DD221011A1 - Messtaster - Google Patents

Abstract

Geschaffen wird ein Praezisionslaengenmesstaster, insbesondere fuer lange Messwege, der einfach und klein aufgebaut ist und mit einer entlang des gesamten Messweges z. B. 100 mm, mit einer sehr genau konstanten Messkraft arbeitet. Bekannte Messtaster arbeiten meist mit umlaufenden Zugmitteln gegen ein vorgespanntes federndes Mittel. Sie sind komplizierter aufgebaut und arbeiten nicht mit konstanter Messkraft. Am oberen Ende des Massstabkoerpers (2) ist ein Zugmittel angebracht dessen anderes Ende fest und aufwickelbar mit der am Grundkoerper (1) gelagerten Rolle 13 verbunden ist, dessen Radius am ganzen Umfang konstant ist. Der Radius der Rolle (13) verringert sich in Abhaengigkeit vom Drehwinkel im Uhrzeigersinn ausgehend vom Radius der Rolle (13) auf einen minimalen Wert nach einer dreiviertel Umdrehung. An der Rolle (13) ist das Zugmittel (12) angebracht, welches ueber die vorgespannte Zugfeder (14) einstellbar mit dem Grundkoerper (1) verbunden ist. Auf diese Weise bleibt das durch die Feder (14) an der Rolle (13, 13) aufgebrachte Drehmoment und damit die Messkraft entlang des gesamten Messweges konstant. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft Meßtaster insbesondere für lange Meßwege z.B. 100mm, die mit der Genauigkeit von 1μΓή oder 0,1 μην arbeiten.

,Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Meßtaster, bei denen mittels eines umlaufenden Zugmittels, in das ein vorgespanntes federndes Mittel eingesetzt ist, ein Maßstab (DE-GM 7835649) oder eine Ableseeinheit (DE-PS 2605020) bewegt werden, so daß beim Antasten des Prüflings das relativ kurze vorgespannte federnde Mittel nur wenig in seiner Vorspannung verändert wird, wodurch relativ kleine Meßkraftanstiege erzielt werden. Ebenso kleine Meßkraftanstiege können realisiert werden, indem man einen von Hand frei beweglichen Meßbolzen nur in der Nähe der Meßstelle mit einem relativ kurzem federnden Mittel beaufschlagt, welches sich gegen ein an der Meßstelle festgelegtes Teil, das sonst mit dem Meßbolzen freibeweglich ist, abstützt (DE-OS 3045355). Sind z.B. bei einer Meßschraube größere Meßkräfte zum Festklemmen des Prüflings erwünscht, kann das federnde Mittel durch eine Ratsche ergänzt werden (DE-OS 3131673). Aus der DE-OS 3137682 ist ein Tastmeßgerät bekannt, bei dem die Meßkraftfeder, die einerseits am Tastbolzen festgemacht ist, an einem Hebel angreift, der an seinem einen Ende im Gehäuse kippbar gelagert ist und mit seinem anderen Ende unter eine Gleitfläche an Tastbolzen greift, wobei die Feder zwischen den beiden Enden des Hebels angelenkt ist, so daß nur ein bestimmter Teil der Kraft der vorgespannten Feder als Meßkraft am Tastbolzen wirksam wird. Bei einer Verschiebung des Tastbolzens in seine obere Stellung wird die Meßkraftfeder nur geringfügig gedehnt, da ihr einer Angriffspunkt am Hebel sich mit dem Tastbolzen mitbewegt.' Diese Lösung ist vorteilhaft nur bis 20 mm Meßweg anwendbar, da sonst wegen des langen Hebels die Baugröße unvertretbar zunimmt.

ziel ' .' '. ' ' . -.-.

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Meßtaster für lange Meßwege zu schaffen, der einfach und klein gebaut ist und mit konstanter Meßkraft arbeitet.

Wesen " ·

Die Erfindung löst die Aufgabe einen Meßtaster gemäß Zielstellung zu schaffen, in dem nur wenige Einzelteile für die Meßkrafterzeugung nötig sind, an denen wenig Reibung auftritt und kein Meßkraftanstieg am Tastbolzen wirksam wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am Grundkörper eine Rolle drehbar gelagert ist, auf die zwei Zugmittel aufwickelbar sind, wobei der Aufwickelradius für das eine Zugmittel am gesamten Umfang konstant ist und der Aufwickelradius für das andere Zugmittel sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert, wobei das eine Zugmittel mit dem oberen Ende des, Maßstabkörpers verbunden ist Und das andere Zugmittel über eine vorgespannte Zugfeder verstellbar am Grundkörper angelenkt ist und die Rolle aus einem Teil mit konstantem Radius und einem Teil mit einem Radigs, der sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert besteht, die auf einer gemeinsamen Achse zusammengefügt sind, wobei der Radius des einen Teils der Rolle an einer Stelle dem Radius des anderen Teils der Rolle entspricht und sich nach einer dreiviertel Umdrehung auf seinen kleinsten Wert ändert. λ

Ist der Tastbolzen mit Maßstabkörper maximal aus dem Meßtaster hinausgeschoben, dann befindet sich der Teil der Rolle mit dem veränderlichen Radius mit der Stelle, die dem Radius des anderen Teils der Rolle entspricht, in horizontaler Position, so daß die beiden Zugmittel an den Enden eines gleichschenkligen Hebels angreifen, wodurch die Kraft der vorgespannten Zugfeder 1 zu 1 als Meßkraft auf den Maßstabkörper übertragen wird. Durch eine Bewegung des Maßstabkörpers in den Meßtaster hinein wird über das am Maßstabkörper befestigte Zugmittel die Rolle im Uhrzeigersinn gedreht. Dabei wickelt sich das mit der Zugfeder verbundene Zugmittel auf den Teil der Rolle, dessen Radius sich nach einer dreiviertel Umdrehung auf einen minimalen Wert verringert. Der Umfang des anderen Teils der Rolle ist so bemessen, daß die Rolle während des gesamten Meßweges, z.B. 60mm, eine dreiviertel Umdrehung macht.

Die Zugfeder wird so weit gedehnt, wie sich das in ihr befestigte Zugmittel während einer dreiviertel Umdrehung auf die Rolle wickelt. Die Kraft der Zugfeder steigt durch die Drehung an. Der Radius der Rolle verringert sich entsprechend diesem Kraftanstieg, d. h. der Hebelarm an dem die Zugfeder nun stärker zieht, ist entsprechend kürzer, so daß auf das Zugmittel am Maßstabkörper an jeder Stelle des Meßweges die gleiche Kraft wirkt.

-3-257 821 7.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1: Längsschnitt durch den Meßtaster

Figur 2: Schnitt A-A in Figur 1

Am Grundkörper 1 ist der Maßstabkörper 2, an dem der Tastbolzen 3 fluchtend angebracht ist, an einer Wälzführung präzise geradegeführt. Die Wälzführung besteht aus einer am Grundkörper 1, im wesentlichen parallel zu einem Spännschaft 7, fest angeordneten Führungsleiste 4 und einer einstellbaren Führungsleiste 5, die mittels in einer fest am Grundkörper 1 angebrachten Zustelleiste 6 gehaltenen Stellelementen 8, genau parallel zum Maßstabkörper 2 am Grundkörper 1 angeordnet wird, so daß die Wälzführung mit ausreichend kleinem Spiel einstellbar ist. Die Führungsleisten 4,5 und der Maßstabkörper 2 enthalten Längsnuten in denen die Wälzkörper 9, die durch den Käfig 10 gegeneinander gehalten werden, abrollen.

Mittels Spannschaft 7 kann der Meßtaster in einem Meßständer eingespannt werden.

Am oberen Ende des Maßstabkörpers 2 ist ein Zugmittel 11 festgemacht, dessen anderes Ende fest und aufwickelbar mit einer, am Grundkörper (1) drehbar gelagerten Rolle 13 verbunden ist. Der Umfang der Rolle 13, deren Radius am ganzen Umfang konstant bleibt, ist so bemessen, daß sie während des gesamten Meßweges z.B. 100mm eine dreiviertel Umdrehung macht.

Die Rolle 13 weist einen Teil 13' auf, dessen Radius sich ausgehend vom Radius der Rolle 13 nach einer dreiviertel Umdrehung auf einen minimalen Wert verringert. Am Teil 13' ist ein Zugmittel 12 fest und aufwickelbar angebracht, dessen anderes Ende mit einer Zugfeder 14 verbunden ist, die andererseits an einem gegenüber dem Grundkörper T verstellbaren Befestigungselement 16 eingehängt ist. Das Befestigungselement 16 ist mittels eines arretierbaren Betätigungselementes 17

z. B. in drei Stufen verstellbar. Auf diese Weise kann die Vorspannung der Zugfeder 14 z. B. für drei verschiedene Meßpositionen variiert werden. Untere Position kleine Vorspannung Meßkraft 1,5N für Tastbolzenbewegung nach unten. Mittlere Position für Tastbplzen in waagerechter Lage des Meßtasters und obere Position für eine Tastbolzenbewegung nach oben, wenn Meßtaster über Kopf benutzt wird.

Die o.g. Meßkraft wird in der, in Figur 1 gezeigten Stellung, Tastbolzen mit Maßstabkörper ganz unten erreicht. Dabei wirken die Zugmittel 11,12 an der Rolle 13,13' an den Enden eines gleichschenkligen Hebels, wodurch die Kraft der Zugfeder 141 zu 1 als Meßkraft auf den Maßstabkörper 2 übertragen wird.

Durch eine Veränderung des Radius der Rolle 13, z.B. durch die Aufteilung der Rolle 13 in vier radial verstellbare Segmente (nicht dargestellt), besteht eine weitere Möglichkeit der Variation der Meßkraft.

Bei einer Bewegung des Maßstabkörpers 2 in den Meßtaster hinein wird über das Zugmittel 11 die Rolle 13 im Uhrzeigersinn um eine dreiviertel Umdrehung gedreht. Gleichzeitig wird das Zugmittel 12 auf die Rolle 13' aufgewickelt und die Zugfeder 9 um die Aufwickellänge des Zugmittels 12 gedehnt. Der Radius der Rolle 13' verringert sich proportional der Zunahme der Kraft der Zugfeder 14, so daß entlang des gesamten Meßweges das anfangs eingeleitete Moment, Kraft der Feder 14 mal Hebelarm 18 immer konstant ist, bis zu der größten Kraft der Feder 14, nach einer dreiviertel Umdrehung der Rolle 13,13', mal Hebelarm

19. In den Maßstabkörper 2 ist genau in der Führungsebene des Maßstabkörpers 2 ein Glasmaßstab 21 eingesetzt, der im purchlichtverfahren von einer fotoelektrischen Ableseeinheit 20 abgetastet wird. Die Signale der Ableseeinheit 20 werden von einem batteriegespeisten Spezialschaltkreis verarbeitet und in einer LCD-Anzeige digital angezeigt. Alle elektrischen und elektronischen Baugruppen sind im Gehäuse untergebracht (teilweise nicht dargestellt). Im Schnitt in Figur 2 ist die Anordnung der Rolle 13,13'auf einer gemeinsamen Achse 15 und die Anordnung der fotoelektrischen Bauelemente zu sehen.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, ein Präzisionslängenmeßgerät für lange Meßwege mit einem Minimum an Bauelementen zur Meßkrafterzeugung aufzubauen, wobei an den meßkraftübertragenden Bauelementen nur wenig Reibung auftritt. Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht in der, entlang des gesamten Meßweges sehr genau konstanten und einstellbaren Meßkraft, zu deren Realisierung nicht über die Mindestbaugröße eines Meßtasters hinausgegangen werden mußte, und daß der Meßtaster völlig netzunabhängig arbeitet.

Claims (4)

1. -2- 257 821 7

   Erfindungsansprüche: ,

   1. Meßtaster, insbesondere für lange Wege» bestehend aus einem, an einem Grundkörper präzise gerade geführten Maßstabkörper, an dem fluchtend ein Tastbolzen angekoppelt ist, der mit Kraftübertragungselementen zur Erzeugung der Meßkraft zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (1) eine Rolle (13) drehbar gelagert ist, auf die zwei Zugmittel (11,12) aufwickelbar sind, wobei der Aufwickelradius für das eine Zugmittel am gesamten Umfang konstant ist und der Aufwickelradius für das andere Zugmittel sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert, so daß die Meßkraft entlang des gesamten Meßbereichs konstant ist.
2. 2. Meßtaster nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zugmittel mit dem oberen Ende des Maßstabkörpers (2) verbunden ist und das andere Zugmittel über eine vorgespannte Zugfeder (14) verstellbar am Grundkörper (1) angelenkt ist.
3. 3. Meßtaster nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (13) aus einem Teil (13) mit konstantem Radius und einem Teil (13') mit einem Radius, der sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert besteht, die auf einer gemeinsamen Achse (15) zusammengefügt sind.
4. 4. Meßtaster nach Punkt 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Teils (13') der Rolle (13) an einer Stelle dem Radius des Teils (13) der Rolle (13) entspricht und sich nach einer dreiviertel Umdrehung auf seinen kleinsten Wert ändert.

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