流方法执行测量，也就是说，对非铁材料上的不导电层(例如在铝、铜、黄铜、不锈钢或铝上的其他阳极化层上的涂料、漆料、塑料)的厚度的无损检测可在高频交变磁场中执行。此外，可提供如图13所示的包括传感器元件61的测量头60，其包括设置于霍尔传感器64附近的场集中器63上的永磁体62。此霍尔传感器64直接位于接触球冠31之后。从而可通过磁性直流场方法来执行测量。

优选地布置传感器元件18使得：在测量头17中或测量头接收器32中相对于外壳20它可稍微地可移动。测量头接收器32被水平定位，优选地在外壳20中可调节。辅助杆33设置于优选地延长的、矩形的外壳20的相对端上。此辅助杆33还可以由接触球冠形成。同样的，可以提供外壳20中被牢固按压的球，或辊或类似物。辅助杆33的支持点优选地像传感器元件18或其接触球冠31一样与外壳下侧34相等地分隔开而布置。

由于具有辅助杆33的外壳20、以及测量头17的接收器的配置，则形成所一种所谓的滑块，其可以用简单的方式沿着待被检查的表面27而通过导杆16加以引导，并将其自身定向到待被测表面27。

铰接轴线21布置于辅助杆33和传感器元件18或测量头17之间，布置了外壳20，从而使其在至少一个自由度上关于导杆16可枢转。可替代地，通过多个铰接轴线，外壳20可以用多自由度而关节连接/铰接到导杆16。

在图3中示出的实施例中，优选地比辅助杆33更接近测量头17地定位铰接轴线21。当在表面27上放置带有测量头17的测量探头11时，因此可以首先通过辅助杆33将外壳20放置在表面27上，并且由于杠杆作用，随后实现了和保持了在同一平面27上的测量头17牢固接触。三点支承是有利的，以便可靠地测量空腔26中的、或难以进入区域中的涂层。可以提供这种三点支承，例如通过一种测量头和两个辅助杆，或如下文将要详细描述的，通过两个测量杆或两个测量头，通过两个测量杆或两个测量头和一个辅助杆，或通过三个测量杆或三个测量头。

与测量头17一起，优选地在外壳20上设置传感器18从而使得传感器可被移除。在此过程中，特别在传感器元件18和信号线36之间形成插头连接。信号线36从外壳20沿着导杆16延伸进入抓握元件12。根据测量探头11的配置，可在抓握元件12中设置插头，以便连接信号线36与连接线或接入线14。此实施例的优点在于能够利用同一抓握元件12以可互换的方式接纳不同的导杆16，由此导杆16可根据尺寸、形状以及曲率和/或尺寸、形状以及测量头17的类型而具有不同的设计。可替代地，信号线36可被整体通过抓握元件12而进行馈送，并作为连接线14而被引出。

在图4中表示沿着图2中的IV-IV线的示意性截面表示，其示出了例如导杆16的横截面如何形成，以及信号线36可被如何布置和导引至导杆16。

根据第一实施例，导杆16包括延长的、矩形的基体38，其在外侧包括U形凹槽39。在内侧优选提供此凹槽39，关于导杆16的曲率。在U形凹槽39中，信号线36被定位在保护位置中，并可通过粘合连接或夹紧连接而被固定。信号线36也可被铸型成U形凹槽39。本实施例也具有优点：邻近U形凹槽39形成接触表面41，其被相对着信号线36而提升。这些接触表面41为信号线36提供摩擦保护，并且当执行测量时，可以同时沿着一种作为沿开口28的边缘43的导引而滑动，从而不损坏信号线36。

导杆16优选在它的纵向方向上具有弯曲，例如图1中所示。该弯曲可以沿着单一的半径实现。该弯曲也可以是不连续的，由此不同的曲率半径可被串在一起。与不同地形成的弯曲或弯曲段无关地，导杆16具有弯的或者弯曲的段，从而使得沿着导杆的末端上的连接链路的一个轴线与导杆延伸至的抓握元件12的纵向轴线成介于90°和180°之间的角度。此外，在弯曲段之间还可以设置呈直线走向的部分。

在根据图4的实施例中，导杆16由不锈钢形成，而U形凹槽39通过铣削形成。同样的，可提供变形的或拉伸的轮廓，其中，根据用途，通过移除材料可以制造弯曲，或可通过弯曲而引入弯曲段。可替代地，可由塑料材料或者纤维增强塑料形成依据图4的导杆16。在此过程中，以这种方式提供对材料的选择，从而给出至少低弹性和弹性回弹。

以图5中的截面示出可替代图4的导杆的实施例。在此实施例中，信号线36例如形成为多芯导体，并且该导体例如具有塑料涂层，由于曲率和刚度，其具有关于弹性回弹、以及扭转和截面的横向方向的相同特性。为了容易在空腔26内移动测量头17，在此实施例中，接触面41优选由两个狭窄前侧形成。

在导杆12的可替代实施例中，没有详细示出，可以是来自图4和图5的导杆的实施例的组合。例如，与抓握元件连接的导杆16初始可用不锈钢制成。例如，导杆16的长度的一半或2/3段以后可由不锈钢构成，除了涂有塑料基体的塑料的信号线36。

在图6a和6b中示出测量探头11相对于空腔26的两个不同工作位置。图6a示出第一工作位置，其在测量探头1的插入之后直接在空腔26中凸出，以及带有测量头17的外壳20，其被提供用于表面27上的初始测量。由于关于测量头17相对于导杆16的弹性的至少一个自由度，在被通过开口28馈送之后，测量头17可以停留在待检查表面27上。随后，测量探头11被进一步推入空腔26，由此抓握元件12被以连续的方式导引至外壳20，且使导杆16沿着表面27存在着位置的变化。例如，图6b出示了这样的又一工作位置。由于导杆16的弯曲，以及由于与铰接轴线21距辅助杆33的定位相比铰接轴线21定位得更靠近测量头17，则测量头17保持在待测表面27上。根据空腔26中开口28的尺寸以及空腔26的内部体积，可以调适所述导杆16的弯曲。

图7示出了测量探头11的又一实施例的示意性截面表示。此实施例与依据图3的实施例大不相同，不同之处在于取代铰接轴线21而提供一种球-插座关节46，经由该球-插座关节，导杆16和外壳20以可枢转的方式互连。在导杆16的端部处，布置了球-插座关节46的第一铰链部47，其包括并入球49内的一种管部48。第一铰链部47可枢转地安装在外壳20的第二铰链部51中，铰链部分51优选包括了一种在外壳下部53中的棱形插座52和一种在外壳盖54中的棱形插座52。优选地，通过螺钉连接，外壳盖54固定在外壳下部53上。在第一铰链部47上，特别是在管部分48中，信号线36从导杆16被导引至测量头17。在这种情况中，信号线36优选在导杆16的外壳侧端部处连接到测量头17。对于球-插座关节可替代的，也可以提供万向节等，以便用一种可枢转的方式将至少一个测量头17保持于导杆16。

在导杆16和外壳20之间设置一种防绞保护55，并使其形成为例如钉。该钉被刚性连接到导杆16，并反向地接合进外壳20中的凹槽56中。这确保了外壳20围绕球部分47的纵向轴线的旋转被限制在预定的角度范围内，并且任何枢转被限定在箭头A的方向上。从而可以在相对于导杆16的初始位置中自主地定向所述外壳20，甚至在一旦已经从测量表面27提升测量探头11的情况下与信号线36的至少稍微固有的刚性相结合。

图8示出了从包括球-插座关节的测量探头11的可替代实施例中的外壳20的下部看的示图。在此实施例中，两个辅助杆33布置在与测量头17相距的一定距离处，从而使得两个辅助杆33和传感器元件18形成三点支承。因此可以获得使测量头17相对于测量表面27的一种确定的和无倾斜(tilt-free)的布置。球-插座关节46优选位于三角形内部，该三角形由两个辅助杆33和所述传感器元件18形成。用于根据图7和8的实施例中的球-插座关节46优选地形成为具有最小摩擦。相应地可以使用低摩擦材料用于此用途。

图9示出了图1的又一可替代实施例的示意性截面图。该测量探头11由两部分或多部分外壳20组成，其中可放置探头单元57。该探头单元57包括载板58，在载板上布置了弹簧元件59，所述弹簧元件59连接到也固定于载板58上的至少一个测量头17。例如，邻近于载板58同侧上的测量头17布置了两个辅助杆33(图10)，这些辅助杆和测量头17优选形成三点支承。这些可以布置成相对于彼此呈等边三角形或等腰三角形。

弹簧元件固定在载板58的另一侧上，并优选形成为条形弹簧元件59。优选形成四个条形弹簧元件59，其被应用于载板53或探头单元57的重心处。弹簧元件59是导电的，从而使得在每种情况中，两个弹簧元件59连接到传感器元件18的线圈上。为了通过磁感应进行测量，测量头17包括直径较小的线圈和直径较大的线圈，并且四个条形弹簧元件59电接触这些线圈。优选由铜铍合金等形成弹簧元件59。从而可在导杆16和测量头17的信号线36之间形成简单的接触和信号传输。

四个条形弹簧元件59优选经由连接元件66而彼此联接，以这样的方式，连接元件66可容易地被固定在导杆16的末端，并且可以实现与在其上或其中被导引的信号线36的接触。除了引导功能之外，这些弹簧元件59还具有弹簧功能。经由这些弹簧元件59，探头单元57被以弹性屈服的方式安装至导杆16，从而使得沿着或相对测量头17的纵向轴线的偏转变成可能。同时，优选布置于公共平面中的弹性元件59的这种布置允许实现围绕弹簧元件59的公共纵向轴线87的旋转运动，从而使得该布置的结果是、或者条形弹簧元件59的宽度和/或它们彼此之间的距离的结果是：可以确定围绕各个弹簧元件59的公共纵向轴线58的旋转的角度，并且即便在导杆16不被相对于测量表面27精确地保持住或受导引的情况下，则抵着待测表面27的测量头17的无倾斜应用也变得可能。此外，能量存储元件69，尤其是压缩弹簧元件，能优选地设置于外壳20中。此能量存储元件69优选被形成为螺旋或者圆锥弹簧元件。此弹簧元件避免了载板58在外壳20中的倾斜，并且也相对于表面27而定向了测量头17且任意地定向了其辅助杆33。此外，可在外壳内设置定位螺栓(没有详细示出)以便调整能量存储元件的弹簧偏置。

依据图9-11的实施例的特征具体在于：不设置对测量头17的受限制的引导。具有类似片簧动作的条形弹簧元件59、和可选地额外提供的压缩弹簧69都以无摩擦方式工作，并允许实现载板58和在其上布置的至少一个测量头17相对于导杆16摇摆，从而使得：当通过三点支承而施用测量头17时，采用了一种限定的位置。这样的布置进一步提供优点在于：可以制造显著减小重量的探头单元57。

探头单元57可置于外壳20中，其中外壳基体包括一种凹槽用于测量头以及辅助杆33。当探头单元57被置于外壳20中时，这些被封闭。例如，可以提供两部分外壳，如图7所示。通过能量存储元件，探头单元57被以无倾斜方式置于外壳20内。

图12和13示出了与图9至11相比较的测量探头的可替代的实施例。在此实施例中，不同的又一种测量头66和优选地辅助杆33布置在邻近测量头17的载板58上，以这种方式，测量头17、60和辅助杆33形成三点支承。测量头17包括传感器元件18，该传感器元件18被设置用于通过磁感应测量层厚度。测量头60包括传感器元件61，该传感器元件61被设计用于通过涡流方法测量层厚度。特别是如图13所示。相应地，弹簧元件59可适应于测量头17、60的数目和连接的数目。为了能实现一种优选无摩擦的摇摆，弹簧元件59可以根据它们彼此之间的距离、它们的厚度和/或它们的宽度而相应地改变。例如，在外壳20中定位测量头17、60，从而使得，它们的连接线相对于导杆的纵向轴线成直角地定向。例如，当被放置在弯曲表面上时，测量头17、60因此可被以简单方式相对于弯曲表面27的外表面而定向。测量头17、60相对于彼此的布置以及任选的额外辅助杆33的布置仅是示范性的，并且也可以具有不同的定位。优选地在介于形成三点支承的测量头17、60和辅助杆33之间的重心处施用弹簧元件59的末端，，并且力经由弹簧元件59而被引入到载板。能量存储元件69也可以将力引入到重心。

图14示出了对于依据图9至11的探头单元57或图12和13中的测量探头11的又一可替代的实施例。在该实施例中，其原则上在结构方面对应于依据图9至11和图12和13的实施例，与之对比的是，仅仅在载板58上设置了测量头17和测量头60，已省略额外的辅助杆33。例如，与导杆16的纵向成横向地定向这两个测量头17、60。这些能够以确定的方式沿着表面线抵靠接触一种弯曲的测量表面。在这种情况中，并排呈一条线地布置这些测量头17、60的结果是：类似地提供了确定的接触。可替代地，在图14中示出的测量头17、60的方位取向也可被通过90°旋转而提供。

Claims (26)

1.一种用于对薄层厚度进行无损测量的测量探头，特别是针对通过开口可进入的空腔中的或在弯曲表面上的薄层，该测量探头具有测量头(17)并具有抓握元件(12)，测量头(17)包括至少一个传感器元件(18)和分配到空腔(26)的待检查表面(27)上的传感器元件(18)上的至少一个接触球冠(31)，抓握元件(12)用于在待检查表面(27)上和/或沿着待检查表面(27)定位和引导测量探头(11)，特征在于，在抓握元件(12)上设置一种长的、弹性屈服的导杆(16)，导杆(16)在它的与抓握元件(12)相对着的末端上接纳至少一个测量头(17，60)，以这种方式，测量头是以相对于导杆(16)的至少一个自由度可移动的。

2.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，至少一个测量头(17，60)布置在外壳(20)中，其被附连到导杆(16)，从而使得其以至少一个自由度可移动。

3.根据权利要求2的测量探头，其特征在于，通过至少一个铰接轴线(21)连接所述外壳(20)和所述导杆(16)，至少一个铰接轴线(21)垂直于测量头(17，60)的纵向轴线而被定向，测量头(17，60)的纵向轴线基本垂直于待检查表面(27)而被定向。

4.根据权利要求2的测量探头，其特征在于外壳(20)，外壳(20)接收着测量头(17，60)，并且通过球-插座关节(46)而互连所述导杆(16)。

5.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，至少一个测量头(17，60)布置在载板(58)上，该载板(58)通过并排布置的多个条形弹簧元件(59)而保持住。

6.根据权利要求5的测量探头，其特征在于，条形弹簧元件(59)布置在载板上，并且经由连接元件(66)而以相对着的方式可连接到导杆(16)。

7.根据权利要求5的测量探头，其特征在于，在公共平面中并且以彼此相距的一定距离而并排地布置条形弹簧元件(59)，并在载板(58)或探头单元的重心处相对于彼此地而施用所述条形弹簧元件。

8.根据权利要求5的测量探头，其特征在于，弹簧元件(59)是导电的。

9.根据权利要求5的测量探头，其特征在于，载板(58)置于外壳(20)中，并且弹簧元件(59)被布置成可从外壳(20)自由地移走。

10.根据权利要求5的测量探头，其特征在于，在载板(58)和外壳(20)之间布置一种能量存储元件(69)，其结果是能量存储元件和该至少一个测量头(17，60)相对于外壳(20)以可沉入的方式安装。

11.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，在邻近于至少一个测量头(17)处提供至少一个辅助杆(33)，并且辅助杆(33)被形成为一种接触球冠，辊或滑动元件。

12.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，通过磁感应方法、通过涡流方法或通过直流场方法，至少一个测量头(17)检测出层厚，并且至少一个另外的测量头(60)通过前述方法中的任一个来检测出层厚。

13.根据权利要求12的测量探头，其特征在于，当测量弯曲表面时，在相对于沿着待测量目标的弯曲表面(27)上的表面线进行测量的线上，两个测量头(17，60)相对于导杆(16)或抓握元件(12)而定位。

14.根据权利要求13的测量探头，其特征在于，提供两个辅助杆(33)和一种测量头(17，60)或两个不同的测量头(17，60)和一个辅助杆(33)，它们一起形成三点支承。

15.根据权利要求11的测量探头，其特征在于，在至少一个测量头(17，60)和至少一个辅助杆(33)之间的区域中，铰接轴线(21)或球-插座关节(46)布置用于将外壳(20)连接到导杆(16)，其结果是外壳(20)以可枢转方式保持在导杆(16)上。

16.根据权利要求11的测量探头，其特征在于，与离所述辅助杆(33)相比离所述测量头(17)更接近地定位连接着外壳(20)和导杆(16)或球-插座关节(46)的铰接轴线(21)。

17.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，测量头(17)或测量头的传感器元件(18)布置为使得：其在沿着其纵向轴线的外壳(20)中至少是稍微可移动的。

18.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，在导杆(16)和测量头(17)之间提供一种防扭保护(55，56)或一种能量存储单元，所述部分在与导杆(16)相倾斜的位置上定位所述测量头(17)。

19.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，导杆(16)包括具有弯曲段或基本平直段的延长基体(38)，并且关于它的截面刚性地形成该基体(38)，并且关于在弯曲方向上的它的纵向轴线是回弹性的。

20.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，导杆(16)在弯曲基体(38)的内侧上包括至少一个滑动表面或接触表面(41)

21.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，导杆(16)具有一种在纵向上延伸的U形凹槽(39)，其沿着弯曲基体(38)的内侧延伸，通往测量头(17)内的信号线被引导进入其中。

22.根据权利要求19的测量探头，其特征在于，导杆(16)在其整个长度上具有弯曲的设计。

23.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，以多个部件形成导杆(16)，并且导杆(16)中的每两个邻近杆部通过联接元件而互连。

24.根据权利要求23的测量探头，其特征在于，联接元件包括一种柔性的扭结，其通过强制偏斜而返回其初始位置。

25.根据权利要求23的测量探头，其特征在于，联接元件包括一种用于贯通连接的插入接触，以便连接信号线(36)

26.根据权利要求1的测量探头，其特征在于，由不锈钢制成导杆(16)，并且导杆(16)通过加工或通过成型工艺制造，或者导杆(16)由热塑性弹性体制成，其通过加工或弯曲按压工艺制造，或由塑料合成基体制造导杆(16)，例如纤维增强织物或玻璃纤维增强织物或碳纤维增强织物塑料，其中将所述信号线(36)至少部分地模制或嵌入。

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