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Feinmeßtaster, insbesondere als Wegaufnehmer
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für Längenmeßgeräte Die Erfindung betrifft einen Feinmeßtastert insbesondere
als Wegaufnehmer für Längenmeßgeräte,mit einem oder mehreren Tastfühlern an einem
Haltestück, z.B. einem Meßdorn, und mit Mitteln zur Umwandlung der Bewcung des Taststücks
in ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird einem Meßverstärker zugeleitet, von
dem es in weitergehende Auswertegeräte geleitet" werden kann.
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Feinmeßtaster sollen Präzisionsmessungen bis zu Tausendsteln von Millimetern
auf engem Raum, z.B. in Bohrungen von Werkstücken oder dergleichen, möglich machen.
Dafür bisher bekannte Induktivtaster haben relativ große Abmessungen. Das verwertbare
elektrische Signal entsteht dabei aus einer Verschiebung zwischen einem magnetischen
Kern und einem Spulensystem. Für diese Führung ist es erforderlich, die zu verschiebenden
Bauteile mit Hilfe sehr genauer Gleit- oder Kugelführungen zu führen. Diese mit
hoher Präzision zu fertigenden
Bauteile müssen außerdem gegen Verunreinigungen,
wie Staub und Feuchtigkeit, abgedichtet werden. Es ist,weiterhin bekannt, die Führung
zwischen Kern und Spule mit Federparallelogrammen zu erreichen.Dafür ist zwar nicht
so hohe Fertigungspräzision erforderlich. Diese Führungen besitzen aber große Abmessungen,
die ihren Einsatz in beengtem Raum unmöglich machen. Ein wesentlicher Nachteil der
Inauktivtaster ist, daß die Tastbewegung von der Meßstelle über Umlenkhebel, Schwingen,
Verlängerungsstücke oder dergleichen auf die außerhalb des engen Raumes anzuordnenden
Induktivtaster übertragen werden muß. Auch die hierfür erforderlichen Bauteile erfordern
viel Raum und müssen aufgrund der erforderlichen kleinen Toleranzen mit großer Präzision
gefertigt sein und sind daher aufwendig.
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Als Feinmeßtaster sind weiterhin elektrisch-pneumatisch arbeitende
Feinmeßtaster, die die Abmessungen des Werkstücks mit pneumatischen Düsen erfassen,
bekannt. Zwar können diese Apparate relativ klein gebaut werden. Deren Einsatz ist
aber deshalb sehr aufwendig, weil für jede Meßstelle ein eigener, pneumatisch-elektrischer
Wandler erforderlich ist, um die auf die Messung folgende Auswertung der Meßergebnisse
zu ermöglichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen wenig aufwendigen, auf engstem
Raum einsetzbaren Feinmeßtaster zu schaffen, der weitgehend unempfindlich gegen
Verunreinigungen, z.B. durch Staub und Feuchtigkeit, ist und der insbesondere bewegliche
Teile, wie Umlenkhebel, Schwingen oder dergleichen und Führungen mit hoher Fertigungspräzision
vermeidet, Die elektrischen Signale sollen von einem Meßverstärker Meßstellen an
eine Auswerteinheit weitergegeben werden können. Insbesondere soll es möglich werden,
mehrere Tastfühler dicht beieinander in beengten Räumen, wie z.B.
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Bohrungen oder dergleichen, unterzubringen.
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Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Feinmeßtaster
dadurch gelöst, daß das Taststück des Tastfühlers sich am freien
Ende
einer Biegefeder befindet1 die mit ihrem anderen Ende mit Abstand von einer Außenfläche
des. Haltestücks am Haltestück befestigt ist,und auf der an einer oder.an zwei Seiten
je ein oder mehrere Dehnmeßstreifen als Mittel zur Umwandlung der Bewegung des Taststücks
in ein elektrisches Signal angeordnet ist bzw. sind.
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Der erfindungsgemäße Feinmeßtaster besteht somit im einfachsten Fall
nur aus einem mechanischen Teil, nämlich einer Blattfeder, die an einem Ende befestigte
z.B angeschraubt ist und die am anderen Ende das zu messende Werkstück berührt.
Dadurch wird bei unterschiedlichen Werkstückabmessungen die das Werkstück abtastende
Biegefeder unterschiedlich auf Biegung beansprucht, so daß der oder die auf ihr
aufgeklebten oder auf ihr aufgedampften Dehnmeßstreifen den Grad der Biegung als
elektrisches Signal an den Meßverstärker wei ter leitet.
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Die als Taststück dienende Blattfederspitze kann mit verschleißfestem
Werkstoff 1 z.B. Hartmetall, verstärkt sein.
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Die Blattfeder gibt dem Taststück in zwei um 900 gegeneinander versetzten
Ebenen eine spielfreie Führung1 sie erzeugt die erforderliche Meßkraft und trägt
den oder die Dehnmeßstreifen. Sie ist auch bei dauerndem Einsatz verschleißfrei
und unempfindlich gegen Verunreinigungen. als besonders zuverlässig erweist sich
der Meßtaster wenn erfindungsgemäß das Taststück ein in das gegebenenfalls verstärkte,
freie Ende der Biegefeder eingelegtes, eingeklemmtes, angeklebtes öder- angelötetes
verschleißfestes Teile z.B. eine Hartmetall-Kugel, ist. Dadurch ergibt sich eine
nur punktförmige, verschleißfreie Anlage des Taststücks am Werkstück.
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Die Möglichkeit der Verwendung einer über die ganze Länge gleich starken
Biegefeder ergibt sich z.B.dadurch,daß einerseils das Taststück in einer öffnung
eines mit dem freien Ende der Biegefeder, z.B. mittels einer Schraube; verbundenen
Tasteinsatzes gehalten ist und andererseits das am Haltestück zu befestigende Ende
der Biegefeder zwischen Klemmstücken
eingeklemmt und mit diesen
am Haltestück befestigt ist.
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Ein oder beide Klemmstücke erübrigen sich, wenn die Biegefeder an
ihrem festzulegenden Ende eine gegebenenfalls beidseitige Verstärkung mit einem
Loch zur Durchführung eines Verbindungsmittels mit dem Haltestück, z.B. einer Schraube,
aufweist.
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Um den Dehnmeßstreifen vor Verschmutzung oder auch vor mechanischer
Beschädigung zu schützen, wird ein Schutzgehäuse um die Biegefeder vorgesehen. Da
die Meßtasteranordnung vorzugsweise in eine Vertiefung des Haltestücks eingelassen
wird, bilden die Wände dieser Vertiefung bereits einen Teil des Schutzgehäuses,
so daß zusätzlich nur eine Deckplatte über der Biegefeder anzuordnen ist.
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Ein einfacherer Aufbau der Anordnung ergibt sich erfindungagemäß dadurch,
daß das obere Klemmstück als Teil des Schutzgehäuses, insbesondere der Deckplatte,
ausgebildet ist.
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Zum Schutz des oder der Dehnmeßstreifen wird eine Dichtung vorzugsweise
aus Weichplastik oder Gummi zwischen dem Schutzgehäuse und dem Tasteinsatz oder
dem Taststück oder bei einer anderen Ausführungsform zwischen Schutzgehäuse und
Biegefeder vorgesehen.
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Die Anschlußleitungen für den oder die Dehnmeßstreifen können nach
unten oder seitlich durch das Haltestück geführt sein. Vorzugsweise werden sie durch
Durchlässe zwischen den Kleamstücken und dem Schutzgehäuse, also raumsparend, geleitet.
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Ein Schutzgehäuse erübrigt .sich erfindungsgemäß bei Verwendung von
zwei unmittelbar übereinander liegenden Biegefedern, auf deren einander zugewandten
Flächen je ein Dehnt meßstreifen aufgebracht ist.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen des neuen Meßtasters.
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in Figur 1, 2, 3 und 4 sind jeweils Schnitte durch einen in ein Haltestück
eingebauten Meßtaster dargestellt. Die Figuren la und 3a zeigen jeweils senkrechte
Schnitte durch die Ausführungsformen nach Figur 1 und 3 im Bereich der Befestigung
der Biegefeder am Haltestück.
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Figur 1 zeigt die einfachste Form der Biegefeder als glatte Blattfeder,
die in der Praxis nur eine Länge von 1 bis 2 cm und eine Breite von 3 bis 5 mm besitzen
kann. Auf der Biegefeder 2 befinden sich die Dehnmeßstreifen 4. Die Biegefeder ist
einendig mittels der Klemmstücke 9 und der Schraube 8 in einer Aussparung des Haltestücks
3 mit diesem Haltestück verbunden. An ihrem freien Ende ist ein Tasteinsatz 5 mit
der Mutter 6 mit der Biegefeder 2 verbunden. In seiner oberen öffnung ist das Taststück
1,z.B.eine Hartmetallkugel,eingelegt.
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Das Taststück 1 liegt an der Fläche 15 des zu messenden Werkstücks
an. Das Schutzgehäuse 10 ist in diesem Falle eine Deckplatte, die auch von der Schraube
8 gehalten wird.
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Zwischen ihremanderen Ende und dem Tasteinsatz 5 befindet sich eine
Dichtung 11, die den Bewegungen der Biegefeder 2 beim Meßvorgang nachgeben kann.-Der
maximale Hub der Biegefeder beim Meßvorgang ist durch die Außenfläche 3a des Haltestücks
3 und die Unterkante der Mutter 6 begrenzt.
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In Figur 1a sind zusätzlich die Durchlässe 12 für die Anschlußleitungen
13 der Dehnmeßstreifen 4 erkennbar.
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Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich von der nach Figur
1 im wesentlichen dadurch1 daß hier die Biegefeder selbst an einem Ende durch die
Verstärkung 2a ein Klemmstück 9 ersetzt und am anderen Ende durch die Verstärkung
2b als Lager für das Taststück 1 dient das an der Fläche 15 des zu messenden Werkstücks
anliegt. Die Dichtung 11 liege hier zwischen Schutzgehäuse 10 und Taststück 1. Das
Schutzgehäuse ist hier einteilig mit dem Klemmstück 9a. Die Hubbegrenzung der Biegefeder
liegt hier zwischen der Unterfläche der Verstärkung 25 und der Außenfläche 3a. Mit
14 ist der Klebstoff oder dergleichen angedeutet1 mit dem das Taststück 1 in der
Verstärkung
2 h befestigt ist. Durch die Öffnung 7 ist die Schraube zum Anklemmen der Teile
9a und 2a an das Haltestück 3 zu führen. Mit 16 sind öffnungen zum Herausführen
der Anschlußleitung der Dehnungsmeßstreifen durch das Haltestück 3 bezeichnet.
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Figur 3 zeigt die Anordnung der Dichtung 11 zwischen dem hier auch.
unterhalb der Biegefeder 2 angeordneten Gehäuse 10 und der Biegefeder 2. In diesem
Falle ist das freie Ende der Biegefeder mit dem Taststück 1 nicht in ein Gehäuse
eingekleidet.
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Figur 3a zeigt die Durchlässe 12 für das Herausführen der Ansch;iußkabel
der Dehnmeßstreifen durch den Zwischenraum zwischen Klemmstücken 9 und Gehäuse 19;
das hier auch seitlich in die Ausnehmung des Haltestücks 3 hinunter gezogen ist.
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Figur 4 zeigt die Dehnmeßstreifen 4 zwischen zwei übereinanderliegenden
Biegefedern 2, die mittels der Schraube 8 nur über ein Klemmstück 9 am Haltestück
3 befestigt sind. Das Taststück 1 ist hier direkt in eine Bohrung der Biegefeder
2 eingelegt und durch einen aus Klebstoff oder dergleichen gebildeten Tasteinsatz
5 gehalten. Bei dieser Ausführungsform erübrigt sich ein Schutzgehäuse, da die Dehnmeßstreifen
geschützt zwischen den Biegefedern liegen.
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Bezugszeichenliste 1 Taststück, z.B. Hartmetallkugel 2 Biegefeder
2a, 2b Verstärkung der Biegefeder 3 Haltestück 7 Außenfläche des Haltestücks 4 Dehnmeßstreifen
5 Tasteinsatz 6 Mutter 7 Befestigungsloch 8 Schraube Klemmstück -10 Schutzgehäuse
11 Dichtung 12 Durchlaß 13 Anschlußleitungen 14 Klebstoff, Lötztinn o.dgl.
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95 zu messendes Werkstück 16 Kabelausgang 17 untere Fläche der Biegefeder
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