DE2817981B2

DE2817981B2 - Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers

Info

Publication number: DE2817981B2
Application number: DE2817981A
Authority: DE
Inventors: Joergen Gentofte Jensen (Daenemark)
Original assignee: Bruel and Kjaer AS
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer AS
Priority date: 1977-04-26
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1980-01-24
Also published as: FR2389113B3; DE2817981A1; JPS541075A; DK139793B; FR2389113A1; GB1575784A; DK139793C; DK181477A; DE2817981C3; JPS5920104B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers mit den bekannten Merkmalen gemäß a bis e im Oberbegriff des Patentanspruches.

Meßumformer dieser Art werden beispielsweise in Geräten zur Messung von Beschleunigungen verwendet, da sie einige technische attraktive Merkmale haben, insbesondere einen niedrigen Temperatur-Koeffizienten und eine geringe Ansprechempfindlichkeit quer zur Meßrichtung. Die Herstellung solcher Meßumformer, insbesondere bei relativ kleinen Meßköpfen, ist aber aufwendig, weil dabei eine Vielzahl maschinell hergestellter Einzelteile manuell zusammengesetzt werden müssen.

Die Erfindung steht vor der Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung der oben erörterten bekannten Meßköpfe anzugeben, das die Produktionskosten erheblich senkt. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches im einzelnen angeführten Verfahrensschritte f bis i.

Beim Arbeiten nach der Erfindung hat sich gezeigt, daß entsprechend hergestellte Meßumformer bzw. Meßköpfe dieselben vorteilhaften Eigenschaften haben wie die auf bekannte Weise hergestellten Meßköpfe, wodurch erkennbar ist, daß mit dem erfin-

dungsgemäßen Herstellungsverfahren keine Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 perspektivisch und teilweise nach Art einer Explosionszeichnung einen Meßumformer der in Frage stehenden Art, und

Fig. 2 in Einzeldarstellungen A bis H das Vorgehen beim Herstellungsverfahren in einzelnen Schritten.

In Fig. 1 ist mit 1 die Basis oder Grundplatte des Meßkopfes dargestellt; sie ist einstückig mit einem Zapfen 2 ausgebildet. Ein auf Scherung ansprechendes piezoelektrisches Element 3 ist zwischen einer Seitenfläche des Zapfens 2 und einer tragen Masse 4 angeordnet. Da erkennbar drei solche piezoelektrische Elemente 3 und entsprechend drei träge Massen 4 um 120° zueinander verdreht angeordnet sind, kann man die ganze Anordnung durch einen Federring 5 zusammenhalten. Ein Decke! 7 wird danach auf die Grundplatte 1 gedrückt; der Deckel 7 kann einen koaxialen Stecker 6 aufweisen, der mit nicht gezeigten Fingern die entsprechenden elektrischen Kontakte mit der Feder 5 oder den trägen Massen 4 herstellt.

Bisher ist man bei der Herstellung des beschriebenen Meßkopfes wit folgt vorgegangen: Die Basis oder Grundplatte 1 mit Zapfen 2 wird aus Stangenmaterial gedreht und gefräst. Die Schulter zum Ansatz des Deckels .7 wird durch Ausdrehen hergestellt, und es wird ein hexagonales Prisma zum Einspannen aus der Grundplatte herausgefräst. Die Grundplatte wird dann von dem Stangenmaterial 8 abgestochen, wobei ein zentrischer Nippel verbleibt, der daraufhin mit einem Gewinde versehen wird. Die trägen Massen 4 werden durch Sägen, Fräsen und Schleifen aus einem zweiten, in Stangenform vorliegenden Werkstoff hergestellt. Die piezoelektrischen Elemente 3 werden vorläufig am Zapfen 2 befestigt, i".id die trägen Massen 4 werden dann vorläufig an den piezoelektrischen Elementen festgelegt. In einer geneigten Masse oder dergleichen wird dann eine Ringfeder 5 auf die vorläufig zusammengesetzte Anordnung aufgepreßt, und anschließend wird der Deckel 7, nachdem er zuvoir mit dem koaxialen Anschluß 6 versehen wurde, auf die mit der angedrehten Phase versehene Grundplatte 1 gedrückt. Erkennbar ist hier viel manuelle Arbeit notwendig, die sich insbesondere dann als schwierig und kostenerhöhend erweist, wenn für relativ hohe obere Grenzfrequenzen bestimmte und dadurch körperlich sehr kleine Meßköpfe hergestellt werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird schematisch anhand von Fig. 2 erläutert.

Auf einer automatisch arbeitenden, d. h. z. B. programmgesteuerten Drehbank mit entsprechenden Werkzeugen wird das eine Ende des Stangenmaterials 8 radial um die Dicke α abgedreht, so daß der verbleibende Stutzen gut in den Deckel 7 hinein paßt. Wie bei B und C gezeigt wird, werden Schlitze 9 axial mit radialem Abstand b von der Achse der Stange eingeschnitten. Die Tiefe dieser Einschnitte ist etwas größer als die axiale Erstreckung der piezoelektrischen Elemente 3. Bei D ist dargestellt, wie eines der piezoelektrischen Elemente 3 in den Schlitz 9 axial eingedrückt wurde. Gemäß Darstellung E wird nun eine Klemmfeder S in Form eines Ringes mit durchgehender zylindrischer Oberfläche so von links nach

rechts aufgepreßt, daß die in Fig. E rechte Ringfläche der Feder 5 etwa dieselbe axiale Stellung hat wie die nach rechts weisende Seiten- oder Endfläche des piezoelektrischen Elementes 3. Nunmehr wird gemäß Darstellung F bei c eine radiale Eindrehung vorgenommen, wobei man aus einem Vergleich zwischen den Darstellungen E und F sieht, welches Material weggenommen wird. Die so übrig bleibenden Teile 4 werden auf die je Weise zu den trägen Massen des fertigen Meßkopfes. Die trägen Massen und die piezoelektrischen Elemente werden nur durch die Ringfeder 5 an ihrer Stelle gehalten. Auf diese Weise ist der eigentliche Meßkopf erkennbar ohne jegliche zusätzliche Handarbeit bereits zusammengebaut worden. Der zuvor in hier nicht interessierender Weise hergestellte Deckel 7 wird nun gemäß Darstellung G auf das Stangenmaterial aufgeschoben. Die Kontaktfeder

10 kommt dabei mit der Ringfeder 5 in elektrische Berührung und bildet damit den Mittelzapfen des koaxialen Steckers 6, während der Außenleiter des Stekkers einstückig mit dem Deckel 7 ausgebildet ist. Nunmehr wird die Stange 8 vom hinteren Ende abgestochen, wobei ein Ansatz stehen bleibt, der dann ein Gewinde erhält, wie in Darstellung H gezeigt ist. Der Meßkopf ist damit fertiggestellt.

Selbstverständlich ist damit die Erfindung nicht auf die Herstellung eines Meßkopfes mit ausgerechnet drei piezoelektrischen Wandlerelementen beschränkt. Es ist ohne weiteres auch denkbar, eine anden: Anzahl von elektromechanischen Wandlerelementen vorzusehen, in welchem Fall sich lediglich die Zahl und die Geometrie der Schlitze ändert. EbenfaJIs ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von Wandlern mit piezoelektrischen Elementen beschränkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers, ausgehend von einem

a) in Stangenform vorliegenden Werkstoffkern, der einen Meßkopf mit einer Grundplatte oder Basis mit daran angeordnetem Zapfen bildet, wobei

b) auf den Seitenflächen des Zapfens eines oder mehrere piezoelektrische Widerstandselemente und

c) außen an diesen Widerstandselementen träge Massekörper befestigt sind, wobei

d) ein Federring koaxial um die trägen Massekörper und die Widerstandselemente und den Zapfen angeordnet sind, sowie

e) ein Deckel die Gesamtanordnung übergreifend umgibt und gleichzeitig den elektrischen AnscIJuß trägt,

gekennzeichnet durch folgende - in dieser Reihenfolge - durchzuführende Verfahrensschritte:

f) Schneiden von Schlitzen (9) parallel zur Stabachse mit radialem Abstand (b) von der Achsenmitte und mit einer Tiefe, die jeweils größer ist als die entsprechende Abmessung der Widerstandselemente (3);

g) Einführen der Widerstandselemente (3) in die Schlitze (9);

h) Aufpressen des zylindrischen Federringes (5) auf den geschlitzten Teil der Stange;
i) radiales Einschneiden ^er Stange derart, daß der Werkstoff, dt.r den Boden der Schlitze bildet, weggenommen u«J das Widerstandselement jeweils am Schlitzboden freigelegt wird.