DE2845847A1

DE2845847A1 - Beruehrungs-sonde

Info

Publication number: DE2845847A1
Application number: DE19782845847
Authority: DE
Inventors: David Roberts Mcmurtry
Original assignee: Renishaw Electrical Ltd
Current assignee: Renishaw Electrical Ltd
Priority date: 1977-10-22
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1979-06-28
Also published as: IT7828980A0; IT1159947B; JPS5478164A; FR2406835A1; FR2406835B3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Berührungs-Sonde mit einem an einen Gegenstand anlegbaren Kontaktelement.

Derartige Berührungs-Sonden sind u.a. insbesondere anwendbar in Ausmeßgeräten, vor allem in Langenausmeßgeraten.

Ein bekanntes Ausmeßgerät weist einen auf einem Gestell in eine erste Richtung bewegbaren ersten Wagen auf, einen auf dem ersten Wagen senkrecht zur ersten Richtung bewegbaren zweiten Wagen und einen die zum Kontakt mit einem Meßgegenstand dienende Berührungs-Sonde tragenden, auf dem zweiten Wagen senkrecht zu den anderen Richtungen bewegbaren dritten Wagen. Die Berührungs-Sonde kann durch Bewegung der drei Wagen zu einer beliebigen Stelle innerhalb des Meßbereichs bewegt werden, wobei die X-, Y- und Z-Koordinaten beliebiger Punkte durch die jeweiligen Stellungen der Wagen bestimmt werden können. Die Koordinaten der Punkte werden häufig von dem Ausmeßgerät selbst automatisch gelesen und auf einer Anzeige gezeigt. Ein Problem mit derartigen Ausmeßgeräten und der diesen zugeordneten Berührungs-Sonde besteht darin, die Position der Berührungs-So.nde in dem Moment festzustellen, in dem der Kontakt mit dem Meßgegenstand erf ο ijt. Wenn wie bei der bekannten Berührungs-Meßsonde das Kontaktelement physikalisch verschoben werden muß, um von der kontakterfassenden Sonde ein elektrisches Signal, z.B. durch Öffnung oder Schließen eines Schalters, zu bekommen, wird die dafür benötigte Verschiebung, die u.a. auch der Durchbiegung des das Kontaktelement tragenden Armes bzw. Fühlerstifts zugerechnet werden muß, eine Grenze für die Genauigkeit der Messung darstellen.

Die dem Anmeldungsgegenstand zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, eine Berührungs-Sonde derart zu gestalten, daß die Genauigkeit der Messung verbessert wird, u.a.

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durch Vermeidung bzw.Verminderung der Durchbiegung des das Kontaktelement tragenden Arms.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Kontaktelement mit einem Umformer zur Umformung eines sich ändernden elektrischen Stroms in eine Schwingung des Kontaktelements oder umgekehrt zusammenwirkt, und daß eine Detektor-Schaltung vorgesehen ist, die den Kontakt zwischen dem Kontaktelement und einem Gegenstand mittels einer sich aus der Berührung ergebenden Änderung des an dem Umformer anliegenden bzw. vom Umformer erzeugten Signals erfaßt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die Berührung zwischen dem Kontaktelement und dem Meßgegenstand erfaßt werden kann, ohne eine tatsächtliche bzw. wesentliche Verschiebung des Kontaktelements, wodurch die Meßgenauigkeit wesentlich verbessert wird.

Vorzugsweise werden Schwingungen in dem Kontaktelement mittels eines durch einen an einem Antriebs-Umformer anliegenden Wechselstrom induziert, wobei eine Verringerung der Schwingung durch Berührung des Kontaktelements mit einem Meßgegenstand erzeugt wird. Die Detektorschaltung kann die sich aus der Berührung ergebende Änderung des an dem Umformer anliegenden elektrischen Signals erfassen.

In einer alternativen Ausfuhrungsform kann ein als Generator wirkender Umformer vorgesehen werden, der auf Grund der Schwingungen des Kontaktelements ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, wobei die Detektorschaltung die sich durch die Berührung zwischen dem Kontaktelement und einem Meßgegenstand verursachte Verringerung des Schwingungspegels ergebende Änderung des vom als Generator wirkenden Umformer erzeugten Signals erfaßt.

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Das Kontaktelement kann aus einem im wesentlichen sphärischen oder scheibenförmigen Glied bestehen, wobei die unterschiedlichen Gestaltungen des Kontaktelements für verschiedene Arten von Meßgegenständen geeignet sind. Das Kontaktelement selbst kann an einem Ende eines Fühlerstiftes angeordnet werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus den unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen zu ersehen; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Berührungs-Sonde,

Fig. 2 Einzelheiten des Gegenstandes nach Fig. 1, einschließlich eines schematischen Schaltungsbildes,

Fig. 3 ein durch eine Modifikation der in Fig. 1 und 2 gezeigten Berührungs-Sonde erzeugtes Signal,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Berührungs-Sonde,

Fig. 5 einen Schnitt auf der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Berührungs-Sonde,

Fig. 7 einen Schnitt auf der Linie VII-VII der Fig. 6,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Berührungs-Sonde,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer Berührungs-Sonde,

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Fig. 10 einen Schnitt auf der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform einer Berührungs-Sonde,

Fig. 12 einen Schnitt auf der Linie XII-XII der Fig. 11,

Fig. 13 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform einer Berührungs-Sonde, und

Fig. 14 eine Seitenansicht eines Koordinatenausmeßgeräts, das für eine Anwendung mit Berührungs-Sonden gemäß der Erfindung geeignet ist.

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht eine Berührungs-Sonde aus einem als Halterung 10 ausgeführten Halteteil, das mit einem die Form eines Fühlerstiftes 11 besitzenden Erfassungsglied über einen Umformeraufbau 12 verbunden ist. Der Umformeraufbau besteht aus einem ersten bzw. einem Antriebs-Umformer 13 und einem zweiten bzw. einem als Generator wirkenden Umformer 17. Der Antriebs-Umformer umfaßt einen piezoelektrischen Kristall 14, der sich zwischen den Elektroden 15, 16 befindet, und der als Generator wirkende Umformer besteht aus einem piezoelektrischen Kristall 18, der zwischen der Elektrode 16 und einer weiteren Elektrode 19 angeordnet ist. Die Elektroden werden auf die jeweiligen Kristalle plattiert, und der Umfomeraufbau wird mit Epoxydharz an die Glieder 10 und 11 geklebt. Der Fühlerstift 11 besteht aus einem Stab 20 und einem sphärischen Kontaktelement 21, das zur Berührung mit einem Meßgegenstand bzw. einem Werkstück 33 geeignet ist. Der Aufbau 12 wird zwischen der von dem Kontaktelement 21 fernliegenden Stirnfläche 2OA des Stifts und einer entgegengesetzten Stirnfläche 1OA der Halterung 10 angeklebt. Ein Hohlteil 22 der Halterung 10 erstreckt sich teilweise entlang des Stifts 20 und wird

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an einer Stelle 23, die sich zwischen den Enden des Stifts befindet, befestigt, wodurch mechanische Beanspruchungen des Umformeraufbaus 12 gemildert werden.

Die Elektroden 15, 16 sind an eine Treiberschaltung 24 angeschlossen, . die mit Wechselstrom versorgt wird, wobei der Kristall des AntrLebs-Umformers 13 in Schwingung gebracht wird. Die Schwingungen werden auf den Fühlerstift 11 übertragen. Die Elektroden 16, 19 sind an eine Generatorschaltung 25 angeschlossen, die auch an einem Oszilloskop 26 angeschlossen wird. Die Schwingungen des Fühlerstifts erregen den Kristall des Antriebs-Umformers, wie durch das Signal 27 angedeutet wird. Wenn das Kontaktelement 21 berührt wird, z.B. durch Kontakt mit dem Werkstück 33, wird die Schwingung des Fühlerstifts im wesentlichen auf Null verringert, wie durch das Signal 28 angedeutet ist. Man hat festgestellt, daß selbst die leichteste Berührung , z. B. mit einem Seidenpapierblatt, irgendwo an dem Kontaktelement 21 genügt, um ein reduziertes Signal zu verursachen. Das Oszilloskop dient deshalb als eine Detektorschaltung zur Erfassung einer Änderung eines Parameters der Generatorschaltung bzw. des in der Generatorschaltung erzeugten Stroms. In der Praxis jedoch wird im allgemeinen eine den Nullpunkt ermittelnde Schaltung, wie sie unten beschrieben ist, zweckmäßiger sein.

Die Halterung 10 wird an einem an sich bekannten Koordinatenausmeßgerät 50 (Fig. 14) befestigt, das mit Wagen 51, 52, 53 zur Bewegung der Berührungs-Sonde 10, 11 relativ zu dem Meßgegenstand 33 ausgestattet ist. Das Koordinatenausmeßgerät weist Längenausmeßeinrichtungen einschließlich Zähler für die jeweiligen Koordinaten auf, um die jeweilige Position der kontakterfassenden Sonde relativ zu dem Bezugskoordinatensystem bestimmen zu können. Das Signal, das in der Generatorschaltung 25 erzeugt wird, wird mittels einer an sich bekannten, den Nullpunkt ermittelnden Schaltung 25A erfaßt,

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deren Ausgangssignal 25D weitergeleitet wird, um in an sich bekannter Weise die momentane Auslesung des Zählers 54 in ein Datenverarbeitungsgerät zu übertragen. Dadurch werden die jeweiligen Koordinaten der Berührungs-Sonde in dem Moment, in dem die Berührung mit dem Werkstück erfolgt, gespeichert.

Schaltungen, die den Null-Punkt ermitteln, sind an sich bekannt und können nach verschiedenen Prinzipien arbeiten. Nach Fig. 2 besteht ein den Nullpunkt ermittelnder Kreis 25A im allgemeinen aus einem Rechteck Kreis 25B, der das Sinus-Signal 27 in ein Rechteck-Signal umwandelt und einer monostabilen Kippschaltung 25C, die das Rechteck-Signal aufnimmt und eine Kippzeit aufweist, die ausreichend lang gemacht wird, um auf die Schwingungen des Rechteck-Signals 27 nicht anzusprechen. Wenn dieses Rechteck-Signal auf das virtuelle Null-Signal 28 übergeht, reagiert die Kippschaltung entsprechend. Das Ausgangssignal 25D ist deshalb ein zwei-Pegel-Signal, wie durch die Ziffern 27D und 28D in Fig. 2 angedeutet ist.

Wenn das¹schwingende System ein Resonanzverhältnis zur Frequenz des treibenden Wechselstroms hat, kann der Antriebs -Umformer 13 wegfallen, weil es genügt, den Ausschlag des Antriebsstromes zu ermitteln. Während des Vorhandenseins von Resonanz bleibt die Amplitude des Antriebs- Stroms hoch, wie durch das Signal 29 in Fig. 2 angedeutet ist. Wenn jedoch die Resonanz durch Kontakt zwischen dem Kontaktelement 21 und dem Meßgegenstand 22 gestört wird, so wird der Strom, wie von dem Signal 30 angedeutet, auf Grund der ämpfung bzw. Impedanz des Systems erniedrigt, und das Signal 30 wird dann für die Datenübertragung mittels einer den Nullpunkt ermittelnden Schaltung auf die schon beschriebene Weise ausgewertet.

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In einer alternativen Ausführungsform kann der Antriebs-Umformer 13 weggelassen werden und ein Signal von dem als Generator wirkenden Umformer 17 durch Anstoßen des Kontaktelementes 21 an dem Meßgegenstand erhalten werden. Unterschiedliche Anstoß-Kräfte ergeben verschiedene Signale 31, 32 (Fig. 3), die unterschiedliche Größe besitzen. Eine Schaltung (nicht gezeigt), die anspricht, wenn die Signale 31, 32 einen unteren Pegel überschreiten, z.B. durch Verwendung einer monostabilen Kippschaltung, wird für die Datenübertragung benutzt.

Gemäß Fig. 4 und 5 weist ein Halteteil, der die Form einer Halterung 110 besitzt, einen daran befestigten Fühlerstift 111 auf, der aus einem länglichen Umformeraufbau 112 und einem als sphärisches Kontaktelement 121 ausgeführten Detektorglied besteht. Das eine Ende des Aufbaus 112 ist in eine Bohrung 122 in der Halterung eingefügt oder eingeklebt, während das andere Ende des Aufbaus 112 in eine im Kontaktelement 121 vorgesehene Bohrung 121A eingefügt oder eingeklebt ist. Der Aufbau 112 besitzt eine freie Länge 112A zwischen der Halterung und dem Kontaktelement.

Der Aufbau 112 besteht aus einem Antriebs-Umformer 113 und einem als Generator wirkenden Umformer 117. In dem gezeigten Beispiel weist ein Einzelkristall 114 an seiner einen Seite eine Elektrode 116 und an seiner anderen Seite zwei Elektroden 115, 119 auf. Die Elektroden 115, 116 sind mit einer Treiberschaltung verbunden, und die Elektroden 116, 119 sind mit einer Generatorschaltung 125 verbunden. Die Hauptschwingungsart des Kristalls läßt die in Fig. 4 gezeigte Rechteckform zu den rhomboidförmigen Formen 114A, 114B werden. Infolgedessen vibriert das Element 121 hauptsächlich geradlinig in der Z-Richtung, d.h. in der axialen

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Richtung des FühlerStifts. Das Ansprechvermögen dieser Berührungs-Sonde, insbesondere in der angetriebenen/ erzeugenden Wirkungsweise, ist gut, jedoch die dreidimensionale Genauigkeit, d.h. die Gleichmäßigkeit der notwendigen Fühlerstiftverschiebung in der X-, Y- und Z-Richtung zur Erzeugung des Übertragungssignals wird etwas herabgesetzt, da die Vibrationen hauptsächlich in der Z-Richtung stattfinden.

In den Fig. 6 und 7 wird ein als Halterung 210 ausgestaltetes Halteteil gezeigt, bei dem ein als Fühlerstift

211 ausgestaltetes Detektorglied über einen Umformeraufbau

212 an der Halterung 210 befestigt wird. Die Glieder 210, 211, die als Stäbe mit kreisförmigem Querschnitt ausgeführt sind, werden an ihren benachbarten Enden mit halbkreisförmigen Ausschnitten versehen, wobei sich zwei einander entgegengesetzte ebene Flächen 210A, 211A ergeben, zwischen denen der Umformeraufbau 212 angebracht oder angeklebt wird. Der Umformeraufbau 212 liegt symmetrisch zur gemeinsamen Längsachse Z der Glieder 210, 211 und ist so ausgerichtet, daß die Hauptschwingungsart in der XY-Ebene stattfindet. Infolgedessen vibriert der Fühlerstift 211 hauptsächlich um die Z-Achse. Der Fühlerstift schließt ein sphärisches Kontaktglied 221 ein, das an dem freien Ende des Fühlerstifts befestigt ist und dessen Mittelpunkt 221C auf der Z-Achse liegt, wobei das sphärische Kontaktelement 221 um den Mittelpunkt 221C vibriert. Diese Ausführungsform benötigt einen höheren Druck in der Z-Richtung als in der X- und Y-Richtung, um die Schwingungen zu hemmen, arbeitet jedoch zufriedenstellend, da der Fühlerstift in der Z-Richtung steifer ist als in der X-Y-Ebene, so daß die Genauigkeitsverteilung in den drei Dimensionen gut ist. Diese Anordnung läßt sich zweickmäßigerweise benutzen, wenn, z.B., nach Fig. 8 das Kontaktelement 221 statt als Sphäre als eine Scheibe ausgeführt ist. Meßsonden mit scheibenförmigen

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Enden sind manchmal für gewöhnliche Längenmeßgeräte erforderlich, z.B. zur Messung der in einem Kolben vorgesehenen Ringnuten.

Da das Kontaktelement um die Z-Achse schwingt, die durch den Scheibenmittelpunkt und senkrecht auf der XY-Ebene der Scheibe steht, bleibt der Umfang der Scheibe in seinem geometrischen Ort, d.h. der kreisförmige Umfang schwingt in sich ohne die Mittelpunktslage des Kontaktelements zu ändern. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 kann ein einzelner piezoelektrischer Kristall in dem Umformeraufbau 212 mit geeigneten Elektroden vorgesehen werden, so daß er den Antriebs- und den als Generator wirkenden Umformer bildet.

Gemäß Fig. 9 und 10 wird ein Halteteil, das die Form einer Halterung 310 aufweist, an einem als sphärisches Kontaktelement 321 ausgeführten Detektorglied durch vier Umformeraufbauten 312A, 312B, 312C und 312D befestigt. Die Umformeraufbauten sind symmetrisch um die Längsachse Z (Fig. 10) der Halterung 310 angeordnet und mit der Halterung 310 und dem Element 321 durch ihre sich an entgegengesetzten Flächen der Kristalle befindlichen Elektroden verbunden. Die zwei Umformeraufbauten 312D und 312C sind in der X-Z-Ebene angeordnet, so daß in ihrer Hauptschwingungsart tangential zu der sphärischen Gestalt des Kontaktelements um seine Y-Achse wirkende Kräfte auftreten. Insbesondere erfährt die an dem Kontaktelement 321 befestigte Elektrode Hin- und Herbewegungen, die von den wechselwirkenden Kräften 3K, 3L erzeugt werden, wenn ein Wechselstrom an dem Umformeraufbau 312C anliegt. Der Umformeraufbau 312C ist gegen die Z-Achse versetzt und geneigt, so daß die wechselwirkenden Kräfte 3"K, 3L das Kontaktelement 321 um die durch den Mittelpunkt 321C verlaufende Y-Achse schwingen lassen.

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Der Umformeraufbau 312D ist in entsprechender Weise an einer dem Umformeraufbau 312C gegenüberliegenden Stelle derart angeordnet, daß wechselwirkende Kräfte 3M, 3N erzeugt werden, die sich zu den Kräften 3K, 3L addieren.

Die Umformeraufbauten 312A, 312B sind in der Y-Z-Ebene, d.h. in einer senkrecht zu der die Umformeraufbauten 312C, 312D enthalteneden Ebene, derart angeordnet, daß Schwingungen des Kontaktelements 321 um die X-Achse erzeugt werden.

Auf Grund der Zusammenwirkung der Umformeraufbauten 312A, 312B und 312C, 312D führt das Kontaktelement 321 eine dreidimensionale Schwingung um den Mittelpunkt 321C aus. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß die von den Umformern verursachten Schwingungen die Oberfläche des Kontaktelements nicht aus ihrem geometrischen Ort verschieben. Weiterhin wird offensichtlich durch Berührung irgendeiner Stelle der Kugel-Oberfläche des Elements 321 ein entsprechendes Ansprechen des Detektorkreises von zumindest einem Paar der Umformeraufbauten 312A, 312B bzw. 312C, 312D bewirkt.

Jeder Umformeraufbau besteht zweckmäßigerweise aus einem einzelnen piezoelektrischen Kristall, der eine einzelne Elektrode an jeder Seite hat, so daß eine Berührung von dem Detektorkreis über das elektrische Eingangssignal erfaßt wird, vorzugsweise jedoch weist jeder Umformeraufbau einen Antriebs-Umformer und einen als Generator wirkenden Umformer auf, wie früher im Zusammenhang mit z.B. Fig. 5 beschrieben.

In den Fig. 11 und 12 wird eine Berührungs-Sonde ähnlich der nach Fig. 9 und 10 gezeigt, die wiederum ein sphärisches Kontaktelement 521 aufweist, das über vier Umformeraufbauten

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512A, 512B, 512C, 512D an dem Halteteil in Form einer Halterung 510 befestigt ist. Die Umformeraufbauten sind in einer Ausnehmung 561 des Kontaktelements 521 angeordnet. Die Ausnehmung 561 besitzt die Gestalt eines abgestumpften Kegels bzw. Pyramide, deren Spitze sich im Mittelpunkt 521C des Kontaktelements 521 befindet. Die Halterung 510 weist Flächen 560 auf, die den Flächen der Ausnehmung 561 gegenüberliegen. Die Umformeraufbauten sind zwischen den Flächen 560, 561 angeordnet und über ihre Elektroden damit verbunden. Die Kristalle dieser Umformeraufbauten sind so ausgerichtet, daß die zwei entgegengesetzt liegenden Flächen jedes Kristalls sich wechselweise zueinander hin und voneinander weg bewegen. Infolgedessen werden von den Umformeraufbauten 512C und 512D Kräfte 5K, 5L und 5M, 5N auf das Kontaktelement 521 übertragen und dadurch schwingt das Kontaktelöment um seinen Mittelpunkt 512C in der" Y-Z-Ebene. Die Umformeraufbauten 512A, 512B sind an entgegengesetzen Stellen in der senkrecht zu der die Umformeraufbauten 512C, 512D enthaltenden X-Z-Ebene liegend®.Y-Z-Ebene angeordnet und übertragen wechselwirkende Kräfte in der Y-Z-Ebene auf das Kontaktelement. Dadurch führt das Kontaktelement 521 eine dreidimensionale Schwingung um den Mittelpunkt 521C aus, ohne den Mittelpunkt zu verschieben.

Das Kontaktelement 521 wird gegen die Halterung 510 von einer Feder 552 gedrückt, so daß die Verbindung zwischen dem Kontaktelement 521 und der Halterung 510 nicht ausschließlich von der Anhaftung zwischen diesen Gliedern und den Umformeraufbauten abhängig ist.

In Fig. 13 wird wiederum ein sphärisches Kontaktelement 521 an einer Halterung 410 befestigt. Die Befestigung erfolgt über einen hohlkugelförmigen, piezoelektrischen Kristall 414, und hier besitzt das Kontaktelement 421 eine auf den Kristall plattierte Metalloberflächenschicht, die in zwei Teile geteilt ist und zwei unterschiedliche Elektroden

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415, 419 bildet. Innerhalb des hohlen Kristalls ist eine zweite Elektrode 416 an dem sphärischen Ende 410A der Halterung 410 vorgesehen. Die Elektroden 415, 416 sind mit einer Treiberschaltung 424 verbunden, die in Betrieb einen den Durchmesser des Kontaktelementes 421 ändernde Schwingung erzeugt. Eine Generatorschaltung 425, die mit den Elektroden

416, 419 verbunden ist, wird von den auf Grund der Antriebs-Umformerwirkung des Kristalls zwischen den Elektroden 416, 419 entstehenden Schwingungen angeregt. Die Elektroden

415, 419 werden durch Abtragung der Oberflächenbeschichtung des Kontaktelements 421 entlang einer wellenförmigen Linie 421A gebildet, so daß sich die in Fig. 13 gezeigten ineinandergeschachtelten Elektroden 415, 419 ergeben.

In Übereinstimmung mit der gewöhnlichen Praxis, kann die Sonde nachgiebig und schwenkbar an dem Wagen 51 befestigt werden, so daß sie bei Eingriff mit dem Meßgegenstand verschoben werden kann und eine Überlaufsicherheit des Koordinatenausmeßgeräts vorhanden ist.

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Claims

Patentansprüche :

1. jBerührungs-Sonde mit einem an einen Gegenstand anlegbaren —- Kontaktelement, dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktelement (21) einen Umformer einschließt zur Umformung eines sich ändernden elektrischen Stroms in eine Schwingung des Kontaktelements oder umgekehrt, und daß eine Detektorschaltung (25A) vorgesehen ist, die eine Berührung zwischen dem Kontaktelement und einem Gegenstand mittels einer sich aus der Berührung ergebenden Änderung des an dem Umformer anliegenden bzw. vom Umformer erzeugten Signals erfaßt.

2. Berührungs-Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Umformer normalerweise stromlos ist und daß die Berührung zwischem dem Kontaktelement (21) und dem Gegenstand (22) von der Detektorschaltung (25)

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MANlTZ · FINSTERWALD · HEYN ■ MORGAN ■ 8000 MÜNCHEN 22 ■ ROBERT-KOCH-STRASSE 1 ■ TEL. (089) 2242 11 ■ TELEX 05-29672 PATMF

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ORIGINAL INSPECTED

durch die auf Grund dieses Kontakts erzeugten Schwingungen des Kontaktelements von dem Umformer erzeugten elektrischen Signals (31, 32) erfaßbar ist.

3. Berührungs-Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen für die Umwandlung von Wechselstrom in Schwingungen des Kontaktelements angeordneten Antriebs-Umformer (13) aufweist, und daß die Detektorschaltung (25A) die auf Grund der Berührung zwischen dem Kontaktelement und einem Gegenstand auftretende Störung der von dem Umformer verursachten Schwingungen des Kontaktelements erfaßt.

4. Berührungs-Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hebelteil (10) für das Kontaktelement (21) vorgesehen ist und daß der Antriebs-Umformer (13),um die Erregung von Schwingungen in dem Kontaktelement zu erzeugen, zwischen dem Halteteil und dem Kontaktelement angeordnet ist.

5. Berührungs-Sonde nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung eine Störung der von dem Umformer in dem Kontaktelement (21) erzeugten Schwingungen durch eine aus der Störung folgende Änderung (29, 30) in dem an den Umformer anliegenden Wechselstrom erfaßt.

6. Berührungs-Sonde nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein als Generator wirkender Umformer (17), Schwingungen des Kontaktelements (21) in ein von dem den Umformer speisenden Signal getrenntes sich an erndes elektrisches Signal umwandelt und daß die Detektorschaltung. (25A) eine auf Grund einer durch Berührung des Kontaktelements mit einem Gegenstand auftretenden Störung der von dem Umformer in dem Kontaktelement erzeugten Schwingungen eine verursachte Änderung (27, 28) dieses elektrischen Signals erfaßt.

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ORIGINAL INSPECTED

7. Berührungs-Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Halteteil (10) für das Kontakt element (21) vorhanden ist und daß der als Generator wirkende Umformer (17) zwischen dem Halteteil und dem Kontaktelement angeordent ist und daß Schwingungen des Kontaktelements eine Verformung in dem als Generator wirkenden Umformer verursachen, die in ein elektrisches Signal umgewandelt ist.

8· Berührungs-Sonde nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktelement (221) einen kreisförmigen oder teilkreisförmigen Umfang besitzt, und daß der Antriebs-Umformer (212) so ausgelegt ist, daß eine Schwingung des Kontaktelements um die senkrecht zu der Ebene des Kreises stehende und durch seinen Mittelpunkt verlaufende Achse (Z) erzeugt wird, wobei bei der Schwingung der Kreis in sich schwingt, d.h. die Lage des Mittelpunktes unverändert bleibt.

9. Berührungs-Sonde nach eineri¹ der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktelement (321) eine sphärische oder teilsphärische Oberfläche besitzt, daß zwei als Generator wirkende Umformer (312A,B und 312C,D) vorgesehen sind, die Schwingungen des Kontaktelementes um jeweilige getrennte, durch den Mittelpunkt der Sphäre verlaufende Achsen (X, Y) erzeugen, wobei die sphärische Oberfläche in sich schwingt, d.h. die Lage des Mittelpunktes unverändert bleibt.

10. Berührungs-Sonde nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktelement (121) aus einem länglichen Fühlerstift (111) besteht und der Antriebs-Umformer 113 so ausgelegt ist, daß es Schwingungen des Kontaktelementes in einer,parallel zu der Längsachse des Fühlerstifts liegendei Richtung erzeugt.

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11. Berührungs-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Umformer einen piezoelektrischen Kristall enthält.

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