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Meßkopf für elektrische Feinmeßlehren Für die Prüfung von Werkstücken
auf Maßhaltigkeit sind bereits Induktionsmeßlehren mit wechselstromgespeisten Induktionsspulen
und einem zwischen diesen beweglich angeordneten Anker bekanntgeworden, wobei der
Anker mit einem Taststift verbunden ist. Dieser wird für die Messung auf das zu
prüfende Werkstück aufgesetzt. Die Änderung der Ankerstellung im Spulenluftspalt
ergibt eine Änderung des Widerstandswertes der zu einer Wheatstoneschen Brücke zusammengeschalteten
Induktionsspulen und ist unmittelbar in n an einem Instrument ablesbar.
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Die bekannte Meßlehre besteht dabei aus einem Meßkopf, der das Spulensystem,
einen Anker und ein Tastorgan enthält. Für die Meßlehre wird ein Netzgerät benötigt,
das die für den Betrieb der Lehre benötigten Spannungen erzeugt. Dieses Netzgerät
enthält außerdem Teile der Brückenschaltung und das in 1/1000 mm geeichte elektrische
Anzeigeinstrument.
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Der aus Induktionsspulen, Anker und Tastorgan bestehende Meßkopf
der bekannten Induktionsmeßlehre muß wegen der geforderten Meßgenauigkeit mit großer
Präzision hergestellt werden. Dies ist nur mittels eines großen Aufwandes möglich,
wodurch wiederum hohe Kosten für die Herstellung des Meßkopfes entstehen. Ein weiterer
Nachteil des Meßkopfes der bekannten Induktionsmeßlehre besteht in der Temperaturabhängigkeit
der Induktionsspulen, die praktisch gar nicht oder nur sehr schwierig zu beseitigen
ist. Durch die verwendete Ankerlagerung tritt bei diesen Meßlehren ein Umkehrfehler
auf. Damit wird der Unterschied zwischen den Mittelwerten der Meßergebnisse bei
Bewegung des Tastorgans von oben nach unten und von unten nach oben bezeichnet.
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Durch die Erfindung werden die obengenannten Nachteile des Meßkopfes
der Induktionsmeßlehre in einfacher Weise vermieden. Der Meßkopf nach der Erfindung
zeichnet sich ferner durch leichte und einfache Herstellung der verwendeten Elemente
aus.
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Außerdem sind die Abmessungen gegenüber dem bekannten Meßkopf wesentlich
reduziert.
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Die Erfindung bezieht sich auf die konstruktive Ausbildung eines
mit einem Tastorgan versehenen Meßkopfes für elektrische Feinmeßlehren mit einem
Widerstandsmeßgeber. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch zwei gleichachsig angeordnete
Elemente, die relativ und begrenzt gegeneinander bewegbar sind und zwischen denen
ein Widerstandsdraht gespannt ist. Zweckmäßig ist der Widerstandsdraht am Umfang
der Elemente befestigt und in mehreren Umkehrungen angeordnet.
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Es ist bereits ein elektromechanischer Präzisionsmeßkomparator bekannt,
der aus einem Stab besteht, der mit seinem einen Ende an einer Bezugsbasis befertigt
ist ulid der quer an seinem anderen Ende ein
Tastorgan trägt, wobei mindestens ein
Meßglied mit Widerstandsdraht auf den der Verformung unterworfenenTeil des Stabes
aufgeklebt ist. Der Stab weist dabei drei aufeinanderfolgende Zonen auf, eine starre,
mit der Bezugsbasis fest verbundene Endzone, eine elastische, die Meßglieder mit
Widerstandsdraht aufnehmende mittlere Zone und eine starre, das Tastorgan tragende
Endzone. Nachteilig bei diesem Komparator ist die Verwendung des aus drei Zonen
bestehenden Stabes. Für diesen Stab muß ein besonderer Werkstoff verwendet werden,
da mit Rücksicht auf die zu fordernde Meßgenauigkeit Hystereseerscheinungen und
Nullpunktsänderungen streng vermieden werden müssen. Hinzu kommt die spezielle Ausgestaltung
des Stabes, die eine komplizierte und sehr genaue Bearbeitung desselben verlangt.
Demgegenüber werden beim Gegenstand nach der Erfindung lediglich ein einfaches rohrförmiges
und ein ebenso einfaches scheibenförmiges Element benötigt, die äußerst leicht und
wirtschaftlich herstellbar sind. Nullpunktsänderungen und Hystereseerscheinungen
werden durch den erfindungsgemäßenAufbau vollkommen vermieden.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles mit weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungen näher erläutert.
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Der Meßkopf 1 besteht aus einem beispielsweise rohrförmigen ersten
Element 2, das auf einem mit Gewinde und einer Innenbohrung versehenen Ring 3 angeordnet
ist. Der Ring3 trägt ferner eine Hülse4, in der ein Tastorgan 5 gleitet, dessen
Ende 6 auf das nicht dargestellte zu prüfende Werkstück aufgesetzt wird. Element
2 und Ring 3 oder auch Element, Ring mld Hülse 4 können gegebenenfalls auch einstückig
sein. Mit 7 sind Begrenzungsmittel für den Hub des Tastorgans 5 bezeichnet.
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Gleichachsig mit dem rohrförmigen Element 2 ist ein zweites Element
8 angeordnet, das vorzugsweise
eine Scheibenform aufweist. Das Element
8 liegt auf dem freien Rand des Elementes~2 auf. Auf dem Umiang der Elemente 2,
8 sind mehrere Erhebungen 9 verteilt angeordnet. Diese Erhebungen 9 dienen als Stütz-
und Umkehrpunkte für einen Widerstandsdraht 10, der einen Zweig einer nicht dargestellten
Wheatstone-Brückenschaltung darstellt. Der Widerstandsdraht 10 ist einmal zickzackartig
um den Umfang der Elemente 2, 8 geführt. Die Pfeile deuten dabei die Führungsrichtung
an. Die Erhebungen sind beim angeführten Beispiel um 450 gegeneinander versetzt.
Anfang und Ende des Drahtes treffen sich an einer der Erhebungen9. Der zwischen
den Elementen 2. 8 frei ausgespannte Widerstandsdraht 10 ist leicht vorgespannt.
Das Element 8 ist über einen Federmechanismus 11 mit dem Tastorgan 5 verbunden.
Der Federmechanismus vermeidet einerseits die Vorbelastung des Elementes 8 durch
das Tastorgan 5 und ermöglicht andererseits einen Freihub des Tastorgans 5, derwesentlich
über den Meßhub des Organs 5 hinausgeht. Dies ist für eine Aufsetzung und Abhebung
des Organs 5 vom zu prüfenden Werkstück sehr wesentlich.
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Der Meßhub wird durch im freien Rand des Elementes 2 verstellbar
angeordnete Schrauben 12 bestimmt, die das Element gleichzeitig führen. Außerdem
verhindern die Schrauben 12 die plastische Verformung des Widerstandsdrahtes 10.
Das Element 8 wird also durch das Tastorgan 5 maximal bis zum unteren Rand der Schraube
12 bewegt. Das Tastorgan kann aber darüber hinaus ohne Beschädigung des Elementes
8 bzw. des Widerstandsdrahtes 10 innerhalb des durch die Begrenzungsmittel 7 gegebenen
Bereiches gehoben werden.
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Zur Temperaturkompensation ist am freien Ende des Elementes 2 ein
weiterer zylindrischer Körper 13 angeordnet, der mit einem nicht den Bewegungen
des Tastorgans ausgesetzten Widerstandsdraht 14 versehen ist. Der ganze Meßkopf
ist durch eine Haube 15 abgedeckt, die Lagermittel 16 für den Federmechanismus 11
trägt.
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Zur Priifung von Werkstücken wird der Meßkopf 1 zweckmäßig an einem
an sich bekannten Säulenständer angeordnet, der mit einer Auflage für das zu prüfende
Werkstück und mit einer Höhenverstellung für den Meßkopf versehen ist.
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Der elektrische, für den Meßkopf benötigte Teil ist bekannt. Wie
bereits oben ausgeführt, ist der Widerstandsdraht 10 Teil einer Wheatstone-Brückenschaltung.
Die Abweichungen des zu prüfenden Werkstükkes ergeben eine proportionale Anderung
des Widerstandswertes des Drahtes 10, der ohne Umrechnung unmittelbar in 1/1000
mm vom Anzeigeinstrument ablesbar ist.
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PATENTANSPROCHE: 1. Meßkopf für elektrische Feinmeßlehren mit einem
Widerstandsmeßgeber, gekenniieichieet durch zwei gleichachsig angeordnete, relativ
und begrenzt gegeneinander bewegbare Elemente (2, 8), zwischen denen ein Widerstandsdraht
(10) gespannt ist.