DE10034023A1 - Messtaster - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Messtaster mit einer Trägereinrichtung; einem länglichen, an der Trägereinrichtung beweglich gelagerten Tastelement, das einen Antastabschnitt aufweist; einer an der Trägereinrichtung angeordneten Abtasteinheit, mit der eine Bewegung des Tastelementes erfassbar ist; einem elektrischen Kabel, das der Abtasteinheit von außerhalb der Trägereinrichtung zugeführt ist; und mit einer Druckgasleitung zur Zufuhr eines Druckgases zu der Trägereinrichtung, das auf das Tastelement einwirkt und durch das der Antastabschnitt mit einem Messobjekt in Kontakt bringbar und/oder von diesem abhebbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Druckgasleitung (6) durch eine Ummantelung (60) des elektrischen Kabels (5) gebildet wird, so daß das Druckgas zwischen dem elektrischen Kabel (5) und der Ummantelung (60) strömt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Messtaster nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Messtaster weist eine Trägereinrichtung auf, bei der es sich insbesondere um ein Gehäuse des Messtasters handeln kann, sowie ein längliches, an der Trägereinrich­ tung beweglich gelagertes Tastelement, z. B. in Form eines Taststiftes, der mit einem Antastabschnitt versehen ist, und eine Abtasteinheit zum Erfassen einer Bewegung des Tastelementes. Der Antastabschnitt dient zum Abtasten der Oberfläche eines Messobjektes, wobei der Antastabschnitt und somit das Tastelement ausgelenkt werden. Der Abtasteinheit, die z. B. mittels einer Lichtquelle und einem zugeord­ neten Empfänger einen reflektierend ausgebildeten Maßstab des Tastelementes photoelektrisch abtastet, wird über mindestens ein elektrisches Kabel, das eine oder mehrere elektrische Leitungen aufweist und das auch als Kabelstrang ausgebildet sein kann, elektrischer Strom zum Betrieb der Lichtquelle durchgeführt. Ferner werden mittels des elektri­ schen Kabels die durch die Empfangselemente erzeugten elektrische Signale zu einer außerhalb des Messtasters angeordneten Auswerteeinheit fortgeleitet.

Weiterhin ist mindestens eine Druckgasleitung zur Zufuhr eines Druckgases zu dem Messtaster vorgesehen, das auf das Tastelement einwirkt und durch das - je nach Ausgestaltung des Messtasters - der Antastabschnitt mit einem Messobjekt in Kontakt bringbar und/oder von dem Messobjekt abhebbar ist.

Bei einem aus der EP 0 971 201 A1 bekannten Messtaster dieser Art verlaufen das mindestens eine elektrische Kabel sowie ein Druckschlauch innerhalb eines Mantels, der das oder die elektrischen Kabel sowie den Druckschlauch umgibt. Dies hat den Nachteil, daß das mindestens eine elektrische Kabel sowie der Druckschlauch im Bereich ihrer dem Messta­ ster abgewandten Enden auseinandergeführt werden müssen, um dort einerseits einen elektrischen Stecker und andererseits einen Anschluß für die Zufuhr von Druckluft vorzusehen. Dies führt zu einem undefinierten Verlauf der Kabel bzw. des Druckschlauches.

Bei einem aus der US-PS 4,292,704 bekannten Messtaster wird demgegenüber die Druckluft dem Gehäuse des Messtasters über einen Druckluftanschluss unabhängig von einem elektrischen Kabel unmittelbar zugeführt. Der Druckluftanschluss steht dabei radial bezüglich der Erstreckungsrichtung des Tastele­ mentes von dem Gehäuse des Messtasters ab und führt somit zu einem erhöhten Platzbedarf des Messtasters im Bereich des Druckluftanschlusses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Messtaster der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch einen einfachen Aufbau und geringen Platzbedarf auszeich­ net.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines Messtasters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Danach ist vorgesehen, dass die Druckgasleitung durch eine Ummantelung des elektrischen Kabels gebildet wird, die das elektrische Kabel in einem Abstand radial umgibt, so dass das Druckgas zwischen dem elektrischen Kabel und der Ummantelung entlang der Entstreckungsrichtung des elektri­ schen Kabels strömen kann.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung bildet also eine Ummante­ lung des elektrischen Kabels unmittelbar die Außenwand der Druckgasleitung. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, da das elektrische Kabel zugleich als Führung und Stütze für die Druckgasleitung (z. B. eines Druckschlauches) dienen kann. Ferner kann der Druckgasleitung in einfacher Weise an beliebiger Stelle mittels eines geeigneten Anschlusses Druckgas zugeführt werden. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung an die jeweiligen Platzverhältnisse in der Umgebung des Messta­ sters.

Der Anschluss für die Zufuhr des Druckgases zu der Druckgasleitung ist vorzugsweise zwischen der Trägereinrich­ tung (dem Gehäuse) des Messtasters und einem elektrischen Steckverbinder an dem der Trägereinrichtung abgewandten Ende des elektrischen Kabels vorgesehen. Der Anschluss für die Zufuhr des Druckgases ist dann sowohl von der Trägerein­ richtung des Messtasters als auch von der elektrischen Steckverbindung des Kabels beabstandet an der Druckgaslei­ tung angeordnet.

Der Anschluss für die Zufuhr von Druckgas (z. B. in Form eines Luftnippels) kann dabei winklig, insbesondere senk­ recht, von der Druckgasleitung abstehen, so dass das Druck­ gas durch den Anschluss winklig (insbesondere rechtwinklig) zu der Erstreckungsrichtung der Druckgasleitung in diese einströmt.

Der Anschluss für die Zufuhr von Druckgas stützt sich, vorzugsweise über ein Dichtungselement, an dem elektrische Kabel ab. Das Dichtungselement kann dazu dienen, die Druck­ gasleitung derart abzudichten, dass kein Gas in einer Richtung weg von dem Tastelement aus der Druckgasleitung entweichen kann. Hierdurch wird die Zufuhr des Druckgases durch die Druckgasleitung zu dem Tastelement hin sicher gestellt.

Das Druckgas kann insbesondere dazu vorgesehen sein, das Tastelement und damit den Antastabschnitt entgegen der Wirkung eines elastischen Elementes zu bewegen. In einer Ausführungsform ist hierbei das Tastelement mittels des ela­ stischen Elementes zu der Trägereinrichtung hin (d. h. in das Gehäuse des Messtasters hinein) vorgespannt, also in einer Richtung weg von dem Messobjekt. Die Druckgase dienen dann dazu, um den Antastabschnitt entgegen der Wirkung des Federelementes mit dem Messobjekt in Kontakt zu bringen.

In einer anderen Ausführungsform ist das Tastelement mit­ tels des elastischen Elementes in einer Richtung weg von der Trägereinrichtung beaufschlagt, also in einer Richtung hin zu den jeweiligen Messobjekt. In diesem Fall dient das Druckgas dazu, den Antastabschnitt nach einer Messung entgegen der Wirkung des elastischen Elementes von dem Messobjekt abzuheben.

Selbstverständlich kann bei entsprechender Auslegung des Messtasters das Druckgas auch sowohl die Funktion überneh­ men, den Antastabschnitt mit dem Messobjekt in Kontakt zu bringen, als auch die weitere Funktion, den Antastabschnitt wieder von dem Messobjekt abzuheben.

Das elastische Element wird vorzugsweise durch eine Zug- oder eine Druckfeder gebildet.

Die Druckgasleitung kann sich - zusammen mit dem zugeordne­ ten elektrischen Kabel - sowohl auf der selben Achse er­ strecken wie das Tastelement als auch alternativ winklig zur Erstreckungsrichtung des Tastelementes angeordnet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckgaslei­ tung - zusammen mit dem daran montierten Anschluss für die Zufuhr des Druckgases - auf das elektrische Kabel aufschieb­ bar.

Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl auf Messtaster anwendbar, bei denen das Tastelement entlang seiner Er­ streckungsrichtung auslenkbar ist, als auch auf solche Messtaster, bei denen das Tastelement quer zu seiner Er­ streckungsrichtung ausgelenkt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.

Es zeigen:

Fig. 1 - eine Schnittdarstellung eines Messtasters, der mit einem elektrischen Kabel und mit einer Druck­ gasleitung verbunden ist;

Fig. 2a - eine schematische Darstellung des Ausführungsbei­ spiels aus Fig. 1, wobei das Kabel und die Druckgasleitung entlang der Estreckungsrichtung des Tastelementes des Messtasters verlaufen;

Fig. 2b - eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2a, wobei das elektrische Kabel und die Druckgasleitung rechtwinklig zur Erstreckungs­ richtung des Tastelementes verlaufen.

In Fig. 1 ist ein Messtaster dargestellt, der an einer ein Tastergehäuse bildenden Trägereinrichtung 1 angeordnet ist. Das Tastergehäuse 1 umfaßt ein äußeres Tasterrohr 10, in dem ein Führungsgehäuse angeordnet ist, das drei Abschnit­ te 11, 14, 15 umfaßt und vorzugsweise einteilig ausgebildet ist.

In einem ersten Abschnitt 11 des Führungsgehäuses, der sich aus dem Tasterrohr 10 heraus erstreckt und ein hohlzylindri­ sche Führung bildet, ist ein mit einem kugelförmigen An­ tastabschnitt 20 (Messeinsatz) versehenes Tastelement in Form eines Taststiftes 2 entlang seiner Erstreckungsrich­ tung E verschieblich gelagert. Der Taststift 2 stützt sich dabei über geeignete Gleitelemente 12 an der Innenwand des ersten Abschnittes 11 des Führungsgehäuses ab. Ferner ist der aus dem Tasterrohr 10 herausragende erste Abschnitt 11 des Führungsgehäuses an seinem freien Ende mittels eines Dichtringes 13 abgedichtet, der den Taststift 2 umschließt und an der Innenwand des ersten Abschnitts 11 des Führungs­ gehäuses anliegt. Der Dichtring 13 kann zugleich einen Anschlag für einen Käfig 21 des kugelförmigen Antastab­ schnittes 20 bilden. Weiterhin kann der Dichtring auch durch ein anderes Bauelement ersetzt werden, das zur Abdich­ tung des Führungsgehäuses und/oder als Anschlag für den Käfig 21 dient.

Innerhalb des Tasterrohres 10 schließt sich an den ersten Abschnitt 11 des Führungsgehäuses ein zweiter Abschnitt 14 an, der als Träger für eine Abtasteinheit 4 dient. Der auf einer Glasplatte angeordneten Abtasteinheit 4 ist ein an dem Taststift 2 befestigter Maßstab 3 zugeordnet, der in den zweiten Abschnitt 14 des Führungsgehäuses hineinragt. Der Maßstab 3 weist eine mit einer lichtelektrisch abtastba­ ren Messteilung versehene reflektierende Oberfläche 30 auf, so daß die Messteilung mittels einer an der Glasplatte der Abtasteinheit 4 angeordneten Lichtquelle und zugehörigen Fotoempfängern abtastbar ist. Zur Bestromung der Lichtquel­ le sowie zur Fortleitung der von den Fotoempfängern erzeug­ ten Signale dienen elektrische Leiter 41, die sich zu einem elektrischen Anschluß 40 hin erstrecken.

In diesen elektrischen Anschluß 40 münden elektrische Leiter 51, 52 eines an seinem Umfang elektrisch isolierten Kabels 5, das von außerhalb des Tastergehäuses 1 in dieses hineingeführt und dort in einem dritten Abschnitt 15 des Führungsgehäuses angeordnet ist. Das Kabel 5 ist an seinem dem Tastergehäuse 1 abgewandten Ende mit einem elektrischen Stecker 50 versehen und dient einerseits der Zufuhr von Strom zu dem Messtaster und andererseits der Fortleitung der in dem Messtaster erzeugten Signale.

Der dritte Abschnitt 15 des Führungsgehäuses nimmt eine am Kabel 5 vorgesehene Erdungshülse 18 auf und ist außerdem an seinem freien Ende mittels eines Dichtringes 17 gegen das Rohr 10 abgedichtet. Somit ist das Führungsgehäuse 11, 14, 15 an seinen beiden freien Enden durch Dichtungselemente 13 bzw. 17 dicht verschlossen.

Der Taststift 2 ist mittels einer Zugfeder 7, die mit einem Ende 71 am Taststift 2 angreift und mit ihrem anderen Ende 72 am zweiten, mittleren Abschnitt 14 des Führungsge­ häuses befestigt ist, in das Tastergehäuse 1 hinein, d. h. entlang einer Richtung weg von dem abzutastenden Messobjekt vorgespannt. Daher ist vorgesehen, den Antastabschnitt 20 durch die Zufuhr von Druckluft in das Tastergehäuse 1, die auf den längsverschieblich gelagerten Taststift 2 einwirkt, entgegen der Vorspannung der Zugfeder 7 mit dem jeweiligen Messobjekt in Kontakt zu bringen.

Zur Zufuhr der Druckluft zu dem Tastergehäuse 1 ist eine Druckluftleitung 6 in Form eines Druckluftschlauches vorge­ sehen, der durch eine hohlzylindrische Ummantelung 60 des elektrischen Kabels 5 gebildet wird. Diese Ummantelung 60 erstreckt sich - unter Bildung eines Hohlraumes H zwischen der Oberfläche des Kabels 5 und der Ummantelung 60 - von dem Tastergehäuse 1 entlang des elektrischen Kabels 5 bis zu einem Anschluss 65 für die Luftzufuhr in Form eines Luftnippels. Der Luftnippel 65, auf den die Ummantelung 60 aufgeschoben ist, steht radial von der Druckluftleitung 6 bzw. der Ummantelung 60 ab, so daß die Druckluft der Lei­ tung 6 senkrecht zur Erstreckungsrichtung des elektrischen Kabels 5 zugeführt wird, vergl. den die einströmende Druck­ luft repräsentierenden Pfeil L in Fig. 1. Die Druckluft strömt dann entlang der Erstreckungsrichtung des elektri­ schen Kabels 5 zwischen der Ummantelung 60 und der äußeren Oberfläche des elektrischen Kabels 5 hin zu dem Tastergehäu­ se 1. Eine Luftströmung in der entgegengesetzten Richtung wird durch ein ringförmiges Dichtungselement 66 verhindert, über das sich der Luftnippel 65 zugleich an dem Kabel 5 ab­ stützt.

Innerhalb des Tastergehäuses 1 kann die Ummantelung 60 z. B. auf einen Bund der ohnehin vorhandenen Erdungshülse 18 geschoben sein. Bei Tastern ohne Pneumatik wird auf diesen Bund ein Schrumpfschlauch geschoben, der verhindert, daß entlang der Oberfläche des elektrischen Kabels 5 Flüssig­ keit in das Tastergehäuse 1 eindringen kann.

Der Luftnippel 65 kann an beliebiger Stelle zwischen dem Tastergehäuse 1 und dem elektrischen Stecker 50 angeordnet werden, wobei sich die Ummantelung 60 zur Bildung einer Druckluftleitung 6 jeweils von dem Luftnippel 65 bis zu dem Tastergehäuse 1 erstreckt, in das die Druckluft eingeleitet werden soll. Es besteht daher eine erhebliche Flexibilität bei der Anordnung des Luftnippels 65 an beliebiger Stelle zwischen dem Tastergehäuse 1 und dem elektrischen Stec­ ker 50.

Ferner ist von Bedeutung, daß aufgrund der Anordnung des Luftnippels 65 an der Druckluftleitung 6 außerhalb des Tastergehäuses 1 sowie außerhalb des Steckers 50 die Breite der Anordnung im Bereich des Luftnippels 65 nicht größer ist als im Bereich des Tastergehäuses 1 oder im Bereich des elektrischen Steckers 50. D. h., der Luftnippel 65 ragt seitlich (radial) nicht weiter vor als das Tastergehäuse 1 oder der Stecker 50. Würde demgegenüber - wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist - der Luftnippel 65 unmittel­ bar an dem Tastergehäuse 1 angeordnet, so führt dies (bei einem radial abstehenden Luftnippel) zu einem erhöhten Platzbedarf im Bereich des Tastergehäuses 1. Außerdem kann als elektrischer Stecker 50 ein handelsüblicher Stecker ohne einen eigenen Druckluftanschluss verwendet werden.

Schließlich ist der Aufwand zur Schaffung der Druckluftlei­ tung 6 minimal, da diese unmittelbar durch eine Ummante­ lung 60 des elektrischen Kabels 5 gebildet wird, wobei das elektrische Kabel 5 zugleich eine Funktion als Führung und Abstützung für die Druckluftleitung 6 bzw. den Luftnip­ pel 65 übernimmt.

Bei der Montage der Anordnung wird die Ummantelung 60 vorzugsweise zusammen mit dem Luftnippel 65 und dem ringför­ migen Dichtungselement 66 auf das elektrische Kabel 5 aufgeschoben. Das Aufschieben kann einerseits von der Seite des elektrischen Steckers 50 her erfolgen, bevor der Stec­ ker 50 an dem Kabel 5 befestigt ist. Andererseits kann das Aufschieben der Ummantelung 60 zusammen mit dem Luftnip­ pel 65 und dem Dichtungselement 66 auch von dem entgegenge­ setzten (messtasterseitigen) Ende des elektrischen Kabels 5 her erfolgen, und zwar bevor das elektrische Kabel 5 in das Tastergehäuse 1 eingeführt und dort elektrische kontaktiert worden ist.

Fig. 2a zeigt die wesentlichen Bestandteile des Messta­ sters aus Fig. 1, nämlich das Tastergehäuse 1, den Tast­ stift 2 mit Antastabschnitt 20, das elektrische Kabel 5 mit einem Stecker 50 sowie die Druckluftleitung 6 mit dem Luftnippel 65 in einer schematischen Darstellung, wobei die Druckluftleitung 6 koaxial zu dem Taststift 2 verläuft. Es ist erkennbar, daß der Luftnippel 65 an dem elektrischen Ka­ bel 5 in einer beliebigen Position zwischen dem Tastergehäu­ se 1 und dem elektrischen Stecker 50 angebracht werden kann. Die Länge der Druckluftleitung 6 wird dann jeweils bestimmt durch den Abstand zwischen dem Luftnippel 65 und dem Tastergehäuse 1 entlang des elektrischen Kabels 5.

Fig. 2b zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2a, bei dem sich das elektrische Kabel 5 und die Druckluftleitung 6 rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung des länglichen Tastergehäuses 1 sowie des darin angeordne­ ten Taststiftes 2 mit Antastabschnitt 20 erstrecken. Auch in diesem Fall ist der Luftnippel 65 an beliebiger Stelle zwischen dem Tastergehäuse 1 und dem elektrischen Stec­ ker 50 des elektrischen Kabels 5 anzuordnen. Das elektri­ sche Kabel 5 und die Druckluftleitung 6 werden dem Tasterge­ häuse 1 in diesem Fall über ein Umlenkelement 8 zugeführt.

Claims (15)

1. Messtaster mit
einer Trägereinrichtung,
einem länglichen, an der Trägereinrichtung beweglich gelagertem Tastelement, das einen Antastabschnitt aufweist,
einer an der Trägereinrichtung angeordneten Abtastein­ heit, mit der eine Bewegung des Tastelementes erfass­ bar ist,
mindestens einem elektrischen Kabel, das der Abta­ steinheit von außerhalb der Trägereinrichtung zuge­ führt ist, und
einer Druckgasleitung zur Zufuhr eines Druckgases zu der Trägereinrichtung, das auf das Tastelement ein­ wirkt und durch das der Antastabschnitt mit einem Messobjekt in Kontakt bringbar und/oder von diesem abnehmbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckgasleitung (6) durch eine das elektrische Kabel (5) umgebende Ummantelung (60) gebildet wird, so daß das Druckgas zwischen dem elektrischen Kabel (5) und der Ummantelung (60) strömt.

2. Messtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung (1) ein Gehäuse für die Abtastein­ heit (4) und/oder das Tastelement (2) bildet.

3. Messtaster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckgasleitung (6) einen Anschluß (65) für die Zufuhr von Druckgas aufweist und daß der An­ schluß (65) entlang der Druckgasleitung (6) von der Trägereinrichtung (1) beabstandet ist.

4. Messtaster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kabel (5) an seinem von der Trägerein­ richtung (1) beabstandeten Ende eine elektrische Verbin­ dungseinrichtung (50) aufweist und daß der An­ schluß (65) für die Zufuhr von Druckgas zwischen der Trägereinrichtung (1) und der elektrischen Verbindungs­ einrichtung (50) angeordnet ist.

5. Messtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschluß (65) für die Zufuhr von Druckgas winklig, insbesondere senkrecht, von der Druckgaslei­ tung (6) absteht.

6. Messtaster nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Anschluß (65) für die Zufuhr von Druckgas an dem elektrischen Kabel (5) abstützt.

7. Messtaster nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anschluß (65) für die Zufuhr von Druckgas über ein Dichtungselement (66) an dem elektrischen Kabel (5) abstützt.

8. Messtaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (2) mit­ tels eines elastischen Elementes (7) elastisch vorge­ spannt ist und daß das dem Tastelement (2) mittels der Druckgasleitung (6) zugeführte Druckgas entgegen der Vorspannung des elastischen Elementes (7) wirkt.

9. Messtaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antastabschnitt (20) des Tastelementes (2) mittels des elastischen Elementes (7) entlang einer Richtung hin zu der Trägereinrichtung (1) vorgespannt ist.

10. Messtaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antastabschnitt (20) des Tastelementes (2) mittels des elastischen Elementes (7) entlang einer Richtung weg von der Trägereinrichtung (1) vorgespannt ist.

11. Messtaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (60) als Schlauch ausgebildet ist.

12. Messtaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckgaslei­ tung (6) entlang derselben Richtung (E) erstreckt wie das Tastelement (2).

13. Messtaster nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasleitung (6) winklig zur Erstreckungsrichtung (E) des Tastelementes (2) ver­ läuft.

14. Messtaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (60) auf das elektrische Kabel (5) aufschiebbar ist.

15. Messtaster nach einem der Ansprüche 3 bis 7 und An­ spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummante­ lung (60) zusammen mit dem Anschluß (65) zur Zufuhr des Druckgases auf das elektrische Kabel (5) aufschiebbar ist.