DE19826615A1

DE19826615A1 - Stoßschutz für Lagemess-Sonden

Info

Publication number: DE19826615A1
Application number: DE19826615A
Authority: DE
Inventors: Michael Hermann
Original assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Current assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 1999-12-23
Also published as: CA2301058C; EP1004003A1; DE59912522D1; CA2301058A1; WO1999066287A1; EP1004003B1; US6457373B1

Abstract

Die Stoß-Schutz-Vorrichtung verhindert Beschädigungen an optisch und mikromechanisch wirkenden Gyroskopen. Das zu schützende Gyroskop oder Präzisionsinstrument befindet sich in einer inneren Gehäuse-Schale, welche durch elastische Elemente von einer äußeren Gehäuse-Schale beabstandet wird und somit stoßgeschützt ist. Die innere Gehäuse-Schale kann durch eine elektromechanische Vorrichtung kurzfristig mit der äußeren Gehäuse-Schale in genauen mechanischen Kontakt gebracht werden. Die räumlichen Orientierungen von innerer und äußerer Gehäuseschale stimmen dann mit großer Präzision überein.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stoß-Schutz für Lagemess-Sonden oder Gyroskopen, insbesondere solchen, die mit einem optischen Kreiselsystem oder mit einem mechani schen Oszillator ausgerüstet sind. Darüberhinaus kann die Erfindung nutzbringend als Stoß-Schutz für Präzisions-Instrumente verwendet werden, die eine gewisse Stossempfind lichkeit aufweisen.

[Stand der Technik]

Ein Stoss-Schutz-System für Lagemess-Sonden der genannten Art, insbesondere wie in der DE 198 00 534.2 oder der DE 195 46 405.2 beschrieben, ist nicht bekannt. Die dem Fachmann geläufigen Vorrichtungen, um Chronometer oder elektrische Präzisionsinstrumente mit Messzeigern gegen Stoss zu schüt zen, können in diesem Zusammenhang nicht angewendet werden.

[Aufgabe der Erfindung]

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht in folgen dem: Bei der Verwendung von Lagemess-Sonden der genannten müssen diese vor übermässigen Stössen oder Beschleunigungen geschützt werden. Dies beruht insbesondere auf der Empfind lichkeit der verwendeten Bauelemente gegen solche Stösse. Ein versehentliches Fallenlassen solcher Instrumente kann daher erhebliche Reparaturkosten verursachen. Andererseits müssen die genannten Lagemess-Sonden definiert, d. h. mechanisch präzise, ohne Lose oder schädliche Nachgiebigkeit an eine zu vermessende Oberfläche angelegt werden. Diese Aspekte stehen in gewissem Gegensatz zueinander, da es nicht möglich ist, eine herkömmliche Polsterung an solche Sonden anzubringen, ohne deren Messgenauigkeit in Mitleidenschaft zu ziehen. Das vorliegende Problem wird dadurch gelöst, dass ein Stoss-Schutz für Lagemess-Sonden vorgesehen wird, welcher fol gende Merkmale aufweist:

- es ist eine äussere Gehäuse-Schale vorhanden, welche an eine auszumessende Fläche definiert anlegbar ist,
- es ist mindestens eine innere Gehäuse-Schale vorhanden, welche ein oder mehrere Sensoren oder Instrumente, insbe sondere Winkellage-Sensoren, umschliesst
- in Bezug zu einer äusseren umschliessenden Gehäuse-Schale oder einer Anlegefläche wird die innere Gehäuse-Schale während einer zeitlichen Phase, bei der stoßschützende Funktionen priorisiert werden, durch ein oder mehrere Polster- oder stossdämpfende Elemente beabstandet
- in Bezug zu einer umschliessenden äusseren Gehäuse-Schale oder einer Anlegefläche wird die innere Gehäuse-Schale während einer Phase zur Erfassung von Messwerten in form schlüssigen mechanischen Kontakt gebracht.
- die innere Gehäuse-Schale ist mittels einer elektromecha nischen Vorrichtung oder manuell in formschlüssigen me chanischen Kontakt mit der äusseren Gehäuse-Schale oder einer Anlegefläche bringbar.

Gemäss der Erfindung ist es nunmehr möglich, Lagemess-Sonden und Gyroskope auf Basis optischer Kreisel, speziell faserop tischer Kreisel, und solchen mit einem oder mehreren mechani schen Schwingern (Oszillatoren), vor Stössen beim Transport, bei der Bedienung und auch beim Ansetzen an eine zu vermes sende Fläche zu schützen. Die Erfindung beruht darauf, dass anstelle eines einzigen Gehäuses für entsprechende Vorrich tungen nunmehr ein solches vorgesehen wird, welches eine innere und eine äussere Schale aufweist. Beide Schalen sind im inaktiven Zustand der Sonde durch eine spezielle Polste rung voneinander beabstandet. Ein innerhalb der inneren Gehäuse-Schale befindliches Mess-System wird somit elastisch gegen Stösse geschützt. Erst kurz vor einer Bestimmung eines Messwertes, und erst nachdem die Mess-Sonde in eine interes sierende Messposition gebracht worden ist, wird mittels einer elektrisch betriebenen Vorrichtung dafür gesorgt, dass innere und äussere Schale in einen hochgenau definierten mechani schen Kontakt miteinander gebracht werden. Unmittelbar nach Messwertnahme wird dafür gesorgt, dass der mechanische Kon takt zwischen beiden Schalen wieder gelöst wird. Anstelle der elektrisch betriebenen Vorrichtung, welche die mechani sche Kontaktgabe herbeiführt, kann auch eine ähnlich wirkende manuell zu betätigende Einrichtung vorgesehen sein, welche konstruktiv einfacher ausgestaltet sein kann. Für vergleich bare Aufgabenstellungen, welche relativ grosse Gehäuse erfor dern, kann auch eine druckluftbetriebene Einrichtung vorgese hen werden. Eine typischer Ablauf bei einem Messvorgang besteht also darin, dass die Mess-Sonde an eine zu vermessen de Fläche angelegt wird, dann das Betätigen eines Auslösers oder Schalters mittels der elektrisch betriebene Vorrichtung eine präzise mechanische Kontaktgabe zwischen beiden Schalen erzeugt, sodann durch eine (bevorzugt in der inneren der beiden Schalen befindliche) Elektronik die interessierenden Positions-und/oder Winkel-Werte sensiert und elektronisch ausgewertet werden, danach durch die elektrisch betriebene Vorrichtung der mechanische Kontakt zwischen beiden Schalen wieder gelöst wird. Nach diesen Schritten erfolgt die weite re Verwendung und Auswertung der erhaltenen Messwerte. Gemäss der Erfindung geschieht die mechanische Kontaktgabe zwischen innerer und äusserer Schale bevorzugt mittels einer kontaktierenden Bewegung in Richtung einer der Raumdiagonalen dieser Schalen, so dass die Peripherie der inneren Schale mit mindestens drei Auflagepunkten auf der Innenseite der äusse ren Schale kontaktierbar ist. Die äussere Schale wirkt auf diese Weise gewissermassen als mechanisches Führungsprisma für die innere Schale.

Gemäss der Erfindung ist es möglich, beliebige elastische Materialien zur Polsterung zum Zwecke einer Stossdämpfung der genannten inneren Schale gegenüber der äusseren Schale vorzu sehen. Von Vorteil ist es jedoch, aufgeschäumte Silikon-Werk stoffe als Polsterung vorzusehen, da diese nicht nur über einen grossen Temperaturbereich einsetzbar und praktisch unbrennbar sind, sondern auch keinen besonders ausgeprägten Temperaturgang ihrer elastischen Eigenschaften aufweisen.

[Beispiele]

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1 beschrieben. Diese zeigt das zugrundeliegende Prinzip für eine zweidimensional wirken de Vorrichtung. Das gezeigte Grundprinzip kann jedoch ohne weiteres dazu dienen, eine entsprechend dreidimensional wirkende Vorrichtung zu erstellen. Die Zeichnung zeigt als Ausschnitt den mit einer elektromechanischen Vorrichtung ausgestatteten Zwischenraum zwischen den genannten Schalen. Auf eine Darstellung derjenigen Ecken oder Kanten der Lage mess-Sonde, welche nicht zu einer mechanischen Kontaktgabe herangezogen werden, wird verzichtet.- Im Einzelnen wird durch Bezugsziffer 1 eine äussere Schale des erfindungsgemä ssen Gehäuses für eine Lagemesssonde oder für ein Präzisi onsinstrument bezeichnet, während eine zugehörige innere Schale durch Bezugsziffer 3 ausgewiesen ist. Beide Schalen 1 und 3 sind, falls sie nicht miteinander in direktem mechani schen Kontakt stehen, durch ein, bevorzugt mehrere elastische Polsterelemente 10 voneinander gegenseitig und mit einer vorgegebenen Elastizität beabstandet. Sie schützen somit eine in der inneren Schale 3 befindliche Anordnung, speziell ein Gyroskop, vor mechanischem Stoss. Ein Polsterelement 10 besteht bevorzugt aus einem Schaumstoff- oder einem Elasto mer-Material. Bevorzugt weist es einen etwa halbkreisförmi gen Querschnitt auf und ist mittels einer hitzebeständigen Klebstoff-Schicht 11 an der inneren Schale 3 fixiert. Zur Erzielung eines ausreichenden Federweges für das Polsterele ment 10 wird dieses bevorzugt in Vertiefungen 12 eingesetzt, welche in die innere Schale 3 eingearbeitet sind und somit lokale Vorsprünge 9 definieren, welche als Anlegeflächen zur mechanischen Kontaktgabe dienen. Eine Relativbewegung der Innenschale 3 in Richtung der äusseren Schale 1 kann also nur gegen eine Federkraft erfolgen. Je nachdem, ob der verwende te elastische Werkstoff des Polsterelementes 10 als eher offenporig oder eher massiv spezifiziert wird, sind dessen Dämpfungseigenschaften veränderbar.

Die elastische Verbindung zwischen innerer Schale 3 und äusserer Schale 1 kann kurzfristig dadurch aufgehoben werden, dass die in einer Ecke des Aussengehäuse 1 befindliche elek tromechanische Vorrichtung 4 (mit Anschlusskontakten 5 und 6) aktiviert wird. Die elektromechanische Vorrichtung 4 ist z. B. mittels eines Haltebügels 2 an der äusseren Schale fixiert ist und bevorzugt als kleinvolumiger DC-Linearmotor ausge staltet. Dessen Schubstange 7 kann das Innengehäuse 3 mit tels eines Federelementes 8 in Richtung der Pfeilspitzen A oder B entweder ziehen oder schieben, je nach Art seiner Stromversorgung. Wird das innere Gehäuse 3 also in Richtung der Pfeilspitze A gezogen, so führt dies dazu, dass die Vorsprünge 9 nacheinander (eventuell gleichzeitig) an die Innenflächen des Aussenschale 1 angelegt werden. Hierdurch stehen die Schalen 1 und 3 in exakt definierter Lage zuein ander, und die räumliche Position und Orientierung der Au ssenschale 1 wird auf die der Innenschale 3 übertragen. In dieser Phase, welche gewöhnlich mit einer Mess-Phase überein stimmt, entfällt die stossmildernde Wirkung der Polsterele mente 10, und auch die des elastischen Elementes 8. Nach Beendigung eines Messvorganges wird die Innenschale 3 durch die elektromechanische Vorrichtung 4 wieder zurückgeschoben. Die Polsterelemente 10 übernehmen damit wieder die beabstan dende und stossmindernde Funktion zwischen äusserer und innerer Schale.

Sollen Innen- und Aussenschale in allen drei Koordinaten des Raumes miteinander in Kontakt bringbar sein, so ist es von Vorteil, die Zug/Schub-Richtung der elektromechanischen Vorrichtung 4 etwa in Richtung der entsprechenden Raumdiago nalen einer Schale vorzusehen. Auf diese Weise gelingt es, eine exakt definierte Relativlage zwischen Innenschale 3 und Aussenschale 9 herbeizuführen.

Bezugszeichenliste

1

Äussere Schale

2

Haltebügel

3

Innere Schale

4

Elektromechanische Vorrichtung

5

Anschlusskontakt

6

Anschlusskontakt

7

Schubstange

8

Elastisches Element

9

Vorsprung

10

Polsterelement

11

Klebstoff-Schicht

12

Vertiefung

Claims

1. Stoss-Schutz für Lagemess-Sonden, gekennzeichnet durch fol gende Merkmale:

- es ist eine äussere Schale vorhanden, welche an eine auszumessende Fläche anlegbar ist,
- es ist mindestens eine innere Schale vorhanden, welche einen oder mehrere Lage-Sensoren, insbesondere Winkella ge-Sensoren umschliesst
- in Bezug zu einer äusseren umschliessenden Schale oder einer Anlegefläche wird die innere Schale während einer zeitlichen Phase, bei der stoßschützende Funktionen prio risiert werden, durch ein oder mehrere Polster- oder stossdämpfende Elemente beabstandet
- in Bezug zu einer umschliessenden äusseren Schale oder einer Anlegefläche wird die innere Schale während einer Phase zur Erfassung von Messwerten in formschlüssigen me chanischen Kontakt gebracht.
- die innere Schale ist manuell oder mittels einer elektro mechanischen Vorrichtung in definierten mechanischen Kon takt mit der äusseren Schale oder einer Anlegefläche bringbar.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Vorrichtung einen Linearmotor umfasst.

3. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, bei der anstelle einer elek tromechanischen Vorrichtung ein pneumatisch wirkender Ak tuator vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polster- oder stossdämpfende Element aus ge schäumten Plasticwerkstoff, insbesondere Silikon besteht.