DE1941441A1 - Messfuehler - Google Patents

Description

• Meßfühler Die Erfindung betrifft einen Meßfühler mit einem entgegen einer Rücketelikraft axial verschieblichen, stabförmigen Taster und einem mit dem Taster verbundenen, in einem Spulensystem geführten Ferritkern.
• Solche Meßfühler oder Wegaufnehmer werden zum ein- oder mehrdimensionalen messen in Neßmaschinen verwendet, die gegebene Körperformen kontinuierlich in digitale Werte eines Koordinatensystems umsetzen sollen. Hierbei wird aus verschiedenen Gründen ein nicht zu kleiner Meßweg mit einem genügend großen Überlaufweg außerhalb des Meßbereiches bei einem kleinen konstanten Meßdruck gefordert.
• Vorstebande Boraerungen können mit den zur Zeit bekannten Meßfühlern nicht erfüllt werden lagert man beispielsweise in bekannter Weise den faster in Membranfedern an der-Spule ergibt sich ein Meßdruck, der sich in Abhängigkeit von-der Meßlänge ändert. Außerdem ist der Meßweg sehr klein und der Überlauf nicht mögliche Sofern man fur den Taster eine Kugelführung verwendet, kann man zwar den Meßweg verlängern, doch muß auch der Meßdruck ganz wesentlich vergrößert werden0 Bei dieser Ausbildung ist zwar ein Überlauf möglich, doch steigt bei diesem der Meßdruck sehr stark an. Bekannt sind ferner Meßsysteme, die vorzugsweise in einer Ebene messen und Uber ein Hebelsystem mit Gegengewicht oder Gewichtausgleich durch Federn arbeiten. Dabei lassen sich in einer Ebene sehr geringe Meßdrücke von etwa 2 bis 5 p erreichen. Bei einer Beschlaunigung in Meßrichtung erhöht die Gesamtmasse des Systems Jedoch den Meßdruek. Wechselt bei räumlichen Abtastungen die Meßebene, muß das Meßsystem dazu senkrecht gestellt werden, außerdem muß es Jeweils in Meßrichtung gedreht werden.
• Da der Meßweg als Bogenmaß erfaßt wird, stellt die Sehnenhöhe einen zusätzlichen Fehler dar.
• flss Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Meßftihlers, der die vorerwähnten Nachteile nicht aufweist und ein sehr genaues Messen relativ kurzer Wege mit geringstem Meßdruck und großem Überlaufweg ermöglicht.
• Zur Lösung der vorgenannten Aufgabs ist ein Meßfübler der einleitend genennten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Rtlckstellkraft des Tasters an einer fest mit dem Taster verbundenen Xolbenfläcbe erzeugt wird, welche in einen koaxial zum Taster angeordneten Druckluftzylinder eintaucht. Vorzugsweise ist dieser Druckluftzylinder an eine Druckluftquelle angeschlossen und an seinem kopfeeitigen Ende mit einem -vorzugsweise regelbaren - Druckluftauslaß versehen.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Taster in einer Axialbohrung des Meßfühlergehäuses, welche zur Druckluftlagerung des Tasters über radiale Kanäle an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, gefübrt. Für den Druckluftzylinder und das Druokluftlager kann eine gemeinseme Druckluftquelle vorges@hen sein, die in ihrer Speiseleitung zum Druckluftzylinder einen Luftdruckminderer @ntbält. Die Kolbenfläche, welche im Druckluftzylinder ein Spiel von etws 0,02 bis 0,1 mm St, ist an ibrer @ückseite einem einstellbaren Luftpolster ausgesetzt.
• Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der belgetilgten Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht Die Zeichnung zeigt in einem axialen Schnitt einen erfindungegemäß ausgebildeten Meßfuhler zum ein-dimensionalen Messen in einer Meßmaschine.
• Die Zeichnung zeigt ein rohrförmiges Gehäuse 1, welches am Vorderende mit einer aufgeschraubten kegelstumpfförmigen Kappe 2 verschlossen ist. Innerhalb der Kappe 2 befindet sich ein mit dem Gehäuseteil 1 verschraubter Lagereinsatz 3, in dessen Axialbohrung 4 ein Taster 5 mit einer Meßspitze 6 axial verschieblich gelagert ist.
• Am Hinterende des stab- oder röhrchenförmigen Tasters 5 befindet sich ein mit dem Taster 5 verbundener Ferritkern 7, der sich entsprechend den Bewegungen des Tasters 5 relativ zu einem Meßspulensystem 8 bewegt Dae Meßspulensystem 8 ist stationär in dem Gehäuseteil 1 eingebaut. Durch die Bewegung des Ferritkernes 7 im Spulensystem 8 werden der Bewegung analoge, richtungsabhängige elektrische Signale erzeugt.
• Der im Lagereinsatz 3 axial gefhhrte Taster ruht in eine. Luftlager, zu dem in einer oder mehreren Ebenen angeordnete Radialbohrungen 9 bzw. 9' gehören. Die Bohrungen 9 und 9' sind gleichförmig silber den Ümfang des Lagerein@atsez 3 verteilt und werden mit Druckluft gespeist.
• Diese Druckluft kommt von eine nicht dargestellten Druckluftquelle, die über einen Schlauch 10 an einen Anschlußnippel 11 angeschlossen ist. Der Anschlußnippel 11 ist in den Gehäuseteil 1 eingeschraubt und erzeugt in dem Raum swischen der Eappe 2 und dem Lagereinsatz 3 einen Luftdruck von beispielsweise 2 bis 3 atU. Die Druckluft strömt Uber die radialen Kanäle 9 und 9' in die Axialbohrung 4 ein und entweicht an deren Enden einerseits an der Vorderseite der Kappe 2 ins Freie und kann andererseits über den Innenraum 12 zwischen Gehäuseteil 1 und Lagereinsatz 3 und im Lagereinsatz 3 vorgesehene Axialbohrungen 13 abströmen.
• Der Taster 5 ist an seinem Ende mit einer Kolbenfläche 14 versehen. Diese taucht berührungsfrei in einen Druckluftzylinder 15 ein. Dieser bewirkt die Rückstellkraft aes Tasters 5. Die axiale Erstreckung des Druckluftzylinders 15 ermöglicht dem Taster einen besonders groben Oberlaufweg.
• Gespeist wird der Druckluftzylinder 15 ebenfalls aus der Druckluftquelle, welche die Drucklager des Tasters 5 versorgt. Zu diesem Zweck fUhrt eine Speiseleitung 16 von der Nähe des Nippels Ii zum Hinterende des Zylinders 15. Da für den Druckluftzylinder 15 im allgemeinen ein geringerer Druck benötigt wird als für die Luftlager, befinden sich in der Speiseleitung 16 eine ender mehrere Blenden 17, die als Druckminderer wirken.
• Die übers die Speiseleitung 16 in den Zylinder 15 eintretende Druckluft beaufachlagt die Kolbenfläche 14 im Sinne einer Vorwärtsbewegung des Tasters 5. Der Kolben hat gegenüber dem Zylinder ein Spiel von etwa 0,02 bis 0,1 mm.
• An das Hinterende des Druckluftzylinders 15 schließt sich eine Axialbohrung 18 von vermindertem Druchmesser an, welche Über eine Querbohrung 19 mit der Außenluft in Verbindung traten kann. In der radial nach außen führenden Bohrung 19 befindet sich eine Drosselschraube 20, mit deren Hilfe der Luftauslaß aus dem Zylinder 15 und damit die Rückstellkraft am Taster 5 eingestellt werden kann.
• Die vorstehend beschriebene Meßfühleranordnung ist nicht nur für ein-dimensionales itssen geeignet, denn es liegt für den Fachmann nahe, das gleiche Prinzip auch Lit einer kardanischen Isagerung und mit einem Kreuzspulsystem zu verwirklichen, Eo daß in drei Dimensionen gemessen werden kann.
• Mit Hilfe der Drosselschraube 20 kann der Meßdruck sehr feinfüblig geregelt werden. Da die Luftlagerung praktisch reibungsfrei arbeitet, braucht der Meßdruck nur geringfügig größer als die Masse des Tasters und des Ferritkernes sein. Wenn man den Ferritkern als Röhrchen auabildet und auch als raster ein Rohr aus Leichtmetall oder glasfaserarmiertem Kunststoff verwendet, ist es möglich, die zu bewegende Masse des Meßsystems kleiner als 2 g zu machen, so daß sich Meßdrücke von 2 bis 20 p einstellen lassen. Die Erprobungen des Anmeldungsgegenstandes haben gezeigt, daß sich Meßwege von t 3 mm bei einer Auflösung von 0,001 mm und einem Uberlaufweg von 20 mm realisieren lassen, wobei praktisch auf dem ganzen Weg ein konstanter Meßdruck herrscht.

Claims (9)

P n t e n t a n s p r ü c h e

1. Heßiühler mit einem entgegen einer Rückstellkraft @xial verschieblichen stabförmigen Taster und einem @@t dem Taster verbundenen, in ein Spulensystem tauchenden Ferritker, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft an einer fest mit dem Taster (5) verbundenen Kolbenfläche (14) erzeugt wird, welche @n einen koaxial zum Taster (5) angeordnetem Druckluftzylinder (15) eintaucht.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucklufzyliuder (15) an eine Druckluftquelie (10) angeschlossen ist und an seinem koptsoitigen Ende einen - vorzugsweise regelbaren -Bresselauslaß (19) aufweist.

3. Meßfüoler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenfläche (14) am Hinterende des Tasters (5) angeordnet ist und von dem letzteren seine koxiale Führung erhält.

4. Meßfühler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Taster (5) eine Druckluftlagerung hat.

5. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (5) in einer Axialbohrung (4) des Meßfühlergehäuses (1,3) ruht, die über radiale Kanäle (9,9') an eine Druckluftquelle (10) angeschlossen ist.

6. Meßfühler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluftzylinder (15) und Druckluftlager (4,9) aus der gleichen Druckluftquelle (10) gespeist werden und in der Speiseleitung (96) zum Druckluftzylinder (15) ein Luftdruckminderer (17) angeordnet ist.

7. Meßfühler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenrllckseite (14) einem Luftpolster ausgesetzt ist, das die im Zylinder (15) anstehende Druckluft bildet.

8. Meßfühler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel zwischen Kolben (.14) und Zylinder (15) etwa 0,02 bis 0,1 mm beträgt.

9. Neßftlhler nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (5) ein aus Leichtmetall oder glasfaserarmiertem Kunststoff bestehendes Röhrchen ist.