DE2233785A1

DE2233785A1 - Einrichtung zur elektromagnetischen erzeugung von messkraeften

Info

Publication number: DE2233785A1
Application number: DE19722233785
Authority: DE
Inventors: Heinz Lotz; Max Nestler
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1971-09-14
Filing date: 1972-07-08
Publication date: 1973-03-22
Also published as: CH537572A; CS186853B1; FR2152529B3; FR2152529A1; DD94899A1

Description

JENA

Den 2J. August-1371

Einrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung von Meßkräften

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung von Meßkräften, vorzugsweise für Meßgeräte.

Die meisten Längenmessungen im Bereich der Fernmeßtechnik und des Maschinenbaues erfolgen z. Z. mit Hilfe von mechanischen Tastfühlern, mit denen die Meßobjekte angetastet v/erden und die mit anzeigenden Mitteln verbunden sind. Zu einem sicheren Antasten ist es erforderlich, daß die Tastfühler durch eine in Grb'Qe und Richtung definierte, reproduzierbare Meßkraft gegen das Meßobjekt gedruckt werfen. PUr die verschiedenen Meßaufgaben ist es häufig erforderlich, eine Umschaltung der Meßkraftrichtung, gegebenenfalls auch eine Variation des Betrages der Meßkraft, vorzunehmen.

Bei bekannten, mit mechanischen Tastfühlern versehenen Meßgeraten wird die Meßkraft, mit welcher das Meßobjekt angetastet wird, mittels Zug- oder Druckfedern erzeugt, deren Wir'.crichtung von Hand mit mechanischen Mitteln umschaltbar ist. Durch eine unterschiedliche Spannung der Federn ist der Betrag der Meßkraft einstellbar.

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Diese Einrichtung zur Erzeugung von Meßkräften mit mechanischen Mitteln haben jedoch erhebliche Nachteile. So ist z. B. eine Umkehr der Meß'craf trichtung oder eine Veränderung des Betrages nur mit erheblichem Aufwand an Bauteilen möglich, Auch sind die Forderungen an kurze Umschaltzeiten, wie sie im Zuge der Automatisierung der Meßprozesse notwendig sind, mit den bekannten mechanischen Mitteln nicht zu erfüllen. Eine Beeinflussung der Meßkraft während des Meßvorganges durch Fernbedienung in Abhängigkeit von einem Steuerprogramm eines automatischen Meßgerätes ist nicht mit vertretbarem technischen Aufwand realisierbar.

Es ist deshalb Zweck'der Erfindung, eine Einrichtung zur Erzeugung von Meßkräften zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und mit dsr der Automatisierungsgrad der Meßgeräte erhöht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,.eine Einrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung von Meßkräften zu schaffen, die es gestattet, mit geringem Aufwand an Bauteilen in einfacher Weise Richtung und Betrag der aufzubringenden Meßkraft zu verändern.

Erfindmresgemäß wird die Aufgabe der Erfindung bei einer Einrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung von Meßkräften, vorzugsweise für Meßgeräte, dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse zwei oder drei auf aua

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magnetisenenr Werkstoff bestehenden, fluchtenden SpulenKörpern angeordnete Induktionsspulen vorgesehen sind, in denen ein in Längsrichtung im Gehäuse verschiebbarer gemeinsamer Anker gelagert ist, der aus. mehreren weichmagnetisehen Bauteilen besteht, zwischen denen unmagnetische Zwischenstück aus nicht magnetisierbarem Material angeordnet sind.

Bei dieser Einrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Spulenkörper in ihrem Innenzylinder zwei oder mehrere Aussparungen besitzen, die den Eisen-* querschnitt der Spulenkörper auf eine bestimmte Strecke eo verändern, daß entsprechende Pole gebildet sind, und Bomit der'Magnetfluß durch das den Induktionsspulen jeweils· zugeordnete weichmagnetische Teil.deB Ankers verläuft.

Ferner ist es vorteilhaft, daß mindestens ein Spulenkörper mit der darauf befindlichen Induktionsspule im Gehäuse, axial verschiebbar angeordnet ist, und die Mittenabstände der Spulen ungleich den Mitten*- abständen der zugehörigen v/eichmagnetischen Bauteile des Ankers sind,

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß der Anker so viel weichmagnetische Bauteile besitzt, wie Spulen im Gehäuse vorhanden sind<

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Es ist weiterhin günstig, daß die Induktionsspulen zur Erzeugung unterschiedlicher Meßkräfte mit unterschiedlicher Spannung speisbar sind und daß die Speisung der Spulen manuell oder durch ein Steuerprogramm des Meßgerätes steuerbar ist.·

Zur Umschaltung der Meßkraftrichtung ist für jede Meßkraftrichtung vorzugsweise eine Induktionsspule vorgesehen. . *

Um eine genaue Lagerung des Ankers zu erzielen, ist dieser im Gehäuse auf Wälkb'rpern gelagert.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß es ohne großen Aufwand an Bauteilen ermöglicht wird, die Richtung der Meßkraft umzukehren oder eine Veränderung des Betrages der Meßkraft vorzunehmen. Die Umschaltung bzw. Veränderung der Meßkraft erfordert kurze Umschaltzeiten, so daß auch eine Meßkraftbeeinflussung durch Fernbedienung in Abhängigkeit von einem Steuerprogramm eines automatischen Meßgerätes realisierbar ist.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen?

Fig. 1 einen Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II - II durch die STtindungsgemäße Einrichtung,

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Die Einrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung von Meßkräften umfaßt ein Gehäuse 1, in welchem Spulenkörper 2; 3 und 4 angeordnet sind, auf denen sich Induktionsspulen 5} 6 und 7 befinden. Die Spulenkörper 2· 3 und 4 besitzen in ihrem Innenzylinder 8; 9 und 10 zwei oder mehr Durchbrüche 11; 12 und 13, zwischen denen sich Stege 14 des Spulenkörpers 2; 3 und 4 -befinden. In dem Gehäuse 1 sind ferner Lager 15 und I6_f vorzugsweise Wälzlager, vorgesehen, in denen ein Anker 17 axial verschiebbar gelagert ist, wobei dieser Anker 17 aus unmagnetisierbaren Zwischenstücken 18 und 19 und aus weichmagnetischen Bauteilen 20; 21 und 22 derart zusammengesetzt ist, daß jeweils ein weichmagnetisches Bauteil dee Ankers 17 einer Induktionsspule zugeordnet ist. Die unmagnetisierbaren Zwischenstücke 18 und 19 trennen die Bauteile 20; 21 und 22 magnetisch voneinander. Die Mittenabstände der weichmagnetischen Bauteile 20; 21 und 22 sind so bemessen, daß sie ungleich den Mittenabständen der Induktionsspulen. 3', 6 und 7 sind, wobei mindestens ein Spulenkörper 2 mit der darauf befindlichen Induktionsspule 5 im Gehäuse 1 axial verschiebbar angeordnet ist. Zur Speisung der Induktionsspulen 5% β und mit einer elektrischen Spannung zur Erzeugung der Meß-

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kräfte sind die Anschlüsse 23; 24 und 25 vorgesehen, wobei die Speisung manuell oder durch ein Steuerprograrnm eines Meßgerätes steuerbar _tist.

Die Enden 26 und 27 des Ankers 17, die an den v/r ichmagnetischen Bauteilen 20 und 22 befestigt sind, bestehen aus unmagnetischem Werkstoff. In sie können in der Zeichnung nicht dargestellte Tastkörper eingesetzt werden, mit denen unter Einwirkung einer Meßkraft Werkstücke abgetastet werden können. Die Befestigung der Spulenkörper 2; 3 und 4 im Gehäuse 1 erfolgt, falls gewünscht, vorteilhaft durch Schrauben 28.

Die Einrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung von Meßkräften ist so aufgebaut, daß für jede längs der Ankerachse verlaufende Meßkraftrichtung eine Induktionsspule 5 u::d 7 im Gehäuse 1 vorgesehen ist. Zum Halten des Ankera 17 in einer und zum Zurückziehen desselben in eine Mittelstellung ist im Ausführungsbeispiel die Induktionsspule 6 im Gehäuse 1 angeordnet.

Die Wirkungsweise der Einrichtung' ist folgende s Wird z. B₀ an die Anschlüsse 24 eine elektrische Spannung angelegt, so wird in der Spule 6 ein magnetisches Feld aufgebaut und der magnetische Fluß verläuft in dem Spulenkörper 3 und in dem weichmagnetischen Teil 21 des Ankers 17. Hierbei ist der magnetische

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Widerstand in den Stegen 14 wesentlich großer als in dem Luftspalt 29 zwischen Spulenkörper 3· und dem Teil 21. Der magnetische Fluß ist also gezwungen, von' der einen Seite des Spulenkörpers 3 über den weichmagnetischen Teil. 21 des Ankers 17 auf die andere Seite des Spulenkörpers 3 zu verlaufen. Infolge des Durchbruches 12 und der Stege 14, die dem magnetischen Fluß einen großen Widerstand entgegensetzen, bilden sich, am Spulenkörper 3 magnetische Pole aus, von denen aus der magnetische Fluß in der angegebenen Weise über den Anker 17 verläuft, und dieser in einer Mittelstellung zur Spule 6 gehalten wird.

Wird an eine der beiden anderen Induktionsspulen 5 und 7 eine Spannung angelegt, so wird der Anker 17 in der einen oder anderen Richtung, je nachdem an v/elcher Spule Spannung anliegt, entlang Seiner Achse mit einer bestimmten Kraft, welche von der angelegten Spannung abhängig ist, verschoben. Ist der Anker 17 z. 3. mit einem Tastkörper versehen oder wirkt mit einem solchen über entsprechende Übertragungsmittel zusammen, so wird dieser Taster mit einer bestimmten Kraft gegen den Prüfling, der abgetastet v/erden soll, gedrückt.

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In Fig.. 1 ist ζ. B. der Spulenkörper 2 mit der Induktionsspule 5 axial verschiebbar im Gehäuse 1 angeordnet. Je nach dem Betrag-der Verschiebung der Induktionsspule 5 gegenüber den anderen Induktionsspulen 6 und 7 ist der Verschiebeweg des Ankers 17 in seiner (Jröße variierbar.

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Claims

Patentansprüche

Einrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung von Meßlcräf ten, vorzugsweise für 'Meßgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß. in einem Gehäuse (1) zwei oder drei auf aus magnetischem Werkstoff bestehenden,' fluchtenden Spulenkörpern (2; 3; 4) angeordnete Induktionsspulen (5; 6; 7) vorgesehen sind, in denen ein in Längsrichtung im Gehäuse (1) verschiebbarer gemeinsamer Anker (17) gelagert ist, der aus mehreren weichmagnetischen Bauteilen (20; 21; 22) besteht, zwischen denen unmagnetische Zwischenstücke (18;. 194^^au3 unmagnetisierbarem Material angeordnet sind.

2« Einrichtung noch Anspruch 1, dadurch gekwnnzeichnet, daß die Spulenkörper (2; 3; 4) in ihrem Innenzylinder (8; 9; 10) zwei oder mehrere Aussparungen besitzen, die den Eisenquerschnitt der Spulenkörper auf eine bestimmte Strecke so verändern, daß entsprechende Pole gebildet sind, und somit der Magnetfluß durch das denlnduktionsspulen.(5; 6; 7) jeweils zugeordnete weichmagnetische Teil (20; 21; 22) des Ankers (17) verläuft.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Spulenkörper (2) mit der darauf befindlichen Induktionsspule (5) im Gehäuse (1) axial verschiebbar angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenabstände der Spulen (5; 6; 7) ungleich den Mittenabständen der zugehörigen weichmagnetisehen Bauteile (20; 21; 22) des Ankera (17) sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17) so Viel weichmagnetische Bauteile (20; 21; 22)" besitzt, wie Spulen (5; 6; 7) im Gehäuse (1) vorhanden sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen (5; 6; 7) zur Erzeugung unterschiedlicher Meßkräfte mit unterschiedlicher Spannung speisbar sind und daß die Speisung der Spulen (5; 6; 7) manuell oder durch ein Steuerprogramm des Meßgerätes steuerbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Meßkraftrichtung vorzugsweise eine Induktionsspule (5; 7) vorgesehen ist.

,8, Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17) im Gehäuse (1) auf V/äLzkörpern gelagert, ist.

Grü/Thi _G

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