DE2446400A1

DE2446400A1 - Einrichtung zum fuehlen von oberflaechenveraenderungen eines werkstuecks

Info

Publication number: DE2446400A1
Application number: DE19742446400
Authority: DE
Inventors: Sylvan Mario Praturlon
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1973-10-01
Filing date: 1974-09-28
Publication date: 1975-08-21
Also published as: FR2246844A1; AR205904A1; SU572223A3; ES430558A1; JPS5078346A; CA1005225A; SE7412266L; BE820608A; GB1456106A; BR7408071A; AU7378974A

Description

Einrichtung. zum Fühlen von Oberflächenveränderungen eines Werkstücks

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Fühlen von Oberflächenveränderungen bzw. Unebenheiten eines Werkstücks. ·

Fü-bleinriohtimgen zum Messen von Veränderungen in Oberflächenerhebungen von Zahnrädern und dergl. sind entwickelt worden, in welchen Verschiebung einer Sonde, welche mit der Oberfläche des auszumessenden Gegenstandes in Berührung ist, · zur Verschiebung eines magnetisch permeablen Teiles oder Tauchkolbens führt, welcher zwischen der primären und der sekundären Wicklung eines Differentialtransformators angeordnet ist. Die sekundären Wicklungen des Differentialtransformators sind derart gewickelt, daß die sekundären Wicklungen elektrische Signale erzeugen, die festlegen, wie weit der magnetische Teil in der einen oder der änderen der sekundären Wicklungen angeordnet ist. Wenn sich der magnetische Teil oder

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Tauchkolben zwischen den beiden sekundären Wicklungen befindet, -wird ein Nenndruck oder ein Nulldruckbetrag durch ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel angezeigt. Wenn sich der magnetische Teil in Kupplungseingriff mit einer der Wicklungen hineinbewegt, wird ein Ausgangssignal einer Polarität erzeugt, welche einen negativen Druck in Bezug auf den Nenndruckpunkt anzeigt, und wenn der magnetische Teil sich mit der anderen sekundären Wicklung in Eingriff bewegt, wird ein Ausgangssignal der anderen Polarität erzeugt, welches einen positiven Druck in Bezug auf den Nulldruckpunkt anzeigt. Auf diese Art und Weise können Veränderungen in der Oberflächenerhebung des Profils eines Zahnrades oder dergl. gemessen werden, so daß ein elektrisches Ausgangssignal aus der Einrichtung zu einem Kartenaufzeichner oder einer anderen einen Ausgang anzeigenden Einrichtung gekoppelt wird.

In Oberflächenerhebungen fühlenden Einrichtungen dieser Art werden die Steuerteile, welche die Verschiebung der Abfüilsonde in Verschiebung oder Bewegung des magnetischen Teils im Differentialtransformator umwandeln, für gewöhnlich so ausgeführt, daß die Sonde die Oberflächenveränderungen des auszumessenden Objekts nur dann abfühlt, wenn eine vorher festgelegte Relativrichtung der Bewegung zwischen dem Objekt un^-d der abfühlenden Sonde festgelegt oder eingestellt ist. Demgemäß mußte, falls es erwünscht war, die gegenüberliegende Stirnfläche der Zähne eines Zahnrades zu überprüfen, die Fühleinrichtung erneut ausgerichtet werden, so daß die vorher festgelegte Relativrichtung der Bewegung zwischen dem Zahnrad und der Sonde wiederum eingestellt werden mußte. Die Fühleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist andererseits in der Lage, das Oberflächenprofil eines Zahnrades oder eines anderen Werkstückes unabhängig davon abzufühlen, ob die Relativbewegung zwischen dem Zahnrad und der Sonde in einer Vorwärtsoder Rückwärtsbewegung stattfindet und demgemäß ist das erneute ~ Positionieren der Sonde nicht erforderlich, wenn entgegengesetzte Stirnflächen der Zähne des Zahnrades -zu überprüfen sind.

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Sondenbruch. zufolge abrupten Kontaktes der Sonde mit einer sich bewegenden Oberfläche war ein in Betracht zu ziehendes Problem bei bekannten Fühleinrichtungen der o.g. Art. Durch Koppeln eines Sondenstützteiles zu einem Übertragungsteil, welcher die Bewegung zu den Steuerteilen der Einrichtung gemäß der Erfindung überträgt, wurde dieses Problem im wesentlichen behoben. Zusätzlich wirkte die konische Kopplung zwischen den Sondenstützteil· und dem Übertragungsteil die automatische Positionierung der Teile in Bezug aufeinander^nach^dem eine ausergewöhnliche Last weggenommen worden ist. .

Außerdem ist die Fühlsonde gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgeführt, daß der Übertragungsteil, welcher auf den Probenfühlfinger anspricht und welcher die Steuerteile zur Positionierung des magnetischen Teiles im Differentialtränsformator antreibt, mit Begrenzungsanschlägen

ist
■versehen/, welche verhindern, daß die Einrichtung zufolge außergewöhnlicher Verschiebung des Übertragungsteiles zerstört wird. Außerdem sind Begrenzungsanschläge vorgesehen, um Zerstörung der Schwenklagerungen zu verhindern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der Fühleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Linie 1 -Tder Fig. 2.

Fig. 2 ist eine Draufsicht mit teilweise geschnittenen Teilen der Fühleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist eine Teilquerschnittsansicht nach Linie 3 -3

gemäß Fig. k, welche den U-förmigen Steuerteil / und den Differentialtransformator im Querschnitt zeigt.

Fig. -k ist eine Querschnittsansicht der Fühleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Linie h der Fig. 1, welche den C-förmigen und U-förmigen Steuerteil zeigt.

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Fig. 5 ist ein schematisches Diagram des Differentialtransformators gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist durch das Bezugszeichen 10 eine Fühleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet. Die Fühleinrichtung 10 weist ein längliches grundsätzlich zylindrisches Gehäuse 12 auf, welches einen Probenstützteil 14 einschließt, welcher einen Fühlfinger oder eine Sonde 16 trägt, die mit dem Zahnrad oder irgendeinem anderen Arbeitsstück, das zu überprüfen ist, in Eingriff ist, um auf diese Art und Weise den Oberflächenveränderungen des Arbeitsstücks zu folgen. Ein Differentialtransformator 18 erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, welches für das Profil des auszumessenden Arbeitsstücks . kennzeichnendist. Die Bewegung der Sonde 16 wird durch den Teil 14 auf einen Arm 20 oder einen Übertragungsteil übertragen, welcher die Verschiebung der Sonde 10 zu einer

Ende Betätigungskugel 22 überträgt, welche am inneren/ des Armes 20 befestigt ist. Die Betätigungskugel 22 tritt mit dem einen oder dem anderen Steuerteil 23 bzw. 24 in Übereinstimmung mit der Richtung der Relativbewegung zwischen dem Arbeitsstück und der Sonde 16 in Eingriff, um auf diese Art und Weise die Bewegung der Sonde 16 in Bewegung der Steuerteile 23 bzw. 24 umzuwandeln. Die Steuerteile 23 und 24 übertragen zusammen mit den grundsätzlich U-förmigen Steuerteilen 26 die Bewegung der Sonde 16 nach oben und nach unten, und zwar in eine nach vorn bzw. nach hinten gehende Bewegung eines magnetischen Teiles 28, beispielsweise eines Tauchkolbens, des Differentialtransformators 18. Es wird darauf hingewiesen, daß die Fig. 1 und 2 jeweils um 90 ° versetzt dargestellt sind. Die Steuerteile 23 und 24 treten beide mit dem Steuerteil 26 in Eingriff, welcher direkt mit dem Schaft 30 gekuppelt ist, der den magnetischen Teil 28 trägt. Auf diese Weise wird die Bewegung sowohl-des Steuerteils 23 als auch des Steuerteils 24 in Längsbewegung des magnetischen Teils 28 in Richtung der in Fig. 1 mit 21 bezeichneten Pfeile übertragen. Auf diese Art und Weise ist eine Veränderung der magnetischen Kopplung zwischen der primären und den sekundären

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Wicklungen des Transformators 18 geschaffen, und der Transformator 18 kann ein elektrisches Signal zu einer (nicht gezeigten) entfernt angeordneten Aufzeichnungs- bzw. Anzeigeeinrichtung übertragen, deren Anzeige für die Verschiebung der Sonde 16 in Richtung der in Fig. 1 gezeigten Pfeile 19 kennzeichnend ist.

Die Sonde 16 ist in einer Lagerbuchse 32 gehaltert, welche eine Anzahl -von Präzisionskugeln 3^ enthält. Das vordere Endteil der Buchse 32 weist eine Kappe 36'auf, welche gegriffen werden kann, wenn die Buchse 32 in einer Öffnung 38 im Block 14 in Stellung gebracht werden soll. Die Buchse 32 ist sich verjüngend ausgebildet und an dem einen Ende geschlitzt. Durch Drehen der Kappe wird die Sonde 16 an der Buchse 32 befestigt. Eine Daumenschraube 40 ist vorgesehen, .um die Lagerbuchse 32 an Ort und Stelle im Teil 14 zu befestigen. Das äußere Ende 16 a der Sonde 16 ist so ausgeführt, daß eine verhältnismäßig enge Kante gebildet wird, welche derjenige Teil der Sonde 16 ist, der tatsächlich mit dem zu überprüfenden Arbeitsstück in Berührung ist. Das innere Ende 32 a der Buchse 32 weist ein Gewinde auf, um sowohl eine Mutter 42 als auch eine Mutter 44 aufzunehmen, so daß der Abstand, um den die Sonde von dem Teil 14 vorsteht, eingestellt werden kann.

Ein Federhalterungsteil 46 ist in einer Öffnung 47 des Teiles 14 angeordnet. Das vordere Ende 48 einer Feder 50 ist mit einem Pfosten 52 des Federhalterungsteiles 46 und das andere hintere Ende 5k der Feder 50 ist mit einem Pfosten am Arm 20 in Eingriff, und auf diese Art und Weise ist der Probenstützteil 14 nachgiebig gegen den Arm 20 vorgespannt. Der Federhalterungsteil 46 ist in einem Gewinde aufgenommen, · so daß durch Drehung des Teiles 14 es möglich wird, die Last bzw. Kraft der Feder 50 einzustellen. Die hintere Fläche 58 des Teiles 1V und die vordere Fläche 60 des Armes 20 sind so ausgestaltet, daß sie miteinander in Übereinstimmung sind. Der Teil 14 hat einen kegelstumpfförmigen .Vorsprung 62, welcher so gestaltet ist,; daß er in eine entsprechende Ausnehmung 64 in dem Arm 20 hineinpaßt. Mit Hilfe des kegelstumpfförmigen

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Vorsprungs 62 und der Ausnehmung 64 ist der Teil 14 sicher an Ort und Stelle gegenüber dem Arm 20 befestigt, wenn Normaldruck an die Sonde 16 angelegt wird, und er kann nachgiebig von dem Arm 20 gegen eine Kraft der Feder 50 weggezogen werden, immer dann, wenn eine außergewöhnliche Verschiebung bzw. Bewegung der Sonde 16 auftritt, um auf diese Art und Weise die Probe Ί6 daran zu hindern, zu brechen, und weiterhin wird ein darauffolgendes Abschalten der Ausrüstung herbeigeführt , bis Reparatur oder Ersatz der Sonde 16 durchgeführt worden ist. Wie vorangehend angedeutet gestattet der kegelstumpfförmige Vorsprung 62 das erneute Zuordnen des Armes 20 und des Teiles in Bezug aufeinander, wenn der außergewöhnliche Druck von der Sonde 16 weggenommen worden ist.

Während die nachgiebige Kupplung zwischen dem Teil 14 und dem Arm 20, welche durch die Fedex- 50 zustande ge bracht wird, den Bruch der Sonde 16 verhindert, ist es außerdem wünschenswert, sicherzustellen, daß eine außergewöhnliche Verschiebung der Steuerteile 23,24 und 26 und eine außergewöhnliche Belastung der Lagerungen 101 und 103, welche die Meßeinrichtung zerstören oder die Lagerungen 101 und 103 zerstören könnte, nicht auftritt. Um dies herbeizuführen, ist der Arm 20 mit zwei oberen Ausnehmungen 66 und 68 und zwei unteren Ausnehmungen 70 und 72 versehen. Das Gehäuse hat vier entsprechende Ausnehmungen ¹Jk, 76, 78 und 80, welche die Köpfe von Schrauben 82, 84, 86 bzw. 88 aufnehmen, die in das Gehäuse 12 und die Vorderplatte 105 eingeschraubt sind. Die Schrauben 82, 84, 86 und 88 weisen Stutzen 90, 92, 94 bzw. 96 an ihren jeweiligen unteren Enden auf, welche in die entsprechenden Ausnehmungen 66, 68, 70 und 72 eingesetzt sind. Durch Einstellen der Stellungen der Schrauben 82, 84, 86 und 88 wird eine Anschlagsbegrenzung für das vordere Ende des Armes .20 geschaffen, wenn die Sonde 16 in Richtung der gezeigten Pfeile 19 verschoben bzw. bewegt wird. Abstandsteile I70, 172, 17^ und 176 sind entsprechend unter den Schrauben 82, 84, 86 und 88 vorgesehen, und diese werden verwendet, um die Schrauben 82, 84, 86 und 88 in ihrer jeweils richtigen Lage festzulegen bzw. zu verriegeln. Falls beispielsweise ein

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nach unten gerichteter Druck an die Sonde Λ 6 angelegt wird, wird der untere Teil des vorderen Endes des Armes 20 heruntergedrückt werden, so daß der Stutzen 96 der Schraube 88 mit der oberen Fläche der Ausnehmung 72 in Berührung gelangen wird, während zur gleichen Zeit der innere Teil des Armes sich nach oben bewegen wird, so daß der Stutzen 90 der Schraube 82 mit der unteren Fläche der Ausnehmung 66 in Berührung gelangen wird. Demgemäß wird die nach unten gerichtete Bewegung des Armes 20 durch Einstellung der Schrauben 82 und 88 begrenzt. In einer entsprechenden Art und ¥eise wird, wenn eine nach oben gerichtete Kraft an die Sonde 16 angelegt wird, das vordere Ende des Armes 20 sich nach oben bewegen, während der innere Teil des Armes 20 sich nach unten bewegen wird, bis der Stutzen 92 der Schraube 84 mit der unteren Fläche der Ausnehmung 68 in Berührung gelangt und bis der Stutzen 9^ der Schraube 86 mit der oberen Fläche der Ausnehmung 70 in Berührung gelangt. In dieser Art und Weise wird die nach oben gerichtete Verschiebung bzw. Bewegung der Spnde 16 durch Einstellung der Schrauben 8k und 86 begrenzt. Durch entsprechende Einstellung der Schrauben 82, 84, 86 und 88 wird die Bewegung des Armes 20 und der Betätigungskugel 22, die an einem L-förmigen Schenkel 100 an dem inneren Ende des Armes 20 befestigt ist, auf einen maximalen Betrag begrenzt, welcher dadurch die Zerstörung der Fühleinrichtung als Folge übermäßiger Verschiebung des Armes 20 verhindert.

Um Bewegung des Armes 20 innerhalb des Gehäuses zu ermöglichen, sind ein P.aar Lagerungen 101 und 103 vorgesehen. Eine ringförmige Vorderplatte IO5 ist mit dem vergrößerten ringförmigen Abschnitt 107 des Gehäuses durch Schrauben 109 fest verbunden, um zu ermöglichen, daß die Lagerungen 101 und 103 eingesetzt werden können. Ein 0-Ring 98 dichtet das Gehäuse 12 ab, und zwar dort, wo der Gehäuseabschnitt I07 die Vorderpiatte 105 trifft. Die Lagerung.101 und die Lagerung 103 sind vorzugsweise reibungslose Lager, die keine Schmierung erfordern und die für kleine Yinkelablenkungen des Armes 20 in Bezug auf das Gehäuse 12 zweckmäßig sind. Die grundsätzliche Art der bevorzugten Lager ist die des Lagers

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vom Biegungstyp mit gekreuzten Federn, gemäß welchem die gekreuzten Federn sich drehende Buchsen stützen oder haltern. Ein Lager, welches sich als insbesondere zweckmäßig in der Fühleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erwiesen hat, ist das zwei Enden aufweisende Biegeschwenklager Free-Flex. Die Lagerungen 101 und IO3 werden durch ein Paar von Stellschrauben 111, in den Ausnehmungen II3 fest an Ort und Stelle gehalten.

Die Bewegung des Armes 20 wird durch den L-förmigen Schenkel 100 und einen Stützpfosten 102 auf die Betätigungskugel 22 übertragen, um die Steuerteile 23, 24 und 26 auf die Verschiebung der Sonde 16 aus ihrer normalen Nullage oder Nennlage heraus ansprechend anzutreiben. Der Übertragungsteil 24 ist dafür vorgesehen, eine nach oben gerichtete Verschiebung der Sonde 16 in eine Bewegung des magnetischen Teiles 28 in der Richtung der gezeigten Pfeile 21 zu übertragen. Der Steuerteil 24 weist einen vertikalen Kontaktstutzen 104 auf, welcher mit der Betätigungskugel 22 in Eingriff bringbar ist, und weiterhin einen horizontalen Kontaktstutzen 106 auf, welcher mit der Vorderfläche des nach vorne gerichteten Armes Z6 a des Steuerteils 26 im Eingriff ist. Der untere Schenkel Zh a des Steuerteils Zh ist mit einer Blattfeder 108 vermittels einer Schraube 110 fest verbunden. Die Feder 108 ist ein länglicher, flacher Teil aus Federmetall, Die Feder 108 stützt den Steuerteil Zh nach Art eines Auslegers in Bezug auf das Gehäuse 12 ab, da eine Schraube 112 das andere Ende der Feder 108 am Gehäuse 12 befestigt. Wenn die Betätigungskugel 22 sich demgemäß nach unten bewegt und mit dem Kontaktstutzen 104 in Berührung gelangt, wird der untere Schenkel 24 a des Steuerteils 24 heruntergedrückt und der vertikale Schenkel 24 b wird in Richtung auf den hinteren

Skh Teil der Einrichtung verschoben, wodurch/der Kontaktpfosten 106 zufolge der Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn des Steuerteils 24 nach hinten bewegt. Wenn sich der. Steuerteil 24 im Gegenuhrzeigersinn dreht^neigt die an dem Steuerteil 24 durch die Schraube 110 befestigte Feder 108 dazu, sich zu verbiegen,

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um dadurch zuzulassen, daß der Steuerteil 2k sich, dreht.

.Als Ergebnis dieser Bewegung des Steuerteils 2k im Gegenuhrzeigersinn wird der vordere Schenkel 26 a des Steuerteils 2.6 in Richtung auf den hinteren Teil des Gehäuses 12 bewegt bzw. gedrückt, wodurch der Steuerteil veranlaßt wird, sich leicht zu drehen. Die Drehung des U-förmigen Steuerteils 26 bewirkt dadurch, daß der untere Teil des hinteren Schenkels 26 b des Steuerteils 26 in Richtung auf den hinteren Teil des Gehäuses 12 verschoben wird, um dadurch auch den Schaft 30 und den magnetischen Teil 28, der an dem Ende des Schaftes 30 befestigt ist, ebenfalls in Richtung auf den hinteren Teil des Gehäuses 12 zu bewegen. Eine nominelle Anfangslage des magnetischen Teiles 28 wird durch Ausführung des Differentialtransformators 18 festgelegt, so daß der magnetische Teil 28 ungefähr in der Mitte der sekundären Wicklungen des Transformators 18 angeordnet ist, wenn die Sonde 16 so angeordnet ist, daß die Kante 16 b oder die Kante \6 c mit der Mittellinie der Fühleinrichtung 10 tangierend ausgerichtet ist.

Der Steuerteil 23 arbeitet in einer der Arbeitsweise des Steuerteils 2k entsprechenden Weise, um eine nach unten gerichtete Bewegung der Sonde 16 in eine Bewegung des magnetischen Teiles 28, wiederum in Richtung der gezeigten Pfeile 21, zu übertragen. Der Steuerteil 23 hat einen senkrecht angeordneten Kontaktstutzen 114 /in seinem oberen Schenkel 23 a und einen horizontalen Kontaktstutzen 116-in der Nähe der Verbindung seines hinteren Schenkels 23 b mit dem horizontalen Schenkel 23 a. Der hintere Schenkel 23 b des Steuerteiles 23 ist mit einer flachen länglichen Feder 118 aus Federmetall vermittels einer Schraube 120 fest verbunden. Das andere Ende der Feder 118 ist vermittels einer Schraube 122 an dem Gehäuse 12 fest verbunden. Wenn die Betätigungskugel 22 einen nach oben gerichteten Druck an den Kontaktstutzen 114 anlegt, wird der Steuerteil

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sich leicht in Gegenuhrzeigerrichtung drehen, um entsprechend den Kontaktstutzen 116 gegen den hinteren Sehenkel 26 b des U-fb'rmigen Steuerteils 26 zu drücken. Dies wiederum bewirkt, daß der Schaft 30 und der magnetische Teil 28 sich in Richtung auf den hinteren Teil des Differentialtransformators längs der Richtung bewegen, die durch die Pfeile 21 angezeigt ist.

Der Steuerteil 26 ist in Bezug auf das Gehäuse 12 vermittels eines Paares flacher länglicher Federn 124 und 126 (Fig. 3) gehaltert. Die Federn 124 und 126 entsprechen den Federn 108 und 118 und sind mit dem Steuerteil 26 vermittels von Schrauben 128 bzw. I30 verbunden. Die unteren Enden der Federn 124 und 126 sind an dem Gehäuse 12 vermittels einer länglichen Schraube I32 verbunden, welche in einem rohrförmigen Abstandshalter 134 aufgenommen ist. Der rohrförmige Abstandshalter 134 klemmt das linksseitige Ende der Feder 124, wie in Fig. 3 gezeigt, gegen einen Block fest, welcher an dem Gehäuse 12 vermittels von Schrauben 1,42 und 147 befestigt ist. Das linksseitige Ende der Feder 126 ist, wie in Fig. 3 gezeigt, gegen den Abstandshalter 134 durch die Schraube I32 festgeklemmt, und zwar unter Zwischenlage einer Abstandsscheibe 180. Drehung des Steuerteils 26 ist auf diese Art und Weise zugelassen, um Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des magnetischen Teiles 28 in dem Differentialtransformator zufolge der Nachgiebigkeit der Federn 124 und 126 herbeizuführen.

Der Differentialtransformator 18 ist entnehmbar an dem Gehäuse 12 vermittels von Schrauben 140 befestigt. Eine Rückenkappe 146 ist entnehmbar an dem Gehäuse 12 vermittels von Schrauben 148 befestigt. Die elektrische Verbindung zum Transformator 18 wird durch (nicht gezeigte) Drähte hergestellt, welche in einen Hohlraum 150 durch eine Öffnung 152 der hinteren Kappe 146 hindurchgehen,- Das Kabel für die Verbindungsdrähte des Differentialtransformators 18 kann an der hinteren Kappe 146 vermittels eines üblichen Kabelverbindungsteiles 154 befestigt werden. Um den äußeren

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Durchmesser des Gehäuses 12 zu verringern,sind die Steuerteile 23 und Zh in Bezug auf den Steuerteil 26 leicht versetzt ausgeführt, wie es am besten in Fig. k zu sehen ist.

Die Betätigung des Differentialtransformators 18 gemäß .der vorliegenden Erfindung kann am besten anhand des schematischen Diagrams gemäß Fig. 5 erläutert werden. Wenn Verschiebung der. Sonde 16 in Richtung der Pfeile 19 durch den " Arm 20 und die Betätigungskugel 22 auf die .Steuerteile 23, 2h und 26 übertragen wird, bewegt sich der magnetische Teil 28 nach hinten und nach vorn innerhalb des Differentialtransformators 18 in Richtung der gezeigten Pfeile 21. Der Differentialtransformator 18 weist eine primäre Wicklung 156 und ein Paar in Reihe geschaltete sekundäre Wicklungen 158 und Λ60 auf. Wenn die Sonde 16 so in Stellung gebracht wird, daß die Kante 16 b oder die Kante \6 c zur Mittellinie der Fühleinrichtung 10 tangierend angeordnet ist, wird der magnetische Teil 28 bzw. der Tauchkolben zwischen der sekundären Wicklung I58 und 160 angeordnet sein und die magnetische Kopplung zufolge des magnetischen Teiles 28 wird für beide sekundäre Wicklungen des Transformators 18 die gleiche sein. Ein demgemäß an den Ausgang dieser Wicklungen angeschlossener Differentialverstärker oder irgend eine andere (nicht gezeigte) Einrichtung kann entsprechend ein Signal auf dem NuIlpegel liefern. Wenn der magnetische Teil 28 sich in den hinteren Teil des Gehäuses 12 hineinbewegt, d. h. in Richtung auf die sekundäre Wicklung .1 58 , empfängt die Wicklung 158 ein größeres Signal als die Wicklung 160 aus dem durch die primäre Wicklung I56 zufolge der vergrößerten magnetischen Kopplung zwischen den Wicklungen 156 und 158 aufgrund des magnetischen Teiles 28 erzeugten Fluss. .Dieses Signal wird durch die Ausgangseinrichtung interpretiert als ein positives Signal bzw. ein Signal auf einem positiven Pegel, welches ein vergrößertes Ausmaß an Druck an der Probe 16 oberhalb des Nulldruckpegels kennzeichnet .

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Wenn der magnetische Teil 28 nach vorn in Richtung auf die Wicklung 160 bewegt wird, wird die Wicklung einen größeren Anteil magnetischer Kopplung als die Wicklung 158 empfangen und demgemäß wird ein Signal mit negativem Pegel oder ein verringerter Druck an der Sonde in Bezug auf den Nulldruckpegel angezeigt werden. Die mittlere Null'age des magnetischen Teiles 28 zwischen den Wicklungen 158 und 160 ist im wesentlichen dann hergestellt, wenn die Sonde 16 sich in einer Lage befindet, in welcher entweder die Kante 16 b ungefähr mit der MittelLinie der Fühleinrichtung 10 tangiert, oder die Kante 16 c ist ungefähr zur Mittellinie der Fühleinrichtung 10 tangentkeil angeordnet. Die vertikalen Stutzen 104, 114 sind einstellbar, um die richtige Last zu erhalten und das Anordnen der Probe 16 herbeizuführen, wenn sich der magnetische Teil 28 in der Nullage oder in der nominellen Ruhelage befindet.

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Claims

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Patentansprüche

/ 1.) Fühleinrichtung zum Fühlen von Oberflächenveränderungen eines Arbeitsstücks, bestehend aus einer Sonde, die verschiebbar in einer Richtung in einer Ebene von einem Ruhepunkt aus oder in der entgegengesetzten Richtung zur ersten Richtung in der Ebene von dem Ruhepunkt aus ausgebildet ist, und bestehend aus einer Ausgangsfrichtung (18), die auf die Sonde (16) zur Erzeugung eines Ausgangs anspricht, der das Ausmaß der Verschiebung der Sonde (16) unabhängig von der Richtung der Verschiebung in der Ebene anzeigt.
2. Fühleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

θ n
ein Gehäuse (12), ein/ Sondenstützteil (14) zum Haltern der Sonde (16), eine Steuereinrichtung (23, 24, 26, 28), ein/Übertragungsteil (20), der auf die Verschiebungen der Sonde (16) zur Umwandlung der Verschiebungen in entsprechende Verschiebungen der Steuereinrichtung anspricht und durch eine Einrichtung zum νerschwenkbaren Haltern (70 - 88) des Übertragungsteiles (20) in dem Gehäuse (12), wobei die Ausgangseinrichtung (18) die Ausgangsanzeigen im Ansprechen auf die Verschiebungen der Steuereinrichtung erzeugt.
3. Fühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangseinrichtung einen Differentialtranformator (18) mit einer primären Wicklung und einem Baar sekundärer Wicklungen (156, 158, I60) aufweist, welche in Reihe geschaltet sind, und daß die Steuereinrichtung -einen magnetischen Teil (28) aufweist, der wahlweise in Bezug auf die sekundären Wicklungen (158, I60) positionierbar ist.

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4. Fühleinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Begrenzungsanschläge (90 - 96) zur Begrenzung der Verschiebung des Übertragungsteiles (20) in Übereinstimmung mit einer maximalen erwünschten Verschiebung der Sonde (16) von dem Ruhepunkt.
5. Fühleinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung (50 - 56) zum nachgiebigen Vorspannen des Übertragungsteiles (20) und des Sondenstützteiles (14) zueinander.
6. Fühleinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Gehäuse (12) mit einem offenen Ende aufweist, der Übertragungsteil (20) eine Ausnehmung in sich aufweist, welche dem offenen Ende des Gehäuses (12) benachbart angeordnet ist, und daß der Sondenstützteil (14) einen Vorsprung (62) an sich aufweist, der mit der Ausnehmung (60), wenn die Sonde (i6) sich an ihrem Ruhepunkt befindet, in Übereinstimmung angeordnet ist.

7· Fühleinrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine Spulenfeder (50) ist, welche ein erstes und ein zweites Ende (48, 54) aufweist, und daß der Sondenstützteil (14) eine erste Federhalterungseinrichtung (46, 52) zur Aufnahme des ersten Endes (48) der Feder (50) aufweist und daß der Übertragungsteil (20) eine zweite Federhalterungseinrichtung (56) zur Aufnahme des zweiten Endes (54) der Feder aufweist.

8. Fühleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Federhalterungseinrichtung (46, 52) mit dem Sondenstützteil (14) gewindemäßig im Eingriff angeordnet ist, wobei die Spannung der Feder (50) durch Drehung des Sondenstützteiles (14) relativ zur ersten Federhalterungseinrichtung (46) einstellbar ist.

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9. Fühleinrichtung zum Abfühlen -von Oberflächenveränderungen eines Arbeitsstücks, bestehend aus einem Gehäuse (12), einer Sonde (16), die von einem Ruhepunkt aus verschiebbar ausgebildet ist, einem Sondenstützteil (14) zum Haltern der Sonde (16), einer Steuereinrichtung (23, 24, 26, 28), einem Übertragungsteil (20), der auf die Verschiebung zur Umwandlung der Verschiebung in eine entsprechende Verschiebung der Steuereinrichtung (28) anspricht, einer Einrichtung-zum schwenkbaren Haltern (70 - 88) des Übertragungsteiles (20) in dem Gehäuse (12), einer Ausgangseinrichtung (18), die auf die Verschiebung der Steuereinrichtung (28) zur Erzeugung einer Ausgangsanzeige des Ausmaßes der Verschiebung der Sonde (16) von dem Ruhepunkt aus anspricht, und bestehend aus einer Einrichtung zum nachgiebigen Vorspannen (46, 50, 52, 56) des Übertragungsteiles (20) und des Sondenstützteiles (14) miteinander.

10. Fühleinrichtung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch

Begrenzungsanschläge (90,92, 94, 96) zur Begrenzung der Bewegung des Übertragungsteiles (20) in Übereinstimmung mit einer maximal erwünschten Verschiebung der Sonde (16) von ihrem Ruhepunkt aus.

11. Fühleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Gehäuse (i2) mit einem offenen Ende aufweist, der Übertragungsteil (20) eine Ausnehmung (60) in sich aufweist, welche in der Nähe des offenen Endes des Gehäuses (12) angeordnet ist, und daß der Sondenstützteil (14) einen Vorsprung (62) in sich aufweist, welcher mit der Ausnehmung (60), wenn die Sonde (16) sich an ihrem Ruhepunkt befindet, in Übereinstimmung bzw. Eingriff angeordnet ist.

12. Fühleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangseinrichtung einen Differentialtransformator (18) aufweist, der eine primäre und ein Paar sekundäre

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Wicklungen (156, 158, I60) aufweist, wobei die sekundären Wicklungen in Reihe geschaltet sind, und daß die Steuereinrichtung einen magnetischen Teil (28) aufweist, welcher in Bezug auf die sekundären Wicklungen (158, 160) wahlweise positionierbar ist.

13· Fühleinrichtung nach Anspruch 9» dadr)uch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine gewickelte Feder (50) aufweist, die ein erstes (48) und ein zweites (54) Ende aufweist, und dass der Sondenstützteil (i4) eine erste Federhalterungseinrichtung (46, 52) zur Aufnahme des ersten Endes (58) der Feder (50) und daß der Übertragungsteil (20) eine zweite Federhalterungseinrichtung (56) zur Aufnahme des zweiten Endes (54) der Feder (50) aufweist .

14. Fühleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Federhalterungseinrichtung (46) mit dem Probenstützteil (14) in gewindemäßigem Eingriff angeordnet ist und daß die Spannung der gewickelten Feder (50) durch Drehung des Sondenstützteiles (14) relativ zur ersten Federhalterungseinrichtung (46) einstellbar ist. ·

15· Fühleinrichtung zum Abfühlen von Oberflächenveränderungen eines Arbeitsstücks, bestehend aus einem Gehäuse (1O) mit einem offenen Ende, einer Sonde (16), die längs einer Linie verschiebbar ausgebildet ist, welche in einer Ebene von einem Ruhepunkt liegt, an welchem die Sonde (16) ruht, wenn sie nicht verschoben ist, einer Steuereinrichtung (23, 24, 26, 28), einem Übertragungsteil (20), der einen länglichen Arm mit einem offenen Ende aufweist, der in der Nähe des offenen Endes des Gehäuses (12) angeordnet ist, und weiterhin ein inneres Ende aufweist, welches einem Teil der Steuereinrichtung (23, 24, 26_s 28) benachbart angeordnet ist, einem Sondenstützteil (.14) zum Haltern der Sonde (16) gegen das äußere Ende des länglichen Armes während des Arbeitens der Einrichtung, wobei das innere Ende des länglichen Armes

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eine Betätigungseinrichtung (22) zum Umwandeln der Verschiebung des länglichen Arms in entsprechende Verschiebung des Steuerteiles (28) aufweist, einer Einrichtung (70 - 88) zum schwenkbaren Haltern des Armes in dem Gehäuse (12), so daß der Arm in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Sonde (16) aus dem Ruhepunkt heraus verschiebbar ist, einer Ausgangseinrichtung (18), die auf die Verschiebung des Steuerteiles (28) zur Erzeugung einer Ausgangsanzeige des Ausmaßes der Verschiebung der Sonde (16) aus dem Ruhepunkt heraus und eine Begrenzungsanschlageinrichtung (90, 92, 9^i 96) aufweist, die wenigstens einen ersten Gewindeteil und einen zweiten Gewindeteil (84, 86) aufweist, wobei der erste Gewindeteil (8k) im Gewindeeingriff mit dem Gehäuse (12) benachbart dem offenen Ende des Gehäuses angeordnet ist, um sich gegen den ersten Teil des länglichen Armes zu erstrecken, wenn die Sonde (i6) in einer gegebenen Richtung verschoben ist, und wobei der zweite Gewindeteil (86) in Gewindeeingriff mit dem Gehäuse an einem vom offenen Ende des Gehäuses angeordneten Punkt in Richtung auf das Innere des Gehäuses angeordnet ist, um sich gegen einen zweiten Teil des länglichen Armes zu erstrecken, wenn die Sonde (16) in der gegebenen Richtung verschoben ist, wobei der erste und der zweite Gewindeteil im wesentlichen in der Verschiebungsebene der Sonde (i6) angeordnet sind und voneinander um einen Abschnitt des länglichen Armes getrennt angeordnet sind.

16. Fühleinrichtung nach Anspruch I5» dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung einen Differentialtransformator ("18) aufweist, der eine primäre Wicklung (156) und ein Paar sekundärer Wicklungen (158, I60) aufweist, die in Reihe geschaltet sind, und daß die Steuereinrichtung

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einen magnetischen Teil aufweist, welcher in bezug auf die sekundären ¥icklungen veränderlich einstellbar ist.

17· Fühleinrichtung nach Anspruch 15t gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung zum nachgiebigen Verspannen des Übertragungsteiles (20) zusammen mit dem Sondenstützteil (14) .'

18.Fühleinrichtung nach Anspruch 17_f dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Gehäuse (12) mit einem offenen Ende aufweist, der Übertragungsteil (2θ) eine Ausnehmung (60) in sich aufweist, welche dem offenen Ende des Gehäuses (12) benachbart angeordnet ist, und daß der Sondenstützteil (14) einen Vorsprung (62) an sich aufweist, der mit der Ausnehmung (6o) im Eingriff bzw. in Ausrichtung angeordnet ist, wenn sich die Sonde (16) in ihrer Ruhelage befindet.

19· Fühleinrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, ' daß die Vorspanneinrichtung eine gewickelte Feder (50) mit einem ersten (48) und einem zweiten Ende (54) aufweist und daß der Sondenstützteil (14)eine erste Federhalterungseinrichtung (46, 52) zur Aufnahme des ersten Endes (48) der Feder (50) und der Übertragungsteil (20) eine zweite Federhalterungseinrichtung (56) zur Aufnahme des zweiten Endes (54) der Feder (50) aufweisen.

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20. Fühleinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Federhalterungseinrichtung (46, 52) mit dem Sondenstützteil (14) in Gewindeeingriff angeordnet ist, wobei die Spannung der gewickelten Feder (50) durch Drehung ' des Sondenstützteiles (14) relativ zur ersten Federhalterungseinrichtung (46) einstellbar ist.

2.1 . Fühleinrichtung zum Abfühlen von Oberflächenveränderungen eines Arbeitsstücks, bestehend aus einer Sonde, die in · einer Richtung in einer Ebene von einem Ruhepunkt aus oder in der entgegengesetzten Richtung zur erstgenannten Richtung in der Ebene von dem Ruhepunkt aus verschiebbar ausgebildet ist, aus einer Ausgangseinrichtung (18), die auf die Sonde (16) anspricht und eine erste Steuereinrichtung (24), die auf Verschiebungen der Sonde (16) in der einen Richtung von dem Ruhepunkt aus und eine zweite Steuereinrichtung (24) aufweist, die auf Verschiebungen der Sonde (16) in der entgegengesetzten Richtung von dem Ruhe-, punkt aus anspricht, und bestehend aus einer Signaleinrichtung (18), die auf beide, die erste und die zweite Steuereinrichtung (24,23) zur Erzeugung eines Ausgangssignals anspricht, welches für das Ausmaß der Verschiebung der Sonde (16) unabhängig von der Richtung der Verschiebung in der Ebene kennzeichnend ist.

22. Fühleinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Gehäuse(12) mit einem offenen Ende aufweist, ein Übertragungsteil (20) einen länglichen Arm mit einem äußeren Ende aufweist, welches zum offenen Ende des Gehäuses (12) benachbart angeordnet ist und weiter ein''inneren Endteil aufweist, welcher einem Teil der ersten Steuereinrichtung (23) und einem Teil der zweiten Steuereinrichtung (24) benachbart angeordnet ist, daß ein Sondenstützteil (14) zum Haltern der Sonde (16) gegen das äußere Ende des länglichen Armes während des Arbeitens der Fühleinrichtung angeordnet ist, das innere Ende des länglichen Armes einen-Betätigungsteil zum

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Umwandeln der Verschiebung des Armes in eine entsprechende Verschiebung der ersten oder der zweiten Steuereinrichtung (24, 23) aufweist, eine Einrichtung zum schwenkbaren Haltern des Armes in dem Gehäuse (12), so daß der Arm in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Sonde (16) aus ihrem Ruhepunkt heraus, vorgesehen ist, eine erste, zweite und dritte nachgiebige bzw. federnde Einrichtung (108,118, 124, 126) vorgesehen ist, die Steuereinrichtung einen ersten und einen zweiten Steuerteil (23» 24) aufweist, welche in Bezug auf das Gehäuse (12) durch die erste und die zweite nachgiebige bzw. federnde Einrichtung (IO8, 118) in Nennstellungen gehaltert sind, an welchen der erste und der zweite Steuerteil (24, 23) ruhen, wenn die Sonde (i6) sich in ihrem Ruhepunkt befindet, der erste und der zweite Steuerteil (24,23) jeweils an sich erste und zweite vorstehende Teile (104, I06, 114, II6) aufweisen, der erste Steuerteil (24) aus seiner Nennlage durch den Eingriff der Betätigungseinrichtung (22) verschiebbar ist, der erste vorstehende Teil (104) des ersten Steuerteils (24) verschiebbar ist, wenn die Sonde (16) aus ihrer Ruhelage in der ersten Richtung in der Ebene verschoben wird, der zweite Steuerteil (23) aus seiner Nennlage durch den Eingriff des Antriebs bzw. Betätigungsteiles (22) verschiebbar ist, der zugeordnete erste vorstehende Teil (114) des zweiten Steuerteiles (23) verschiebbar ist, wenn die Sonde (16) aus ihrer Ruhelage in der entgegengesetzten Richtung der erstgenannten Richtung in der Ebene verschoben wird, die Steuereinrichtung weiterhin einen dritten Steuerteil (26) aufweist, der in Bezug auf das Gehäuse durch die dritte federnde Einrichtung (124, 126) in einer Nennlage gehalten ist, an welcher der dritte Steuerteil (26) ruht₈ wenn die Sonde (16) sich in ihrer Ruhelage befindet, der dritte Steuerte!! (26) einen ersten Abschnitt (26 a), der mit dem zweiten vorstehenden Teil (106) des ersten Steuerteiles (24) im Eingriff ist,

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wenn der erste Steuerteil (24) aus seiner Nennlage heraus bewegt wird und einen zweiten Abschnitt (26 b) aufweist·, der mit dem zweiten vorstehenden Teil (116) des zweiten Steuerteiles (23) im Eingriff ist, wenn der zweite Steuerteil (23) aus seiner Nennlage verschoben wird, und daß der dritte Steuerteil (26) aus seiner Nennlage in vorher festgelegter Art und Weise um ein Ausmaß verschiebbar ausgebildet ist, welches;in Bezug auf die Verschiebung entweder des ersten oder des zweiten Steuerteils (24, 23) im Verhältnis steht.

23. Fühleinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Steuerteil (26) allgemein U-Form aufweist und ein Paar Schenkel (26 a, 2.6 b) aufweist, die erste und die zweite federnde bzw. nachgiebige Einrichtung (108, 11S-) einen ersten und einen zweiten allgemein flachen länglichen Streifen aus Federmaterial aufweisen, welche erste und zweite Enden haben, die längs der Längs- - achse der Streifen angeordnet sind, daß das erste Ende des ersten und des zweiten Streifens (IO8, 118) an dem Gehäuse verbunden sind, das zweite Ende des ersten Streifens (IO8) mit dem ersten Steuerteil (24) fest verbunden ist, das zweite Ende des zweiten Streifens (II8) mit dem !zweiten Steuer teil (23) zwecks nachgiebiger Halterung des ersten und des zweiten Steuerteils (24, 23) in Bezug.auf das Gehäuse (1O) verbunden ist, die dritte federnde oder nachgiebige Einrichtung einen dritten und einen vierten allgemein flachen und länglichen Streifen (124, 126) aus Federmetall aufweist, wobei diese Streifen jeweils erste und zweite Enden aufweisen, die längs der Längsachse der Streifen angeordnet sind, wobei das erste Ende des dritten und des vierten Streifens (124, 126) mit dem Gehäuse (i2)fest verbunden sind und die zweiten Enden des dritten und des vierten Streifens jeweils mit einem der Schenkel (26 a, 26 b) des U-förmigen Steuerteils (26) fest verbunden sind, um eine nachgiebige

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Halterung des U-förmigen Steuerteiles (26) in bezug auf das Gehäuse (10) zu schaffen.

Zh. Fühleinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung einen Differentialtransformator (18) mit einer primären Wicklung (-I56) und einem Paar in Reihe geschalteter sekundärer Wicklungen (158, 160) aufweist und daß die Steuereinrichtung einen dritten Steuerteil (26) und einen magnetischen Teil (28) aufweist, der in bezug auf die sekundären Wicklungen (158, I60) durch Verschiebung des dritten Steuerteils (26) aus seiner Nennlage im Ansprechen auf die Verschiebung der Sonde (16) aus ihrer Ruhelage heraus wahlweise positionierbar ist.

25. Fühleinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung einen Differentialtransformator 08) aufweist, der eine primäre Wicklung (156) und ein Paar in Reihe geschalteter sekundärer Wick- » lungen (158, I60) aufweist, und daß die Steuereinrichtung einen magnetischen Teil (28) aufweist, der in Bezug auf die sekundären Wicklungen (158, I60) durch Verschiebung des dritten Steuerteils (26) aus seiner Nennlage heraus im Ansprechen auf die Verschiebung der Sonde (16) aus ihrem Ruhepunkt heraus wahlweise positionierbar ist.

2.6. Fühleinrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Begrenzungsanschlageinrichtung (90, 92, 94, 96) zum Begrenzen der Verschiebung des Übertragungsteiles (20) im Ansprechen auf ein Maximum erwünschter Bewegung der Sonde (16) aus ihrer Ruhelage heraus.

27. Fühleinrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung (50) zum nachgiebigen Vorspannen des Übertragungsteiles (20) zusammen mit dem Sondenstützteil (i4).

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28. Fühleinrichtung nach Anspruch27, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Gehäuse (12) mit einem
offenen Ende aufweist, daß der Übertragungsteil (20)
in sich eine Ausnehmung (6o) aufweist, die in der
Nähe des offenen Endes des Gehäuses (12.) angeordnet
ist, und daß der Sondenstützteil (14) einen Vorsprung (62.) an sich aufweist, der mit der Ausnehmung
(6o) in Übereinstimmung bzw. Eingriff angeordnet ist, wenn die Sonde (16) sich an ihrem Ruhepunkt befindet.

29· Fühleinrichtung nach Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine gewickelte Feder (5O) mit einem ersten und einem zweiten Ende (48, 5*0 aufweist, und daß der Sondenstützteil (14) eine erste
Federhalterungseinrichtung (46, 52) zur Aufnahme des
ersten Endes (48) der Feder (50) und der Übertragungsteil (20) eine zweite Federhalterungseinrichtung (56) zur Aufnahme des zweiten Endes (54) der Feder (50) auf-' weist. .

30. Fühleinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Federhalterungseinrichtung (46) mit dem Sondenstützteil (14) im Gewindeeingriff angeordnet ist und daß die Spannung der gewickelten Feder (50) durch Drehung des Sondenstützteiles (14) relativ zur ersten Federhalterungseinrichtung (46) einstellbar ist-.·

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