DE2817981C3

DE2817981C3 - Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers

Info

Publication number: DE2817981C3
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: 1980-09-25
Also published as: DK181477A; FR2389113B3; FR2389113A1; DE2817981A1; DE2817981B2; GB1575784A; DK139793B; JPS541075A; JPS5920104B2; DK139793C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers mit den bekannten Merkmalen gemäß a bise 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-Koeflizienten und eine geringe Ansprechempfindlichkeit quer zur Meßrichtung. Die Herstellung solcher Meßlimformer, insbesondere bei relativ kleinen Meßköpfen, ist aber aufwendig, weil dabei eine Vielzahl maichinell hergestellter Einzelteile manuell zusammengesetzt werden müssen.

Die Erfindungsteht vorder 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 ha^ ben 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 Vorge-

hen 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 ansprechen-

des 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 trage Massen 4 um 120° zueinander verdreht angeordnet sind, kann man die ganze Anordnung durch einen Federring 5 zusammenhalten. Ein Deckel 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 wie folgt vorgegangen: Die Basis oder Grundplatte 1 mit Zapfen 2 wird aus Stangenmaterial gedreht und gefräst. Die Schulter zum Ansatz des

JO Deckels 7 wird durch Ausdrehen hergestellt, und es wird ein hexagonales Prisma zun Einspannen aus der Grundplatte herausgefräst. Die Grundplatte wird dann von dem Stangenmaterial 8 abgestochen, wobei ein zentrischer Nippel verbleibt, der daraufhin mit ei-

» nem Gewinde versehen wird. Die tragen 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, urd die tragen 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 zuvor mit dem koaxia.cn 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 rela-

-,o tiv hohe obere Grenzfrequenzen bestimmte und dadurch körperlich sehr kleine Meßköpfe hergestellt v/erden müssen.

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

',i 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.

bO Wie bei D und C ge/dgt 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

b5 piezoelektrischen Elemente 3 in den Schlitz 9 axial eingedrückt wurde. Gemäß Darstellung E wird nun eine Klemffifeder 5 in Form eines Ringes mit durchgehender zylindrischer Oberfläche so von links nach

rechts aufgepreßt, daß die in Fig. E rechte Ringflüche 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 diose Weise zu den trägen Masse» 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 S 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 Staige 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 andere Anzahl von elektromechanischen Wandlerelementen vorzusehen, in welchem Fall sich lediglich die Zahl und die Geometrie der Schlitze ändert. Ebenfalls ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von Wandlern mit piezoelektrischen Elementen beschränkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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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 tragen Massekörper und die Widerstandselemente und den Zapfen angeordnet sind, sowie

e) ein Deckel die Gesamtanordnung übergreifend umgibt und gleichzeitig den elektrischen Anschiuß 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) Aufpreisen des zylindrischen Federringes (5) auf den geschürzten T-il der Stange;

i) radiales Einschneiden der Stange derart, daß der Werkstoff, der den "öden der Schlitze bildet, weggenommen und das Widerstandselement jeweils im Schlitzboden freigelegt wird.