DE202018002283U1

DE202018002283U1 - Measuring head for the application of a linear measuring system and measuring arrangement

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Publication number: DE202018002283U1
Application number: DE202018002283.7U
Authority: DE
Original assignee: DR FRANKE and DR HITZLER ENTWICKLUNGEN UG (HAFTUNGSBESCHRANKT) & Co KG; Dr Franke Dr Hitzler Entw Ug Haftungsbeschraenkt & Co KG
Current assignee: DR FRANKE and DR HITZLER ENTWICKLUNGEN UG (HAFTUNGSBESCHRANKT) & Co KG; Dr Franke Dr Hitzler Entw Ug Haftungsbeschraenkt & Co KG
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2028-05-08

Abstract

Messkopf für die Anwendung eines Linearmessystems (2) in einem Gehäuse (3) des Messkopfes (1), zum Messen einer relativen Position und/oder einer relativen Bewegung eines ersten Teils (4) des Linearmessystems (2) gegenüber einem zweiten Teil (5) des Linearmesssystems (2), wobei das Linearmesssystem (2) einen Maßstab (6) aufweist, der vorzugsweise an dem ersten Teil (4) ausgebildet ist oder mit dem ersten Teil (4) verbunden ist, und mit einem Messsensor (7) der an dem zweiten Teil (5) so angeordnet ist, dass während des Betriebes des Messsensors (7) Signale des Messsensors (7) eine Position und/oder eine Bewegung des Maßstabes (6) relativ zu dem Messsensor (7) abbilden, wobei das erste Teil (4) unmittelbar an einer Kontur (9) eines zu vermessenden Werkstückes (10) anliegt oder mittelbar über einen Messeinsatz (8), der mit dem ersten Teil (4) wirkverbunden ist, an der Kontur (9) des Werkstückes (10) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) des Messkopfes (1) mediendicht gebildet ist und eine Schicht (10') aus einem Dichtwerkstoff an seiner Aussenseite (10") aufweist und dass eine Dichteinrichtung (11) zwischen dem Messeinsatz (8) und/oder dem ersten Teil (4) des Messkopfes (11) und dem Gehäuse (3) so angeordnet ist, dass eine Messung der Position und/oder der relativen Bewegung des ersten Teils (4) unabhängig von äußeren Einflüssen, insbesondere von Betriebsstoffen am Messort des Messkopfes (1) ermöglicht ist.

Measuring head for the application of a linear measuring system (2) in a housing (3) of the measuring head (1), for measuring a relative position and / or relative movement of a first part (4) of the linear measuring system (2) relative to a second part (5) of the linear measuring system (2), wherein the linear measuring system (2) has a scale (6), which is preferably formed on the first part (4) or connected to the first part (4), and with a measuring sensor (7) the second part (5) is arranged so that during operation of the measuring sensor (7) signals of the measuring sensor (7) a position and / or movement of the scale (6) relative to the measuring sensor (7), wherein the first part (4) abuts directly on a contour (9) of a workpiece (10) to be measured or indirectly via a measuring insert (8), which is operatively connected to the first part (4), on the contour (9) of the workpiece (10) , characterized in that the housing (3) of the measuring head (1) medien is dense and has a layer (10 ') of a sealing material on its outer side (10 ") and that a sealing device (11) between the measuring insert (8) and / or the first part (4) of the measuring head (11) and the Housing (3) is arranged so that a measurement of the position and / or the relative movement of the first part (4) regardless of external influences, in particular of supplies at the measuring location of the measuring head (1) is made possible.

Description

Die Erfindung betrifft einen Messkopf für die Anwendung eines Linearmesssystems gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Messanordnung unter Verwendung eines Messkopfes gemäß Anspruch 30.The invention relates to a measuring head for the use of a linear measuring system according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a measuring arrangement using a measuring head according to claim 30.

Messköpfe mit Linearmessystemen sind bekannt und dienen beispielsweise dazu, Koordinaten und/oder Oberflächeneigenschaften von Werkstücken zu bestimmen. Insbesondere werden derartige Messköpfe dazu eingesetzt, während der Bearbeitung eines Werkstückes in einer Dreh- oder Fräsmaschine oder sonstigen Werkzeugmaschine die genannten Parameter zu bestimmen. Bei einem Einsatz des Messkopfes in einer Dreh-, Fräs- oder Schleifmaschine beispielsweise ist es wünschenswert, Messungen der Koordinaten und Oberflächeneigenschaften des betreffenden Werkstückes während dessen Bearbeitung vorzunehmen und ein absätziges Verfahren mit einem ersten Verfahrensschritt als Bearbeitungsschritt und einem zweiten Verfahrensschritt als Messschritt zu umgehen.Measuring heads with linear measuring systems are known and serve, for example, to determine coordinates and / or surface properties of workpieces. In particular, such measuring heads are used to determine the parameters mentioned during the machining of a workpiece in a turning or milling machine or other machine tool. When using the measuring head in a turning, milling or grinding machine, for example, it is desirable to carry out measurements of the coordinates and surface properties of the relevant workpiece during its processing and to bypass a rejected method with a first method step as a processing step and a second process step as a measuring step.

Die zum Teil rauhen Umgebungsbedingungen an Dreh-, Fräs- und Schleifmaschinen insbesondere gekennzeichnet durch das Auftreten von Bohrwasser oder anderen Betriebsstoffen und die mechanischen Belastungen der meist in filigraner Bauweise als Messtaster gebildeten Messköpfe erschweren einen direkten Einsatz eines Messkopfes an einem Werkstück während dessen Bearbeitung. Derartige Messköpfe sollen hierbei an Koordinatenmessgeräten oder Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, die diese Umgebungsbedingungen während ihres Betriebs aufweisen. Bei solchen Werkzeugmaschinen sind in geradliniger Richtung bewegliche Teile, wie Schlitten zur Aufnahme von Dreh- oder Schleifwerkzeugen und Werkzeughaltern vorhanden, wobei an diesen beweglichen Teilen Werkstückkoordinaten mit Hilfe eines solchen Messkopfes zu ermitteln sind.The sometimes harsh environmental conditions on turning, milling and grinding machines characterized in particular by the occurrence of drilling water or other operating materials and the mechanical loads of measuring heads usually formed in a filigree design as a probe complicate a direct use of a measuring head on a workpiece during its processing. Such measuring heads should in this case be used on coordinate measuring machines or machine tools which have these environmental conditions during their operation. In such machine tools, moving parts, such as carriages for accommodating turning or grinding tools and tool holders, are provided in the straight-line direction, wherein workpiece coordinates can be determined with the aid of such a measuring head at these moving parts.

Die DE 195 43 626 B4 beschreibt eine Werkstück - Dimensionsmessvorrichtung wie etwa eine Messsonde oder einen Messroller, die an einer Mantelfläche eines im Wesentlichen zylindrischen Werkstückes bei dessen Umlauf anliegt und auf dieser Fläche sich bewegt. Hierbei sind jeweils ein Messtaster an einem Schenkel der Dimensionsmessvorrichtung angeordnet und gegen die abzutastende Fläche des Werkstückes gerichtet.The DE 195 43 626 B4 describes a workpiece dimension measuring device, such as a measuring probe or a measuring roller, which abuts a lateral surface of a substantially cylindrical workpiece as it circulates and moves on this surface. In each case, a probe are arranged on one leg of the dimension measuring device and directed against the surface to be scanned of the workpiece.

Die an solchen Werkstück - Dimensionsmessvorrichtungen eingesetzten Messköpfe weisen in einem Gehäuse ein Linearmesssystem zum Messen einer relativen Position und/oder einer relativen Bewegung eines ersten Teils des Linearmessystems gegenüber einem zweiten Teil des Linearmesssystems auf, wobei das Linearmesssystem einen Maßstab aufweist, der vorzugsweise an dem ersten Teil ausgebildet ist oder mit dem ersten Teil verbindbar ist. Ferner weisen solche Messsysteme einen Messsensor auf, der an dem zweiten Teil so angeordnet ist, dass während des Betriebes des Messsensors Signale dessen Position und/oder Bewegung des Maßstabes relativ zu dem Messsensor abbilden, wodurch mit Hilfe einer mit dem Messsensor verbundenen Rechnereinheit des Linearmesssystems die gemessenen Signale in Maße umgerechnet werden.The measuring heads used on such workpiece dimension measuring devices comprise in a housing a linear measuring system for measuring a relative position and / or a relative movement of a first part of the linear measuring system relative to a second part of the linear measuring system, the linear measuring system having a scale preferably at the first Part is formed or connectable to the first part. Furthermore, such measuring systems have a measuring sensor which is arranged on the second part such that during operation of the measuring sensor signals its position and / or movement of the scale relative to the measuring sensor image, whereby with the aid of a connected to the measuring sensor computer unit of the linear measuring system measured signals are converted into measurements.

Die bekannten Messköpfe und Messanordnungen mit Messköpfen lassen in Bezug auf ihre Beständigkeit und Einsatzfähigkeit unter Einwirkung von Betriebsmitteln, wie Bohrwasser oder Schleifzusätze und aufgrund ihrer filigranen Bauweiße, oft in der Art von nadelartigen Messtastern auch aufgrund der mangelhaften mechanischen Beanspruchbarkeit an Werkzeugmaschinen Wünsche in Bezug auf deren einwandfreien Einsatzes und Betriebs während der Werkstückbearbeitung offen.The known measuring heads and measuring arrangements with measuring heads allow in terms of their durability and operational capability under the influence of resources such as drilling water or grinding additives and because of their filigree Bauweiße, often in the nature of needle-like probes also due to the lack of mechanical resistance to machine tools wishes with respect to their perfect use and operation during workpiece machining open.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber Umgebungseinflüssen resistenten, im Betrieb zuverlässig arbeitenden Messkopf und eine Messanordnung mit einem Messkopf anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying a relative to environmental influences resistant, reliable in operation measuring head and a measuring arrangement with a measuring head.

Die Aufgabe wird mit einem Messkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 in seiner Gesamtheit und mit einer Messanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 30 in seiner Gesamtheit gelöst.The object is achieved with a measuring head having the features of claim 1 in its entirety and with a measuring arrangement having the features of claim 30 in its entirety.

Dadurch dass das Gehäuse des Messkopfes mediendicht gebildet ist und eine Schicht aus einem Dichtwerkstoff an seiner Aussenseite aufweist und dass eine Dichteinrichtung zwischen dem Messeinsatz und/oder dem ersten Teil des Messkopfes und dem Gehäuse so angeordnet ist, dass eine Messung der Position und/oder der relativen Bewegung des ersten Teils unabhängig von äußeren Einflüssen, insbesondere von Betriebsstoffen am Messort des Messkopfes ermöglicht ist, ist ein Messkopf geschaffen, dessen Funktion von Umgebungseinflüssen, wie etwa von auf den Messkopf auftreffenden Betriebsstoffen unbeeinflusst ist. Es ist ein Messkopf geschaffen, der während der Bearbeitung eines Werkstückes auch bei problematischen Betriebsbedingungen genaue und reproduzierbare Messwerte ermitteln kann. Flüssige oder feste Betriebsstoffe in der Umgebung des Messkopfes haben keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit und Betriebssicherheit dessen. Der Messkopf kann zeitgleich während eines Bearbeitungsschrittes des Werkstückes zur Messung eingesetzt werden und ist robust in Bezug auf seine mechanische Beanspruchbarkeit.Characterized in that the housing of the measuring head is formed media-tight and has a layer of a sealing material on its outer side and that a sealing device between the measuring insert and / or the first part of the measuring head and the housing is arranged so that a measurement of the position and / or Relative movement of the first part is made possible regardless of external influences, in particular of supplies at the measuring location of the measuring head, a measuring head is provided, the function of which is unaffected by environmental influences, such as incident on the measuring head. A measuring head has been created that can determine accurate and reproducible measured values during machining of a workpiece even under problematic operating conditions. Liquid or solid operating materials in the vicinity of the measuring head have no influence on the measuring accuracy and operational safety of it. The measuring head can be used at the same time during a machining step of the workpiece for measurement and is robust in terms of its mechanical strength.

Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims.

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist an einer Aussenseite des Gehäuses des Messkopfes eine Belüftungseinrichtung für einen von dem Gehäuse umschlossenen Innenraum angeordnet und fluidführend mit dem Innenraum verbunden. Dadurch ist gewährleistet, dass sich im Betrieb des Messkopfes weder Kondenswasser im Inneren bildet, noch dass sich Differenzdrücke beim Ein- und Ausfahren des ersten Teils des Linearmesssystems zwischen der Aussenseite des Gehäuses und dem Innenraum bilden können. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Messkopfes ist in der Belüftungseinrichtung eine Filterfunktion verwirklicht, sodaß gefilterte Aussenluft zu/von dem Innenraum zu/von der Umgebung des Messkopfes geführt ist. Dadurch wird insbesondere ein Eintrag von Aerosolen in den Innenraum des Messkopfes verhindert. In a first exemplary embodiment, a ventilation device for an interior space enclosed by the housing is arranged on an outer side of the housing of the measuring head and connected to the interior in a fluid-conducting manner. This ensures that neither condensation forms in the interior during operation of the measuring head, nor that differential pressures during insertion and withdrawal of the first part of the linear measuring system between the outside of the housing and the interior can form. In a particularly preferred embodiment of the measuring head, a filter function is implemented in the ventilation device, so that filtered outside air is led to / from the interior to / from the environment of the measuring head. As a result, in particular an entry of aerosols into the interior of the measuring head is prevented.

Die Schicht aus dem Dichtwerkstoff umschließt bevorzugt einstückig das Gehäuse des Messkopfes, sodaß auch kein Eintrag von Betriebsstoffen in das Innere des Gehäuses durch Kapillarwirkung und Migration an Gehäusedeckeln stattfinden kann. Die Schicht aus dem Dichtwerkstoff kann zudem zumindest teilweise die Dichteinrichtung zwischen dem Messeinsatz und/oder dem ersten Teil des Messkopfes und dem Gehäuse umschliessen.The layer of the sealing material preferably integrally encloses the housing of the measuring head, so that no entry of supplies into the interior of the housing by capillary action and migration can take place on housing covers. The layer of the sealing material may also at least partially enclose the sealing device between the measuring insert and / or the first part of the measuring head and the housing.

Ein kostengünstiges und einfaches Aufbringen des Dichtwerkstoffes auf das Gehäuse des Messkopfes ist dadurch ermöglicht, dass die Schicht des Dichtwerkstoffes aus einem vor dem Antrag an das Gehäuse zunächst flüssigen Duroplast- oder Elastomer-.Werkstoffes gebildet ist, der durch Tauchen und/oder Streichen und/oder Spritzen auf das Gehäuse aufgebracht und ausgehärtet und/oder getrocknet und/oder polymerisiert oder in sonstiger Weise von seinem flüssigen Zustand in einen festen und/oder elastischen Zustand überführt ist.A cost-effective and simple application of the sealing material to the housing of the measuring head is made possible by the fact that the layer of the sealing material is formed of a liquid before the application to the housing initially liquid thermoset or Elastomer .Werkstoffes by dipping and / or brushing and / or spraying is applied to the housing and cured and / or dried and / or polymerized or otherwise transferred from its liquid state into a solid and / or elastic state.

Da die um den Messkopf häufig auftretenden Betriebsstoffe sich durch unterschiedlichste chemische Zusammensetzungen auszeichnen und säure- oder laugenartigen Charakter haben können, ist vorteilhaft die Schicht des Dichtwerkstoffes aus einem chemikalienbeständigen, insbesondere säure- und laugenbeständigen, synthetischen oder natürlichen Gummiwerkstoff gebildet.Since the frequently occurring around the probe operating materials are characterized by a wide variety of chemical compositions and acid or alkali-like character, the layer of the sealing material is advantageously formed of a chemical-resistant, especially acid and alkali-resistant, synthetic or natural rubber material.

In einem besonders kostengünstig und auf einfache Weise herstellbaren Ausführungsbeispiel des Messkopfes ist die Belüftungseinrichtung aus einem, an einer Wandöffnung des Gehäuses angeschlossenen Schlauch oder Rohr und einem mit dem Schlauch oder Rohr verbundenen Filtereinrichtung für Aerosolpartikel und/oder Feststoffpartikel gebildet. Der Schlauch ist ebenso aus einem chemikalienbeständigen, vorzugsweise transparenten Werkstoff gebildet. Dies ermöglicht eine optische Kontrolle der Belüftungsluft auf Vorhandensein von Partikeln oder Tröpfchen. Um zu verhindern, dass an die Filtereinrichtung ein Antrag von Betriebsstoffen durch Fließen oder Spritzen erfolgen kann, ist der Schlauch oder das Rohr in seiner Länge so gewählt, dass die Filtereinrichtung an einem Ort positioniert werden kann, an dem zumindest ein Betriebsstoff in der Umgebung des Messkopfes nicht fließend oder durch Spritzer dessen anzutreffen ist.In an embodiment of the measuring head that can be produced in a particularly cost-effective and simple manner, the ventilation device is formed from a hose or tube connected to a wall opening of the housing and a filter device for aerosol particles and / or solid particles connected to the hose or tube. The hose is also formed of a chemical resistant, preferably transparent material. This allows optical control of the ventilation air for the presence of particles or droplets. In order to prevent the filter device from being able to apply operating fluids by flowing or spraying, the length of the hose or tube is selected such that the filter device can be positioned in a location where at least one operating fluid is present in the environment Measuring head is not flowing or by splash of which is to be found.

Der Filter der Filtereinrichtung ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel aus gefaltetem oder plissiertem, ein- oder mehrlagigem Filterwerkstoff mit oder ohne Koagulationseigenschaften für Aerosoltröpfchen gebildet.The filter of the filter device is formed in a particularly preferred embodiment of folded or pleated, single or multilayer filter material with or without coagulation properties for aerosol droplets.

Der Dichtwerkstoff ist besonders bevorzugt transparent. Dadurch ist eine etwaige Unterwanderung des Dichtwerkstoffes durch Betriebsstoffe optisch auf einfache Weise zu erkennen.The sealing material is particularly preferably transparent. As a result, a possible infiltration of the sealing material by supplies optically easy to recognize.

Die Dichteinrichtung zwischen dem Messeinsatz und/oder dem ersten Teil des Messkopfes und dem Gehäuse ist in der Art eines Dichtelementes aus einem Elastomerwerkstoff und vorzugsweise als Faltenbalg gebildet, wobei ein erstes Ende des Faltenbalgs in einer Umfangsnut einer Meßkopfspitze dichtend eingesetzt und mit einem zweiten Ende mit Hilfe einer Klemmplatte oder eines Klemmringes an einer Stirnseite des Gehäuses des Messkopfes um seinen vollen Umfang dichtend festgelegt ist. Zur Festlegung des Dichtelements an dem Gehäuse des Meßkopfes kann eine Anschlussplatte als Teil des Gehäuses vorgesehen sein, die vorzugsweise formschlüssig lösbar mit weiteren Gehäuseteilen verbunden ist. Die Anschlußplatte kann als Dichtflansch für das flexible Dichtelement und insbesondere zur Festlegung der Klemmplatte, vorzugsweise in formschlüssig lösbarer Weise dienen. Zwischen Anschlußplatte und Klemmplatte ist somit das zweite Ende des Dichtelements mit seinem gesamten Umfang geklemmt und die Messkopfspitze damit gegenüber dem Gehäuse abgedichtet, aber zumindest mit einem Freiheitsgrad beweglich gehalten.The sealing device between the measuring insert and / or the first part of the measuring head and the housing is formed in the manner of a sealing element of an elastomeric material and preferably as a bellows, wherein a first end of the bellows sealingly inserted in a circumferential groove of a Meßkopfspitze and having a second end with Help a clamping plate or a clamping ring on a front side of the housing of the measuring head is sealed around its full extent. To fix the sealing element on the housing of the measuring head, a connection plate may be provided as part of the housing, which is preferably releasably connected to other housing parts. The connection plate can serve as a sealing flange for the flexible sealing element and in particular for fixing the clamping plate, preferably in a form-releasable manner. Between the connection plate and clamping plate thus the second end of the sealing element is clamped with its entire circumference and thus sealed the measuring head tip relative to the housing, but at least held with a degree of freedom movable.

Der Dichtflansch an der Anschlussplatte ist im Querschnitt vorzugsweise L-förmig gebildet, sodaß dieser auch in radialer Richtung das an ihm festgelegte, zweite Ende des Dichtelements umschließen kann. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Messkopfes ist die Dichteinrichtung in der Art eines Labyrinthsystems, ohne die Verwendung eines flexiblen Dichtelements, wie beschrieben, gebildet. Das Labyrinthdichtsystem weist zumindest zwei Labyrinthhülsen auf, wobei eine erste Labyrinthhülse an dem Gehäuse des Messkopfes angeordnet, das erste Teil des Linearmesssystems zumindest auf eine Teillänge dessen radial umschließt und von dem diesem, axial bewegbar, durchragt wird. Eine zweite Labyrinthhülse ist vorzugsweise um den Messeinsatz oder an der Messkopfspitze angeordnet wobei in Zusammenwirkung die erste Labyrinthhülse und die zweite Labyrinthhülse axial sich mit radialem Spiel überschneidend, das Labyrinthdichtsystem bilden.The sealing flange on the connection plate is preferably L-shaped in cross-section, so that it can also enclose in the radial direction the second end of the sealing element fixed to it. In a particularly preferred embodiment of the measuring head, the sealing device is formed in the manner of a labyrinth system, without the use of a flexible sealing element, as described. The labyrinth sealing system has at least two labyrinth sleeves, wherein a first labyrinth sleeve is arranged on the housing of the measuring head, the first part of the linear measuring system encloses at least a partial length thereof radially and is penetrated by the latter, axially movable. A second labyrinth sleeve is preferably arranged around the measuring insert or at the measuring head tip Interaction the first labyrinth sleeve and the second labyrinth sleeve axially overlapping with radial play forming labyrinth seal system.

Der Messeinsatz ist bevorzugt als Diamantrolle formschlüssig lösbar an der Messkopfspitze angeordnet, wobei es vorteilhaft sein kann, ein weiteres Dichtelement in der Art eines O-Ringes oder dergleichen zwischen einem Messeinsatzhalter und der Messkopfspitze anzuordnen. Der Messeinsatz überragt die Messkopfspitze in Richtung auf das Werkstück und ist mit dem beweglichen ersten Teil zusammen in dem Messkopfgehäuse gelagert.The measuring insert is preferably arranged as a diamond roll releasably releasably attached to the probe tip, it may be advantageous to arrange another sealing element in the manner of an O-ring or the like between a measuring insert holder and the probe tip. The measuring insert projects beyond the measuring head tip in the direction of the workpiece and is mounted together with the movable first part in the measuring head housing.

Das erste Teil des Linearmesssystems ist in einem vorteilhaften, ersten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Miniatur-Rolltisches relativ zu dem zweiten Teil spielfrei und nahezu reibungsfrei in dem Meßkopfgehäuse gelagert. Bevorzugt ist der Miniatur-Rolltisch und auch das erste Teil zylinderförmig gebildet und das Meßkopfgehäuse weist einen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt auf, wobei es vorteilhaft mit zumindest einer, vorzugsweise mit mehreren planen Außenflächen gebildet ist, die einen präzisen Anschlag des Meßkopfgehäuses an einem Meßrahmen oder einer Meßanordnung ermöglichen. Im Vergleich zu Messtastern, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, ist das Messkopfgehäuse und auch das erste und zweite Teil ungleich robuster gebildet.The first part of the linear measuring system is mounted in an advantageous, first embodiment with the help of a miniature rolling table relative to the second part without play and almost frictionless in the Meßkopfgehäuse. Preferably, the miniature roller table and the first part is cylindrical and the Meßkopfgehäuse has a rectangular, preferably square cross-section, wherein it is advantageously formed with at least one, preferably with a plurality of flat outer surfaces, a precise stop the Meßkopfgehäuses on a measuring frame or enable a measuring arrangement. In comparison to probes, which are known from the prior art, the measuring head housing and also the first and second part is formed much more robust.

Eine besonders präzise, reibungsarme Lagerung des ersten Teils des Linearmesssystems in dem Gehäuse des Meßkopfes ergibt sich, wenn ein oder mehrere Kugellinearführungssysteme angewandt sind. Dabei kann das erste Teil von einem Kugellinearführungssystem umschlossen sein oder zwischen zwei oder mehreren Kugellinearführungssystemen axial verschiebbar, aber frei von Kipptendenzen angeordnet sein.A particularly precise, low-friction mounting of the first part of the linear measuring system in the housing of the measuring head is obtained when one or more ball linear guide systems are used. In this case, the first part may be enclosed by a ball linear guidance system or arranged axially displaceable between two or more ball linear guidance systems, but free of tilting tendencies.

Das erste, bewegliche Teil ist bevorzugt in der Art eines Kolbens gebildet in dessen Innenraum zumindest von einem Teil eines Kolbenhemdes des Kolbens überragt, ein Energiespeicher angeordnet ist, der die Meßkopfspitze und den Meßeinsatz in Richtung auf das Werkstück vorspannt. Dadurch ist eine sehr hohe Messgenauigkeit des Messkopfes ermöglicht.The first, movable part is preferably formed in the manner of a piston in the interior of which at least projects beyond a part of a piston skirt of the piston, an energy storage is arranged, which biases the Meßkopfspitze and the measuring insert in the direction of the workpiece. This enables a very high measuring accuracy of the measuring head.

Vorzugsweise ist der Energiespeicher in der Art einer zylindrischen Zug- oder Druckfeder gebildet. Die Messkopfspitze und das erste Teil bilden einen Meßschieber.Preferably, the energy storage is formed in the manner of a cylindrical tension or compression spring. The probe tip and the first part form a caliper.

An einer Innenwand des Gehäuses des Messkopfes ist der Messsensor als vorzugsweise optischer Sensor festgelegt. An dem ersten Teil ist, dem Meßsensor zugewandt und diesem gegenüberliegend, der Maßstab festgelegt, dessen Skalierung von dem Meßsensor erfasst ist. Der Maßstab ist so an dem ersten Teil angeordnet, dass die Messebene des Maßstabes mit der Längsachse des ersten Teils zusammenfällt. Dadurch ist jeglicher systemische Messfehler, etwa hervorgerufen durch Biegeschwingungen des ersten Teils im Betrieb des Meßkopfes vermieden. Der Maßstab ist bevorzugt als Inkrementalmaßstab ausgebildet und Signale des Messsensors werden von einer Recheneinheit des Linearmeßsystems so verarbeitet, dass eine Auflösung der Messgenauigkeit von bis zu etwa 0,3 µm ermöglicht ist.On an inner wall of the housing of the measuring head of the measuring sensor is set as a preferably optical sensor. At the first part, facing the measuring sensor and opposite this, the scale is determined whose scale is detected by the measuring sensor. The scale is arranged on the first part such that the measuring plane of the scale coincides with the longitudinal axis of the first part. As a result, any systemic measurement error, caused for example by bending vibrations of the first part in the operation of the measuring head is avoided. The scale is preferably formed as an incremental scale and signals of the measuring sensor are processed by a computing unit of the linear measuring system so that a resolution of the measurement accuracy of up to about 0.3 microns is possible.

Das Linearmessystem ist in Bezug auf die Umgebungstemperatur des Messkopfes temperaturkompensiert ausgebildet. Hierbei kann die Schicht aus dem Dichtwerkstoff an der Aussenseite des Messkopfgehäuses zu einem großen Teil beitragen. Die Schicht kann mehrere Millimeter dick gebildet sein. Um Anfahr- und Rückstellbewegungen des ersten Teils mit der Messkopfspitze an einem Werkstück generieren zu können ist vorteilhaft ein Aktuator in dem Gehäuse des Meßkopfes angeordnet. Der Messeinsatz kann so, vorzugsweise anwendungsspezifisch mit einer vorzugsweise gesteuerten Abhebe- und Annäherungsbewegung zu dem Werkstück bewegt werden. Der Aktuator ist vorteilhaft in der Art eines einfach oder doppelt wirkenden Pneumatikzylinders gebildet. Zu dessen Anschluß an eine Druckluftquelle ist ein Pneumatikanschluß an dem Gehäuse des Messkopfes vorgesehen. Auch der Pneumatikanschluß kann von der Schicht aus Dichtwerkstoff umhüllt sein.The linear measuring system is temperature-compensated with respect to the ambient temperature of the measuring head. In this case, the layer of the sealing material on the outside of the measuring head housing can contribute to a large extent. The layer may be formed several millimeters thick. In order to be able to generate start-up and return movements of the first part with the measuring head tip on a workpiece, an actuator is advantageously arranged in the housing of the measuring head. The measuring insert can be moved to the workpiece, preferably with application-specific, with a preferably controlled lifting and approach movement. The actuator is advantageously formed in the manner of a single or double-acting pneumatic cylinder. For its connection to a compressed air source, a pneumatic connection is provided on the housing of the measuring head. The pneumatic connection can also be enveloped by the layer of sealing material.

Der erfindungsgemäße Messkopf kann vorteilhaft in einer Meßanordnung eingesetzt werden und hier an einem Meßrahmen, insbesondere jeweils ein Messkopf an einem Ende des Messrahmens angeordnet sein. Vorzugsweise liegen sich die Meßköpfe im Betrieb der Messanordnung diametral gegenüber und berühren mit ihrem jeweiligen Meßeinsatz das Werkstück auf gegenüberliegenden Seiten. So lässt sich beispielsweise ein Walzenzylinder von dem Meßrahmen der Messanordnung übergreifen und auch während dessen Bearbeitung, wie etwa einem Schleifvorgang unter Einwirkung von flüssigen Kühl- und Schleifzusatzfluiden, Durchmesser, Toleranzen, Werkstückprofile und dergleichen bestimmen. Hierbei kann die zwischen den beiden Messeinsätzen der Meßkopfspitze definierte Messebene genau oder etwa senkrecht zu einem Maschinenbett einer Werkzeugmaschine für die Bearbeitung des Werkstückes verlaufen. Es kann auch vorteilhaft sein, die Messebene in einem beliebigen, anderen Winkel zu dem Maschinenbett auszurichten. Ein Eindringen von Betriebsflüssigkeit in die Messköpfe ist durch diese Bauweise in jedem Fall vermieden.The measuring head according to the invention can advantageously be used in a measuring arrangement and be arranged here on a measuring frame, in particular in each case a measuring head at one end of the measuring frame. Preferably, the measuring heads are diametrically opposed during operation of the measuring arrangement and touch with their respective Meßeinsatz the workpiece on opposite sides. Thus, for example, a roll cylinder can engage over the measuring frame of the measuring arrangement and also determine its diameter, tolerances, workpiece profiles and the like during its processing, such as a grinding operation under the influence of liquid cooling and grinding additive fluids. Here, the defined between the two measuring inserts Meßkopfspitze measuring plane can run exactly or approximately perpendicular to a machine bed of a machine tool for machining the workpiece. It may also be advantageous to align the measurement plane at any other angle to the machine bed. Ingress of operating fluid into the measuring heads is avoided by this construction in any case.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Messkopfprobe
22: LinearmesssystemLinear measuring system
33: Gehäusecasing
3'3 ': Wandwall
44: Teil, erstesPart, first
55: Teil, zweitesPart, second
66: Maßstabscale
77: Meßsensormeasuring sensor
88th: MesseinsatzFeeler
99: Kontur, v. 10 Contour, v. 10
1010: Werkstückworkpiece
10'10 ': Schicht/DichtwerkstoffLayer / sealing material
10"10 ": Aussenseiteoutside
1111: Dichteinrichtungsealing device
11'11 ': Belüftungseinrichtungaerator
11"11 ": Innenrauminner space
1212: Dichtelementsealing element
12'12 ': Wandöffnungwall opening
1313: Ende, erstes v. 12 End, first v. 12
13'13 ': Schlauchtube
1414: Umfangsnutcircumferential groove
14'14 ': Filtereinrichtungfiltering device
1515: MesskopfspitzeProbe tip
1616: Ende, zweitesEnd, second
1717: Klemmplatteclamp
1818: Stirnseitefront
1919: Anschlußplatteconnecting plate
2020: Dichtflanschsealing flange
2121: LabyrinthdichtsystemLabyrinth sealing system
2222: Labyrinthhülse, ersteLabyrinth sleeve, first
2323: Labyrinthhülse, zweiteLabyrinth sleeve, second
2424: Miniatur-RolltischMiniature rolling table
2525: KugellinearführungssystemBall linear guide system
2626: Kolbenpiston
2727: Kolbenhemdskirt
2828: Energiespeicherenergy storage
2929: Messschiebermeasuring stick
3030: Skalierungscaling
3131: Messebenemeasuring plane
3232: Längsachselongitudinal axis
3333: Aktuatoractuator

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben und anhand der Zeichnung näher dargestellt. In der Zeichnung zeigt:

1 einen nicht maßstäblichen, schematischen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messkopfes,
2 eine schematische Ansicht in Pfeilrichtung X in 1,
3 einen weiteren, nicht maßstäblichen, schematischen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messkopfes,
4 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie III-III in 3

The invention will be described below with reference to embodiments and illustrated in more detail with reference to the drawing. In the drawing shows:

1 5 is a schematic longitudinal section through a first exemplary embodiment of a measuring head according to the invention, not to scale;
2 a schematic view in the direction of arrow X in 1 .
3 a further, not to scale, schematic longitudinal section through a second embodiment of a measuring head according to the invention,
4 a schematic cross section along the line III-III in 3

In 1 ist in einem schematischen Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Messkopfes 1 für die Anwendung eines Linearmeßsystems 2 in einem Gehäuse 3 aus Edelstahl gezeigt. Der Meßkopf 1 dient zum Messen einer relativen Position und/oder einer relativen Bewegung eines ersten Teils 4 gegenüber einem zweiten Teil des Linearmeßsystems 2. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Teil 4 zylinderförmig und axial beweglich in dem Gehäuse 3 angeordnet, während das zweite Teil 5 gehäusefest gebildet ist. An dem ersten Teil 4 ist ein in axialer Richtung sich erstreckender Maßstab 6 festgelegt. Ein Messsensor 7 ist an dem zweiten Teil 5 so angeordnet, dass während des Betriebes des Meßsensors 7 Signale dessen eine Position und/oder eine Bewegung des Maßstabes 6 relativ zu dem Messsensor 7 abbilden.In 1 is a schematic longitudinal section of a first embodiment of a measuring head 1 for the application of a linear measuring system 2 in a housing 3 shown in stainless steel. The measuring head 1 is used to measure a relative position and / or a relative movement of a first part 4 opposite a second part of the linear measuring system 2 , In the embodiment shown, the first part 4 cylindrical and axially movable in the housing 3 arranged while the second part 5 is formed housing fixed. At the first part 4 is a scale extending in the axial direction 6 established. A measuring sensor 7 is at the second part 5 arranged so that during operation of the measuring sensor 7 Signals of which a position and / or a movement of the scale 6 relative to the measuring sensor 7 depict.

Das erste Teil 4 ist mit einem Meßeinsatz 8 in formschlüssig lösbarer Weise verbunden, wobei der Messeinsatz 8 im Betrieb des Messkopfes 1- etwa bei der Messung des Durchmessers und der Oberflächentoleranzen einer Walze für Papiermaschinen - während eines Schleifvorganges der Walze permanent auf einer Kontur 9 des Werkstückes 10 geführt ist und anliegt. Das Gehäuse 3 des Meßkopfes 1 ist dabei mediendicht, d.h. dichtend gegenüber Betriebsstoffen, wie Bohrwasser etc. gebildet. Hierzu ist insbesondere das Gehäuse 3 durch wenige aneinander befestigten Teile mit entsprechender Dichtebene ausgebildet und/oder weist an seiner Aussenseite 10" eine Schicht 10' aus einem Dichtwerkstoff auf. In den in allen Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Schicht 10' aus einem synthetischen Gummiwerkstoff gebildet, der durch mehrfaches Tauchen in den Gummiwerkstoff und anschließendes Trocknen des Gehäuses 3 aufgebracht ist und etwa 3 mm Schichtdicke aufweist. Der Dichtwerkstoff ist transparent und erlaubt so eine Kontrolle auf Unterwanderung etwa durch Betriebsstoffe. Um Differenzdrücke in dem Innenraum 11" des Gehäuses 3 beim Ein- und Ausfahren des ersten Teils 4 mit dem Messeinsatz 8 zu verhindern und um eine ausreichende Belüftung des Innenraumes 11" des Gehäuses 3 zu gewährleisten, damit keine Kondensation in dem Innenraum 11" erfolgen kann, weist der Messkopf 1 eine Belüftungseinrichtung 11' auf. Die Belüftungseinrichtung 11' ist an der Aussenseite 10" des Gehäuses 3 angeordnet und im Wesentlichen durch einen transparenten Silikonschlauch 13' gebildet, der über einen Flansch an einer Wand 3', die vorzugsweise dem Messeinsatz 8 gegenüberliegt, fluidführend im Sinne von Luft in den Innenraum 11' führend, mit dem Innenraum 11" über eine Wandöffnung 12' verbunden ist. An einem freien Ende des Schlauches 13' ist eine Filtereinrichtung 14' angeordnet, von der die in den Schlauch 13' eintretende Umgebungsluft mit einem nicht gezeigten, plissierten mehrlagigen Filterwerkstoff gefiltert wird.The first part 4 is with a measuring insert 8th connected in a form-fitting releasable manner, the measuring insert 8th during operation of the measuring head 1 - For example, in the measurement of the diameter and the surface tolerances of a roll for paper machines - during a grinding process of the roller permanently on a contour 9 of the workpiece 10 is guided and is present. The housing 3 of the measuring head 1 is media-dense, ie sealing against operating materials, such as drilling water etc. formed. For this purpose, in particular the housing 3 formed by a few parts attached to each other with corresponding density plane and / or has on its outside 10 " a layer 10 ' from a sealing material. In the embodiments shown in all figures, the layer is 10 ' formed from a synthetic rubber material, by repeated dipping in the rubber material and subsequent drying of the housing 3 is applied and about 3 mm Has layer thickness. The sealing material is transparent and thus allows control of infiltration, for example through operating materials. To differential pressures in the interior 11 " of the housing 3 when retracting and extending the first part 4 with the measuring insert 8th to prevent and to provide adequate ventilation of the interior 11 " of the housing 3 to ensure that no condensation in the interior 11 " can take place, the measuring head points 1 a ventilation device 11 ' on. The ventilation device 11 ' is on the outside 10 " of the housing 3 arranged and essentially by a transparent silicone tube 13 ' formed, which has a flange on a wall 3 ' , preferably the measuring insert 8th opposite, fluid carrying in the sense of air in the interior 11 ' leading, with the interior 11 " over a wall opening 12 ' connected is. At a free end of the hose 13 ' is a filter device 14 ' arranged from the in the hose 13 ' incoming ambient air is filtered with a pleated multilayer filter material, not shown.

Eine Dichteinrichtung 11 ist zwischen dem Messeinsatz 8 des Messkopfes und dem Gehäuse 3 gebildet, die zum einen die Beweglichkeit des Messeinsatzes 8 gegenüber dem Gehäuse 3 nicht einschränkt und zum anderen die Axialverschiebung des ersten Teils 4 zu dem zweiten Teil 5 erlaubt und die Austrittsstelle des ersten Teils 4 aus dem Gehäuse 3 nach außen abdichtet.A sealing device 11 is between the measuring insert 8th the measuring head and the housing 3 formed on the one hand, the mobility of the measuring insert 8th opposite the housing 3 does not restrict and secondly the axial displacement of the first part 4 to the second part 5 allowed and the exit point of the first part 4 out of the case 3 seals to the outside.

In dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Dichteinrichtung 1 in der Art eines Dichtelements 12 aus einem Elastomerwerkstoff gebildet und insbesondere als Faltenbalg ausgebildet. Ein erstes Ende 13 des Dichtelements 12 ist in einer Umfangsnut 14 einer Messkopfspitze 15 dichtend eingesetzt, wobei die Messkopfspitze 15 zur Aufnahme des Messeinsatzes 8 dient. Ein zweites Ende 16 des Dichtelements 12 ist mit Hilfe einer Klemmplatte 17 oder eines Klemmringes an einer Stirnseite 18 des Gehäuses 3 dichtend festgelegt.In the in 1 and 2 embodiment shown is the sealing device 1 in the manner of a sealing element 12 formed of an elastomeric material and in particular designed as a bellows. A first end 13 of the sealing element 12 is in a circumferential groove 14 a probe tip 15 sealingly inserted, with the probe tip 15 for receiving the measuring insert 8th serves. A second end 16 of the sealing element 12 is with the help of a clamping plate 17 or a clamping ring on a front side 18 of the housing 3 sealed.

Das Gehäuse 3 ist, wie insbesondere die 4 in einem schematischen Querschnitt zeigt, im Wesentlichen aus einem U-förmigen Teil, einem seitliche Deckelteil und stirnseitigen Platten gebildet, wobei die Platte an derjenigen Seite des Gehäuses 3, durch welche das erste Teil 4 ragt, als Anschlußplatte 19 für den Dichtflansch 20 des Dichtelements 12 dient. Der Dichtflansch 20 hat eine L-förmige Querschnittsform, sodaß ein kreisförmiger Bund gebildet ist, an dem sich das innenumfangsseitige Ende des Dichtelements 12 anlegen kann.The housing 3 is, in particular the 4 in a schematic cross-section shows, formed essentially of a U-shaped part, a side cover part and end plates, wherein the plate on the side of the housing 3 through which the first part 4 sticks out, as a connection plate 19 for the sealing flange 20 of the sealing element 12 serves. The sealing flange 20 has an L-shaped cross-sectional shape, so that a circular collar is formed, at which the inner peripheral end of the sealing element 12 can create.

Wie 3 zeigt, ist die Dichteinrichtung 11 in einem weiteren, vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Messkopfes 1 als Labyrinthdichtsystem 21 gebildet. Das Labyrinthdichtsystem 21 weist eine erste Labyrinthhülse 22 auf, die mit radialem Abstand den ersten Teil 4 umfangsseitig zumindest auf einer Teillänge des ersten Teils 4 umschließt und die am Gehäuse 3 festgelegt ist.As 3 shows is the sealing device 11 in a further advantageous embodiment of the measuring head 1 as a labyrinth seal system 21 educated. The labyrinth seal system 21 has a first labyrinth sleeve 22 on, with radial distance the first part 4 on the circumference at least on a partial length of the first part 4 wraps around and on the case 3 is fixed.

Eine zweite Labyrinthhülse 23 ist an der Messkopfspitze 15 an deren radialen Umfangsfläche festgelegt. In der unteren Hälfte der 3 ist die zweite Labyrinthhülse 23 mit geringerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser der ersten Labyrinthhälse 22 gezeigt, während in der oberen Hälfte von 3 die zweite Labyrinthhülse 23 so in Bezug auf ihren Umfang gebildet ist, dass sie hutartig die erste Labyrinthhülse 22 übergreifen kann. In Abhängigkeit von einer Expositionsrichtung etwa an dem Messkopf anspritzenden Betriebsfluids und dessen Fernhaltung von einem Eintritt in das Gehäuse 3 wird die eine oder andere Ausführungsform des Labyrinthdichtsystems 21 gewählt. In jedem Fall überschneiden sich im Betrieb des Messkopfes 1 die Labyrinthhülsen 22, 23 axial ständig.A second labyrinth sleeve 23 is at the probe tip 15 determined at the radial peripheral surface. In the lower half of the 3 is the second labyrinth sleeve 23 with a smaller outer diameter than the inner diameter of the first labyrinth necks 22 shown while in the upper half of 3 the second labyrinth sleeve 23 so formed in relation to its circumference that it hat-like the first labyrinth sleeve 22 can spread over. Depending on an exposure direction, for example, on the operating fluid injecting the measuring head and its keeping away from an inlet into the housing 3 becomes one or the other embodiment of the labyrinth seal system 21 selected. In any case, overlap during operation of the measuring head 1 the labyrinth pods 22 . 23 axially constantly.

In den in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen ist Teil des Messeinsatzes 8 eine Diamantrolle, die an der Spitze dessen drehbar gehalten ist und auf dem Werkstück 10 abrollen kann. Der Messeinsatz 8 selbst ist formschlüssig lösbar in der Art eines Stufenkolbens in einer entsprechend zylinderförmigen Aufnahme in der Messkopfspitze 15 gehalten. Der Messeinsatz 8 kann auf verschiedene Art und Weise, z.B. mittels zwischengelegter O-Ringe oder indem dessen Aufnahme in der Messkopfspitze 15 sacklochartig gebildet ist, gegenüber der Messkopfspitze 15 abgedichtet sein.In the in the 1 to 4 shown embodiments is part of the measuring insert 8th a diamond roller, which is rotatably held at the top thereof and on the workpiece 10 can roll. The measuring insert 8th itself is positively releasable in the manner of a stepped piston in a corresponding cylindrical receptacle in the probe tip 15 held. The measuring insert 8th can in different ways, eg by means of interposed O-rings or by its inclusion in the probe tip 15 is formed blind hole, opposite the probe tip 15 be sealed.

In 1 und 2 ist der erste Teil 4 in dem Gehäuse 3 unter Verwendung eines Miniatur -Rolltisches 24 gelagert. Eine spielfrei und frei von Kippbewegungen des ersten Teils 4 sich darstellende Längsführung ist dadurch ermöglicht.In 1 and 2 is the first part 4 in the case 3 stored using a miniature roller table 24. A backlash-free and free of tilting movements of the first part 4 self-representing longitudinal guidance is made possible.

Das in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein Kugellinearführungssystem 25 auf, mit Hilfe dessen das erste Teil 4 spielfrei, aber axial beweglich gegenüber dem Gehäuse 3 gelagert ist. Es werden hierbei zwei Kugellinearführungen (4) zu jeder Seite des ersten Teils 4 angeordnet und das erste Teil 4 ist hierbei in der Art eines Schlittens axial in dem Gehäuse 3 gelagert. In 1 hingegen ist das erste Teil 4 in der Art eines Kolbens 26 gebildet, in dessen Innenraum zumindest von einem Teil eines Kolbenhemds 27 des Kolbens 26 überragt, ein Energiespeicher 28 in der Art einer zylindrischen Druckfeder angeordnet ist, der die Messkopfspitze 15 und deren Messeinsatz 8 in Richtung auf das Werkstück vorspannt.That in the 3 and 4 illustrated embodiment has a ball linear guide system 25 on, with the help of which the first part 4 free of play, but axially movable with respect to the housing 3 is stored. There are two ball linear guides ( 4 ) to each page of the first part 4 arranged and the first part 4 is here in the manner of a carriage axially in the housing 3 stored. In 1 however, the first part is 4 in the manner of a piston 26 formed in the interior of at least part of a piston skirt 27 of the piston 26 towers over, an energy store 28 is arranged in the manner of a cylindrical compression spring, which is the probe tip 15 and their measuring insert 8th biased in the direction of the workpiece.

An dem zweiten Teil 5, das vorzugsweise von einem Wandsegment des Gehäuses 3 gebildet ist, ist der Messsensor 7 als vorzugsweise optischer Sensor festgelegt. An dem ersten Teil 4, dem Meßsensor 7 zugewandt, ist der Maßstab 6 gegenüberliegend angeordnet, sodaß eine Skalierung 30 dessen von dem Messsensor 7 erfaßt werden kann.At the second part 5 , preferably by a wall segment of the housing 3 is formed, is the measuring sensor 7 determined as a preferred optical sensor. At the first part 4 , the measuring sensor 7 facing, is the scale 6 arranged opposite, so that a scale 30 that of the measuring sensor 7 can be detected.

Wie insbesondere 4 verdeutlicht, ist der Maßstab so an dem ersten Teil 4 angeordnet, dass eine Messebene 31 des Maßstabes 6 mit einer Längsachse 32 des ersten Teils 4 deckungsgleich ist, bzw. zusammenfällt, sodaß sozusagen der Maßstab in einer neutralen Faser des ersten Teils und dessen Lagerung zu liegen kommt. Der Maßstab 6 ist als Inkrementalmaßstab ausgebildet und die Signale des Messsensors 7 sind von einer nicht näher gezeigten Recheneinheit des Linearmeßsystems 2 so verarbeitet, dass eine Auflösung der Messgenauigkeit von bis zu etwa 0,3 µm ermöglicht ist. Das Linearmeßsystem 2 ist in Bezug auf Umgebungstemperaturen des Meßkopfes 1 temperaturkompensiert. Dies auch durch die Wirkung der Schicht 10' aus Dichtwerkstoff.In particular 4 clarified, the scale is so on the first part 4 arranged that a measurement plane 31 the scale 6 with a longitudinal axis 32 of the first part 4 is congruent, or coincides, so that so to speak the scale in a neutral fiber of the first part and its storage comes to rest. The scale 6 is designed as an incremental scale and the signals of the measuring sensor 7 are from a not shown detail computing unit of the Linearmeßsystems 2 processed so that a resolution of the measurement accuracy of up to about 0.3 microns is possible. The linear measuring system 2 is in relation to ambient temperatures of the measuring head 1 temperature compensated. This is also due to the effect of the layer 10 ' made of sealing material.

In 3 und 4 ist ein Aktuator 33 im Inneren des Gehäuses 3 gezeigt, der eine Abhebe- und/oder Annäherungsbewegung des Messeinsatzes 8 bzw. des ersten Teils 4 an das Werkstück 10 ermöglicht. Dieser ist in der Art eines einfachwirkenden Miniatur-Pneumatikzylinders gebildet. Über einen nicht näher dargestellten Pneumatikanschluß an dem Gehäuse kann dieser, von einer Steuereinrichtung gesteuert, mit Druckluft beaufschlagt werden, beispielsweise um am Ende eines Messintervalls vom Werkstück 10 wegbewegt zu werden.In 3 and 4 is an actuator 33 inside the case 3 shown, a lifting and / or approach movement of the measuring insert 8th or the first part 4 to the workpiece 10 allows. This is formed in the manner of a single-acting miniature pneumatic cylinder. About a non-illustrated pneumatic connection to the housing of this, controlled by a control device, are pressurized with compressed air, for example, at the end of a measuring interval from the workpiece 10 to be moved away.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19543626 B4 [0004]

Claims

Measuring head for the application of a linear measuring system (2) in a housing (3) of the measuring head (1), for measuring a relative position and / or relative movement of a first part (4) of the linear measuring system (2) relative to a second part (5) of the linear measuring system (2), wherein the linear measuring system (2) has a scale (6), which is preferably formed on the first part (4) or connected to the first part (4), and with a measuring sensor (7) the second part (5) is arranged so that during operation of the measuring sensor (7) signals of the measuring sensor (7) a position and / or movement of the scale (6) relative to the measuring sensor (7), wherein the first part (4) abuts directly on a contour (9) of a workpiece (10) to be measured or indirectly via a measuring insert (8), which is operatively connected to the first part (4), on the contour (9) of the workpiece (10) , characterized in that the housing (3) of the measuring head (1) medie is formed ndicht and a layer (10 ') of a sealing material on its outer side (10 ") and that a sealing device (11) between the measuring insert (8) and / or the first part (4) of the measuring head (11) and the Housing (3) is arranged so that a measurement of the position and / or the relative movement of the first part (4) regardless of external influences, in particular of supplies at the measuring location of the measuring head (1) is made possible.

Measuring head after Claim 1 , characterized in that on an outer side (10 ") of the housing (3) of the measuring head (1) a ventilation device (11 ') for one of the housing (3) enclosed interior (11") of the housing (3) is arranged and fluid leading to the interior (11 ") is connected.

Measuring head after Claim 2 , characterized in that through the ventilation device (11 ') filtered outside air to / from the interior (11 ") to / from the environment of the measuring head (1) is guided.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (10 ') of the sealing material encloses the entire housing (3) in one piece.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (10 ') of the sealing material encloses the entire housing (3) and at least partially the sealing device (11).

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (10 ') of the sealing material is formed from a thermoset or elastomer material which is initially liquid before application to the housing (3), which is dipped and / or brushed and / or or spraying on the housing (3) is applied and cured and / or dried and / or polymerized or otherwise transferred from its liquid state into a solid and / or elastic state.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the layer (10 ') of the sealing material is formed from a chemical-resistant, in particular acid and alkali-resistant, synthetic or natural rubber material.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the ventilation device (11 ') has a hose (13') connected to a wall opening (12 ') of the housing (3) or a pipe and one with the hose (13') or Pipe connected filter device (14 ') for aerosol particles and / or solid particles.

Measuring head after Claim 8 Characterized in that the filter device (14 ') at one of the workpiece (10) so distant place is arranged at least that an application of operating materials by flowing or spraying the filter means (14' is excluded).

Measuring head after Claim 8 or 9 , characterized in that the filter means (14 ') comprises a filter of pleated, single or multilayer filter material with or without coagulation properties for aerosol droplets.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing material is formed transparent or in a freely selectable color.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing device (11) is formed in the manner of a sealing element (12) from an elastomer material, having a first end (13) in a circumferential groove (14) of a measuring head tip (15). is sealingly inserted and with a second end (16) by means of a clamping plate (17) or a clamping ring on a front side (18) of the housing (3) sealingly fixed.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (3) of the measuring head (1) has a final, preferably form-releasable connection plate (19) which serves as a sealing flange (20) for the flexible sealing element (12) and fixing the clamping plate (17) preferably in a form-releasable manner, is used.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing flange (20) has an L-shaped cross-sectional shape.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing device (11) is formed in the manner of a labyrinth sealing system (21).

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the labyrinth sealing system (21) has at least two labyrinth sleeves (22, 23), a first labyrinth sleeve (22) being arranged on the housing (3) of the measuring head (1), the first part (FIG. 4) peripherally encloses at least a partial length thereof and a second labyrinth sleeve (23) on the measuring insert (8) or on the Meßkopfspitze (15) is arranged, wherein in cooperation the first labyrinth sleeve (22) and the second labyrinth sleeve (23) with Axially intersecting the labyrinth seal system (21).

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring insert (8) is arranged releasably releasably on the measuring head tip (15), projects beyond it in the direction of the workpiece (10) and that the measuring head tip (15) with the movable first part (15). 4) is mounted in the measuring head housing (3).

Measuring head after Claim 17 , characterized in that the first part (4) of the linear measuring system (2) by means of a miniature roller table (24) relative to the second part (5) in the measuring head housing (3) is mounted.

Measuring head after Claim 18 , characterized in that the miniature rolling table (24) and / or the first part (4) are cylindrical and that the measuring head housing (3) has a rectangular, preferably square cross-section.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the first part (4) of the linear measuring system (2) by means of a play-free ball linear guide system (25) relative to the second part (5) in the housing (3) is mounted.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the first part (4) in the manner of a piston (26) is formed in the interior of at least a part of a piston skirt (27) of the piston (26) surmounted, an energy store (28 ) is arranged, which biases the measuring head tip (15) and the measuring insert (8) in the direction of the workpiece (10).

Measuring head after Claim 21 , characterized in that the energy store (28) is formed in the manner of a preferably cylindrical tension or compression spring.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring head tip (15) and the first part (4) in one piece, a caliper (29) forming formed.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that on the second part (5), which is preferably formed by a wall of the housing (3), the measuring sensor (7) as preferably optically acting measuring sensor (7) is fixed and that at the first part (4), the measuring sensor (7) facing and opposite, the scale (6) is fixed, the scale (30) of the measuring sensor (7) is detected.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the scale (6) is arranged on the first part (4) such that the measuring plane (31) of the scale (6) coincides with the longitudinal axis (32) of the first part (4) ,

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the scale (6) is formed as an incremental scale and that the signals of the measuring sensor (7) by a computing unit of the linear measuring system (2) are processed so that a resolution of the measurement accuracy of up to about 0.3 microns is possible.

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the linear measuring system (2) is temperature-compensated with respect to the ambient temperature of the measuring head (1).

Measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing (3) of the measuring head (1) an actuator (33) is arranged which a lifting and / or approaching movement of the measuring insert (8) and / or the first part ( 4) to the workpiece (10).

Measuring head after Claim 28 , characterized in that the actuator (33) is formed in the manner of a pneumatic cylinder which is single or double acting and which is acted upon via a pneumatic connection to the housing (3) of the measuring head (1) with compressed air.

Measuring arrangement using a measuring head according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring arrangement comprises a measuring frame at the respective end of each at least one measuring head (1) is arranged, wherein the measuring heads (1) in the Operation of the measuring arrangement diametrically opposite touching the workpiece (10) on opposite sides of the workpiece.

Measuring arrangement after Claim 30 , characterized in that between the two measuring inserts (8) of the measuring heads (1) defined measuring plane runs exactly or approximately perpendicular or parallel to a machine bed of a machine tool for the machining of the workpiece (10).