DE2727757A1

DE2727757A1 - Messtaster

Info

Publication number: DE2727757A1
Application number: DE19772727757
Authority: DE
Inventors: Georges Lendi
Original assignee: Tesa SARL
Current assignee: Tesa SARL
Priority date: 1976-07-15
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1978-01-19
Also published as: FR2358637B1; DE2727757C3; JPS5311052A; CH594874A5; SE7708166L; BR7704212A; GB1583504A; SE423454B; DE2727757B2; IT1116765B; FR2358637A1; IN148185B

Description

"'····■·■^s München, den 16. Juni 1977

•: I 43 70

TESA S.A. in CH-1020 Renens / Schweiz

Meßtaster

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Meßtaster mit einem Befestigungselement, das zu dessen starrer Befestigung an einem Tasterträger dient, mit einem Tastelement, das eine Meßtaste aufweist, die mit Hilfe eines elastischen Organes gegen einen zu messenden Gegenstand andrückbar ist, mit mindestens einem Element zum Führen der Relativverschiebungen zv/ischen dem Befestigungs- und dem Tastelement, sowie rnit einem Meßwertübertrager, der die genannten Relativverschiebungen dieser beiden Elemente in Messignale überträgt, die proportional zu den Lagenunterschieden auf der Wirkungslinke des Tasters sind.

Es sind bereits Meßtaster bekannt, die auf Trägern, wie Gabel, V-Stützen, Pfeiler, Montagechassis für die verschiedensten Messungen, angeordnet sind. Dfese Meßtaster v/erden unmittelbar zur Messung und Prüfung der Dicke oder des Durchmessers von Präzisionsgegenständen, sowie für die Prüfung ihrer Ebene oder der Regelmäßigkeit ihrer Dicke verwendet.

Die Präzision und die geringe Breitenbeanspruchung der MeP-tasten dieses Typs, insbesondere von modernen, elektronischen Meßtasten, machen diese insbesondere geeignet für die verschiedensten Messungen, welche an Werkstücken kleiner Abmessungen ausgeführt werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der freie Raum für die Messung verhältnismäßig beschränkt ist, wie beispielsweise bei der Messung eines Werkstückes v/ährend dessen Herstellung auf einer Werkzeugmaschine.

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Allerdings bewirkt die Längenausdehnung dieser Meßtaster, bei denen das Befestigungs- und das Tastelement hintereinander auf der Aktionslinie des Tasters angeordnet sind, daß diese Taster nicht unmittelbar für Innenmessungen, wie beispielsweise die Messung des Innendurchmessers von Bohrungen und Sacklöcher, Verwendung finden können, dies insbesondere wenn dieser Durchmesser Heiner ist als die Länoe des Tasters.

Für diese Innenmessungen müssen Lehren verwendet werden, bei denen die radiale Verschiebung der Meßtasten in eine axiale, proportionale und meßbare Verschiebung umgewanddt wird, wie dies beispielsweise bei der Verwendung von Lehren mit einem schrägen Konus oder mit schrägen Tasten der Fall ist.

Die bekannten Meßtaster der vorbeschriebenen Art können also nicht zugleich für Innen- und Außenmessungen Verwendung finden.

Die Erfindung bezweckt die Behebung dieses Nachteiles. Hierzu ist der Meßtaster erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungs- und das Tastelement parallel zu der Wirkungslinie des Tasters und im wesentlichen in der gleichen Ebene und auf dieser Wirkungslinie einander zugekehrt angeordnet sind und daß diese beiden Elemente je auf ihrem freien Umfang identische Befestigungsorgane aufweisen, die sowohl zum Verbinden mit einem Träger des Tasters als auch mit einer Meßtaste oder mit einem identischen Taster ausgebildet sind, derart, daß jedes dieser Elemente ohne Unterschied als Tast- oder als Befestigungselement verwendbar ist und daß die Tastrichtung durch einfache Umkehri
umkehrbar ist.

einfacheUmkehrung des Tasters um 180° auf seiner Wirkungslinie

Somit kann jedes dieser beiden Elemente unabhängig als Tastoder als Befestigungselement verwendet werden und die Bewegungsrichtung des Meßtasters wird somit durch einfaches Verschwenken um 180° auf der Wirkunqslinie umgekehrt.

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Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht das Prinzip des erfindungsgemäßen Meßtasters im Vergleich zu einem konventionellen Meßtaster. In dieser Zeichnung sind schematisch verschiedene Ausführungen beispielsweise wiedergegeben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines konventionellen Meßtasters,

Fig. 2 ein Prinzipschema,

Fig. 3 und 4 eine schematische Längsansicht eines erfindungsgemäßen Meßtasters,

Fig. 5, 7 u. 9 Längsschnitte durch Montagevarianten für die Außenmessung und

Fig. 6,8 u.IO Längsschnitte durch Montagevarianten für die Innenmessung.*

Der in der Fig. 1 dargestellte, an sich bekannte elektronische Meßtaster weist auf einer gleichen Längsachse montiert ein Befestigungselement 1 in Form eines zylindrischen Rohres auf, das zum starren Befestigen an einen Tasterträger bestimmt ist, der hier durch eine schraffierte Zone 2 schematisch gezeigt ist, sowie ein Tastelement 3 in Form einer zylindrischen Stange, die mit einer Taste 4 versehen ist.

Das Tastelement 3 ist im Befestigungselement 1 längsverschiebbar angeordnet, dies unter Zwischenschaltung eines Führungselementes, im vorliegenden Fall eines Kugellagers 5, das eine minimale mechanische Reibung gev/ährleistet.

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Ein als Druckfeder 6 ausgebildetes elastisches Organ, ist konzentrisch auf einem Tastelement 3 zwischen der Taste 4 und dem Ende des Befestigungselementes 1 angeordnet. Diese Druckfeder 6 dient zum Andrücken der Meßtaste 4 auf den zu messenden Gegenstand und ist derart konzipiert, daß sie den gewünschten Tastdruck erzeugt. Bei verschiedenen Meßtasten wird dieser Tastdruck mit Hilfe elastischer Membrane erzielt, zwischen denen das Tastelement 3 am Befestigungselement 1 aufgehängt ist. Ein als Staubschutz dienender Balg 7 ist als Brücke zwischen dem Befestigungselement 1 und dem Tastelement 3 befestigt.

Die relativen Verschiebungen zwischen dem Befestigungselement und dem Tastelement 3 werden in Messignale umgewandelt, welche proportional zu den Lagenunterschieden auf der Aktionslinie des Meßtasters sind. Diese Umwandlung wird mittels eines Meßwertübertragers vorgenommen, der nach dem Induktionsprinzip arbeitet und zwei Teilspulen 8 und 9 aufweist, die zur Meßbrücke gehören und starr im -Befestigungselement 1 angebracht sind, dessen Induktivität durch Verschiebung eines Ferritkernes 10 verändert wird, welcher Kern starr mit dem Ende des Tastelementes 3 verbunden ist. Eine elektrische Leitung 11 verbindet diese Meßbrücke mit einer nicht dargestellten, an sich bekannten Auswertschaltung, in welcher die SDannungsunterschiede zwischen den beiden Spulen 8 und 9 verstärkt und einem Anzeigegerät übermittelt werden. Das Funktionsschema dieses an sich bekannten Meßtasters ist in der Fig. 2 dargestellt, aus welcher hervorgeht, daß bei einem solchen Meßtaster das durch das weiße Rechteck schematisch dargestellte Befestigungselement und das durch das schraffierte Rechteck dargestellte Tasterelement 3 hintereinander auf der gleichen Wirkungslinie X des Tasters, welche durch die Taste verläuft, angeordnet sind.

In dieser Fig. 2 1st die durch den Schub des elastischen Organs (Fig. 1) gegebene Tastrichtung durch den mit vollem Strich eingetragenen Pfeil F dargestellt, während die Reaktion dieses

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Schubes auf den Träger 2 des Tasters, welche vom Befestigungselement 1 übertragen wird, durch den gestrichelten Pfeil f dargestellt ist.

Das Funktionsschema des in Fig. 3 veranschaulichten, erfindungsgemäßen Meßtasters unterscheidet sich von dem in der Fig. 2 dargestellten bekannten Taster dadurch, daß das Befestigungselement 1 und das Tasterelement 3 nicht hintereinander auf der Aktionslinie X des Tasters aufgebaut sind. Im Gegenteil, sie sind parallel zu dieser Linie und im wesentlichen in der gleichen Ebene und einander zugekehrt in Bezug auf eine imaginäre Linie Y, die parallel zu der Wirkungslinie X des Tasters verläuft, angeordnet. Die genannte Wirkungslinie X ist in dieser Figur nicht dargestellt worden, in welcher die Meßtaste, durch die sie verläuft, auch nicht dargestellt ist. Diese Meßtaste kann irgendwelche, gewünschte Stellung um den Meßtaster herum einnehmen, wie dies nachfolgend noch umschrieben wird.

Die beiden Elemente 1 und 3 .des Meßtasters, welche einander ähnlich oder voneinander verschieden sein können, sind auf ihrem freien Umfang mit identischen Befestigungsorganen 13 versehen, welche mit irgendwelchen Mitteln mit einem Tastenträger oder mit einer Meßtaste verbunden sein können. Das hier schematisch dargestellte Befestigungsorgan 13 ist als schwalbenschwanzförmiger Schieber ausgebildet.

Derart aufgebaut, kann jedes Element 1 und 3 des Tasters unabhängig als Befestigungs- oder als Tasterelement Verwendung finden, dies durch einfache Verschwenkung des Tasters um 180 um eine fiktive Linie Y, die parallel zu seiner Wirkungslinie verläuft. Diese einfache Verschwenkung bewirkt eine Umkehrung der Tastrichtung, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist.

In Bezug auf den Träger 2 geht aus dieser Fig. 4 hervor, daß das Tastelement, das bei der freien Tastbewegung in Richtunq des Pfeiles F wirkt, hier unbeweglich ist und daß jetzt das Befestigungselement 1 in der neuen freien, umgekehrten Lage

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eine Abtastbewegung ausführen kann, die entgegengesetzt in der Richtung des Pfeiles f verläuft.

Im Beispiel der Figur 3 ist die Meßtaste an dem Tastelement 3 befestigt, v/Shrend im Falle der Figur 4 die Meßtaste an dem als Tastelement wirkenden Befestigungselement 1 angebracht ist.

Die Lage der Meßtaste auf einem der Elemente 1 oder 3 wird in jedem Fall speziell festgelegt und tenn sowohl in der fiktiven Linie Y liegen, als auch in einem Abstand angeordnet oder aber seitlich von dieser versetzt sein, wie dies in den nachfolgend bezeichneten Figuren veranschaulicht ist.

Die Verbindung zwischen dem Befestigungselement und dem nicht dargestellten Tastelement kann beliebig gewählt werden und wird mindestens ein Organ zur Führung der Relativbewegung auf v/eisen, beispielsweise eine Lamellenfeder, einen Kugelschieber oder ineinandergreifende Dorne und Hülsen. Der Meßwertübertrager kann ebenfalls beliebig ausgebildet sein, und als elektronischer, mechanischer, pneumatischer oder optischer übertrager wirken. Dieser Übertrager kann entweder im Taster eingebaut oder unabhängig von diesem mit den beiden Elementen des Tasters verbunden sein. Das elastische Organ, welches den Tastdruck oder die Meßkraft erzeugt, kann unmittelbar mit den beiden Tastelementen verbunden sein, oder es kann durch dasjenige des Meßwertübertragers ersetzt werden, welcher übertrager einstellbar ausgebildet sein kann.

Diese Doppelfunktion der Umkehrung der. Elemente und der Abtastrichtung ermöglicht die Verwendung des Meßtasters sowohl für Innen- als auch Außenmessungen; dieser Vorteil ist in den Figuren 5 bis IO veranschaulicht.

In der Fig. 5 ist der Taster mit zwei Meßtastern versehen, wobei eine Taste 14 auf dem Element 3 und eine andere Taste 15 auf dem Element 1 befestigt ist, letztere Taste 15 ist derart ausgebildet, daß sie auf der Wirkungslinie X des Tasters wirken

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kann, welche Linie durch die andere Taste 14 verläuft und parallel zu der fiktiven Linie Y liegt, von der vorstehend die Rede war. Die Aktionsrichtung der Tastbewegung jedes Elementes ist dieselbe, wie sie durch die Pfeile F und f in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Aus diesen Figuren geht hervor, daß der Meßtaster für Außenmessungen auf Werkstücken eingesetzt wird, wobei die beiden Tasten 14 und 15 zueinander gezogen werden.

Die Fig. 6 zeigt den gleichen Aufbau, jedoch nach^rfolgter Um·- kehrung, wobei die Taste 14 auf dem Element 1 und die Taste auf dem Element 3 angeordnet ist, so daß mit demselben Taster Innenmessungen an den Werkstücken 17 durchführbar sind, wobei die beiden Tasten 14 und 15 zu diesem Zweck voneinander qespreizt sind.

Der Aufbau dieses Tasters mit zwei Tasten ist vorteilhaft für die Messung in situ von kleinen Werkstücken, beispielsweise während deren Herstellung. ·

Für größere Werkstücke kann der gleiche Effekt erzielt werden, wenn der Taster auf einem Träger des, eine feste Taste 19 aufweisenden Tasters 18 befestigt wird, wie dies in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, oder aber auf einem Träger, der einen Anschlag für den zu messenden Gegenstand aufweist.

Zwecks Innen- und Außenmessungen können gemäß Fig. 9 und 10 zwei Taster (1-3 bzw. I¹ - 3¹) angeordnet sein, welche einander gegenüberliegen und in umgekehrten Lagen auf einem gemeinsamen Träger 20 befestigt sind, wie dies in den Figuren 9 und 10 dargestellt ist. Diese Ausbildung ergibt den zusätzlichen Vorteil, daß der totale effektive Meßweg verdoppelt wird.

Schlußendlich können zwei aneinander befestigte Taster vorgesehen sein, deren Wirkungslinie allerdings um 90° in Bezug auf diese versetzt ist, derart, daß Messungen gemäß zwei Koordinaten erzielbar sind.

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Claims

München, uen id. ounx xs/7

TESA S.A. in CH-102O Renens / Schweiz

Patentanspruch

Meßtaster mit einem Befestigungselement, das zu dessen starrer Befestigung an einem Tasterträger dient, mit einem Tastelement, das eine Meßtaste auf v/eist, die mit Hilfe eines elastischen Organes gegen einen zu messenden Gegenband andrückbar ist, mit mindestens einem Element zum Führen der Relativverschiebungen zwischen dem Befestigungs- und dem Tastelement sowie mit einem Meßwertüberüager, der die genannten Relativverschiebungen dieser beiden Elemente in Messignale überträgt, die proportional zu den Lageunterschieden auf der Wirkungslinie des Tasters sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (1) und das Tastelement (3) parallel zu der Wirkungslinie (X-X)des Tasters und im wesentlichen in der gleichen Ebene und auf dieser Wirkungslinie einander zugekehrt angeordnet sind und daß diese beiden Elemente je auf ihrem freien Umfang identische Befestigungsorgane (13) aufweisen, die sowohl zum Verbinden mit einem Träger (2) des Tasters als auch mit einer Meßtaste (14) oder mit einem identischen Taster ausgebildet sind, derart, daß jedes dieser Elemente ohne Unterschied als Tast- oder als Befestigungselement verwendbar ist und daß die Tastrichtung durch einfache Umkehrung des Tasters um 180° auf seiner Wirkungslinie umkehrbar ist.

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