DD221011A1

DD221011A1 - PROBE

Info

Publication number: DD221011A1
Application number: DD25782183A
Authority: DD
Inventors: Juergen Stoetzer
Original assignee: Suhl Feinmesszeugfab Veb
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1985-04-10
Also published as: DE3444956A1; DE3444956C2

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. 1What is created is a precision longitudinal measuring probe, in particular for long measuring paths, which is simple and small in construction and has a length of measurement along the entire measuring path. B. 100 mm, works with a very accurate constant measuring force. Known probes usually work with rotating traction means against a biased resilient means. They are more complicated and do not work with constant measuring force. At the upper end of the scale body (2) a traction means is attached whose other end is fixed and wound up with the base body (1) mounted roller 13 is connected, whose radius is constant over the entire circumference. The radius of the roller (13) decreases as a function of the angle of rotation in a clockwise direction, starting from the radius of the roller (13) to a minimum value after three quarters of a revolution. On the roller (13) the traction means (12) is mounted, which is connected via the prestressed tension spring (14) adjustably connected to the base body (1). In this way, by the spring (14) on the roller (13, 13) applied torque and thus the measuring force along the entire measuring path remains constant. Fig. 1

Description

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft Meßtaster insbesondere für lange Meßwege z.B. 100mm, die mit der Genauigkeit von 1μΓή oder 0,1 μην arbeiten.The invention relates to probe especially for long measuring paths, e.g. 100mm working with the accuracy of 1μΓή or 0.1μην.

,Charakteristik der bekannten technischen Lösungen, Characteristic of the known technical solutions

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.Measuring probes are known in which by means of a circulating traction means, in which a biased resilient means is used, a scale (DE-GM 7835649) or a reading unit (DE-PS 2605020) are moved, so that when probing the specimen, the relatively short biased resilient means is changed only slightly in its bias, whereby relatively small Meßkraftanstiege be achieved. Similarly small Meßkraftanstiege can be realized by a hand-freely movable measuring pin only in the vicinity of the measuring point acted upon with a relatively short spring means which against a fixed to the measuring point, which is otherwise freely movable with the Meßbolzen supported (DE -OS 3045355). Are e.g. in a micrometer larger measuring forces for clamping the specimen desired, the resilient means can be supplemented by a ratchet (DE-OS 3131673). From DE-OS 3137682 a Tastmeßgerät is known in which the Meßkraftfeder, which is fastened on the one hand to the feeler bolt, acts on a lever which is tiltably mounted at its one end in the housing and engages with its other end under a sliding surface on sensing pins, wherein the spring is articulated between the two ends of the lever, so that only a certain part of the force of the prestressed spring is effective as a measuring force on the sensing pin. With a displacement of the Tastbolzens in its upper position, the Meßkraftfeder is only slightly stretched, since it moves a point of attack on the lever with the sensing pin. This solution is advantageous only up to 20 mm Meßweg applicable, otherwise the size increases unacceptably because of the long lever.

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

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.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a probe for long measuring paths, which is simple and built small and operates with a constant measuring force.

Wesen " ·Essence "·

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. λThe invention solves the problem of providing a probe according to the objective, in which only a few items are required for the Meßkrafterzeugung at which little friction occurs and no Meßkraftanstieg on the sensing pin is effective. According to the invention the object is achieved in that on the main body a roller is rotatably mounted on the two traction means are wound, wherein the Aufwickelradius for a traction means is constant over the entire circumference and the Aufwickelradius for the other traction means changes depending on the angle of rotation that a traction means is connected to the upper end of the scale body and the other traction means is articulated via a prestressed tension spring adjustable on the base body and the roller consists of a part with a constant radius and a part with a Radigs that varies depending on the angle of rotation which are joined together on a common axis, wherein the radius of one part of the roller at one point corresponds to the radius of the other part of the roller and changes to its smallest value after three quarters of a turn. 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.If the probe with scale body pushed out of the probe maximum, then the part of the roller with the variable radius with the point corresponding to the radius of the other part of the roller, in a horizontal position, so that the two traction means at the ends of an isosceles Engage levers, whereby the force of the prestressed tension spring 1 to 1 is transmitted as a measuring force on the scale body. By a movement of the scale body in the probe inside the roller is rotated clockwise via the attached to the scale body traction means. In this case, the traction means connected to the tension spring wound on the part of the roller whose radius is reduced to a minimum value after three quarters of a turn. The circumference of the other part of the roll is dimensioned so that the roll is maintained throughout the measuring path, e.g. 60mm, makes a three quarter turn.

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.The tension spring is stretched as far as the traction device fastened in it winds on the roller during a three-quarter turn. The force of the tension spring increases by the rotation. The radius of the roll decreases in accordance with this force increase, i. H. the lever arm on which the tension spring pulls now stronger, is correspondingly shorter, so that acts on the traction means on the scale body at each point of the Meßweges the same force.

-3-257 821 7.-3-257 821 7.

embodiment

Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to a drawing.

Es zeigen:Show it:

Figur 1: Längsschnitt durch den MeßtasterFigure 1: longitudinal section through the probe

Figur 2: Schnitt A-A in Figur 1FIG. 2: section A-A in FIG. 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.On the main body 1, the scale body 2, on which the feeler pin 3 is mounted in alignment, accurately guided straight on a rolling guide. The roller guide consists of a on the base body 1, substantially parallel to a Spännschaft 7, fixed guide rail 4 and an adjustable guide bar 5, held by means of a fixedly attached to the main body 1 feed bar 6 control elements 8, exactly parallel to the scale body 2 on the base body. 1 is arranged so that the rolling guide with sufficiently small clearance is adjustable. The guide rails 4.5 and the scale body 2 include longitudinal grooves in which the rolling elements 9, which are held by the cage 10 against each other, roll.

Mittels Spannschaft 7 kann der Meßtaster in einem Meßständer eingespannt werden.By means of clamping shaft 7, the probe can be clamped in a measuring stand.

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.At the upper end of the scale body 2, a traction means 11 is fixed, the other end is fixed and wound up with a, on the base body (1) rotatably mounted roller 13 is connected. The circumference of the roller 13, the radius of which remains constant over the whole circumference, is dimensioned so as to be stable throughout the measuring path, e.g. 100mm makes a three quarter turn.

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 17The roller 13 has a part 13 'whose radius decreases starting from the radius of the roller 13 after a three-quarter turn to a minimum value. On the part 13 'is a traction means 12 fixed and wound up, the other end is connected to a tension spring 14, on the other hand is mounted on a relative to the base body T adjustable fastening element 16. The fastening element 16 is by means of a lockable actuating element 17th

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.z. B. adjustable in three stages. In this way, the bias of the tension spring 14 z. B. for three different measuring positions can be varied. Lower position small preload measuring force 1.5N for sensing pin movement down. Middle position for Tastbplzen in horizontal position of the probe and upper position for a Tastbolzenbewegung upward when probe is used upside down.

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.The o.g. Measuring force is reached in the position shown in Figure 1, stylus with scale body at the bottom. In this case, the traction means 11,12 act on the roller 13,13 'at the ends of an isosceles lever, whereby the force of the tension spring 141 is transmitted to 1 as a measuring force on the scale body 2.

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.By changing the radius of the roller 13, e.g. by the division of the roller 13 into four radially adjustable segments (not shown), there is another possibility of varying the measuring force.

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 HebelarmUpon movement of the scale body 2 in the probe into the roller 13 is rotated by a three-quarter turn clockwise about the traction means 11. At the same time the traction means 12 is wound on the roller 13 'and the tension spring 9 is stretched by the winding length of the traction means 12. The radius of the roller 13 'decreases proportionally to the increase in the force of the tension spring 14, so that along the entire measuring path, the initially initiated moment, force of the spring 14 times lever arm 18 is always constant, up to the largest force of the spring 14, after a three quarter turn of the roller 13,13 ', sometimes lever arm

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.19. In the scale body 2, a glass scale 21 is used exactly in the guide plane of the scale body 2, which is scanned by a photoelectric reading unit 20 in the case of the procedure. The signals of the reading unit 20 are processed by a battery-powered special circuit and displayed digitally in an LCD display. All electrical and electronic assemblies are housed in the housing (partially not shown). The arrangement of the roller 13, 13 'on a common axis 15 and the arrangement of the photoelectric components can be seen in section in FIG.

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.The solution according to the invention makes it possible to build a Präzisionslängenmeßgerät for long measuring paths with a minimum of components for Meßkrafterzeugung, with little occurring at the meßkraftübertragenden components friction. An important advantage of the invention is that, along the entire measuring path very accurately constant and adjustable measuring force, the realization of which did not have to go beyond the minimum size of a probe, and that the probe works completely independent of the mains.

Claims

-2- 257 821 7

Invention claims:

1. probe, especially for long ways »consisting of a, on a body precisely guided straight scale body to which a sensing pin is coupled, which cooperates with power transmission elements for generating the measuring force, characterized in that the main body (1) has a role ( 13) is rotatably mounted on the two traction means (11,12) are wound up, wherein the winding radius for the one traction device is constant over the entire circumference and the winding radius for the other traction means varies in dependence on the angle of rotation, so that the measuring force along the entire measuring range is constant.

2. Probe according to item 1, characterized in that a traction means with the upper end of the scale body (2) is connected and the other traction means via a prestressed tension spring (14) is adjustably articulated on the base body (1).

3. Probe according to item 1 and 2, characterized in that the roller (13) consists of a part (13) with a constant radius and a part (13 ') having a radius which varies depending on the angle of rotation, which on a common axis (15) are joined together.

4. probe according to item 1-3, characterized in that the radius of the part (13 ') of the roller (13) at one point corresponds to the radius of the part (13) of the roller (13) and after a three quarters turn on its smallest Value changes.

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