DE3039893A1 - Messkopf fuer lineare abmessungen von mechanischen werkstuecken - Google Patents

Description

Meßkopf für lineare Abmessungen von mechanischen Werkstücken

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf für lineare Abmessungen mechanischer Werkstücke mit einem Außengehäuse, das äußere Seitenflächen besitzt, die im wesentlichen planparallel zur geometrischen Längsachse des Gehäuses angeordnet sind, ferner mit einem beweglichen Meßarm, der aus dem Ende des Gehäuses herausragt, einem am Meßarm befindlichen Fühler, der mit der Oberfläche des zu messenden Werkstückes in Berührung steht, wobei er in einer Richtung verfahren werden kann, die im wesentlichen senkrecht zur geometrischen Achse liegt, sodann mit einer am Gehäuse befestigten Armstütze, einem Meßwertwandler, der ein Signal in Abhängigkeit von der Fühlerstellung erzeugt und schließlich, mit Dichtungen zum Verschluß des Gehäuses.

Es sind viele Arten von Meßköpfen zur Prüfung mechanischer Teile auf Werkbänken bzw. während der maschinellen Bearbeitung oder auch Fertigungsstraßen bekannt.

Bei den meisten Anwendungen muß der Meßkopf außer der Einhaltung hoher Genauigkeitsnormen und einer großen Wiederholgenauigkeit klein und leichtgewichtig sein, er muß leicht an Trägern zu befestigen sein, eine wirksame Abdichtung gewährleisten und verhältnismäßig billig sein.

Bei den bekannten Meßköpfen ist der Kompromiß unter diesen Forderungen, die sich teilweise widersprechen, nicht immer befrie-

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digend.

Tatsächlich stehen die bekannten Meßköpfe aus vielen Bauteilen, die mit großer Genauigkeit gefertigt sind, aber sperrig und
schwer sowie ziemlich kostspielig sind.

Die Aufgabe der Erfinduna besteht somit darin, einen Meßkopf zu schaffen, der einen besseren Kompromiß zwischen den vorerwähnten Forderungen erreicht als die bisherigen Meßköpfe.

Diese Aufgabe und andere Merkmale werden mit Hilfe des oben erwähnten erfindungsgemäßen Meßkopfes erreicht, dessen Gehäuse im wesentlichen aus einem röhrenförmigen Bauteil besteht, das an
beiden Seiten offen ist, wobei die Stütze an einer Innenfläche
des Rohres befestigt ist und die Dichtungen die Enden oder Grundflächen des Rohres verschließen.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch den Meßkopf für lineare Abmessungen nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,

Fig. 2 einen waagerechtenLängsschnitt durch den Kopf der Fig.l
Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßkopfes,
Fig. 4 eine Teilansicht eines waagerechten Längsschnittes durch den Meßkopf der Fig. 3.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Meßkopf umfaßt ein Außengehäuse,

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das aus einem einzigen Rohr 1 aus Stahlblech besteht, welches an beiden Enden offen ist und Querschnitte mit einem äußeren und inneren quadratischen Umfang besitzt.

Das Bauteil 1, das aus einem nahtlos gezogenen Rohr besteht, ist in einer nachstehend näher erläuterten Weise mit einer Stütze verspannt, die auf einer Grundplatte 3 befestigt ist, auf welcher ein Werkstück 4 angeordnet ist, dessen Höhe, oder genauer gesagt, dessen Höhenabweichung von einem Nennwert gemessen werden soll.

Die obere Innenwand (Fig. 1) des Rohres 1 ist mit Hilfe von Sacklochnieten 5, einem langen ebenen Bauteil 6 eingespannt, dessen Breite etwas schmäler ist als die der Wand. Das Bauteil 6 läuft an einem Ende in einen Flügel 7 aus, der sich quer zur geometrischen Achse des Rohres 1 erstreckt.

Der Bogen oder Flügel 7 besitzt ein Loch 8 zur Durchführung eines elektrischen Kabels 9. Das Kabel 9 ist in einem Mantel

10 angeordnet, der mit einem Außengewinde versehen ist und dessen Teil 11 in das Loch 8 des Flügels 7 eingeführt ist. Am Teil

11 ist ein Teil 12 befestigt, das eine Lagerfläche für einen Zugentlastungsknoten des Kabels 9 bietet.

Eine Gewindekappe 13 verschließt das Ende des Rohres 1. Die Kappe 13 besitzt ein Loch zur Lagerung des Mantels 10. Die Abdichtung erfolgt durch eine elastische Dichtung 14, die durch eine Mutter 15 an die Außenfläche der Kappe 13 gedrückt wird.

Am anderen Ende des Bauteils 6 ist ein anderer Flügel 16 ange-

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ordent, der zusammen mit dem Bauteil 6 und dem Flügel 7 ein einziges Stück eines gebogenen Stahlbleches als Feder bildet.

Der Flügel 16 umfaßt einen ersten Teil 17, der sich in Querrichtung und einen zweiten Teil 18, der sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckt. Der erste Teil 17 besitzt einen erheblich dünneren Abschnitt 19, der ihn elastisch biegsam macht, um als Drehachse zu wirken.

Der zweite Teil 18 ist mit Hilfe von seitlichen Säumen mit einem L-förmigen Bauteil aus flachem Stahlblech verschweißt, dessen Breite gleich der des Bauteiles 6 ist.

Der längere Schenkel des "L" erstreckt sich im wesentlichen in Längsrichtung zum Rohr 1, und der kürzere Schenkel des "L" erstreckt sich im wesentlichen in Querrichtung.

Im kürzeren Schenkel des Bauteils 21 ist ein Loch 22 ausgeformt, in welchem ein Ende eines zylinderförmigen Arms 23 befestigt ist, der an seinem anderen Ende einen Fühler 24 trägt, der aus einem mit einer Bohrung des Arms 23 verschraubten Gewindebolzen und einem Fühlerteil besteht, welcher mit der Oberfläche des Werkstückes 4 in Berührung kommt.

Am kürzeren Schenkel des Bauteils 21 ist das Rohr mit Hilfe einer biegsamen Gummidichtung 25 und einer Schutzmembran 26 versiegelt, die aus Mehrzellengummi gefertigt ist. Die Dichtung 25 und die Membran 26 besitzen Löcher zur Durchführung des Arms 23 und sind entsprechend elastisch, damit der Arm Versetzungen durchführen

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kann, d.h. Drehbewegungen um den Abschnitt 19. Normalerweise weisen diese Bewegungen eine geringe Amplitude auf, und daher kann angenommen werden, daß der Fühler 24 sich in einer zur geometrischen Längsachse des Rohres 1 senkrechtstehenden Achse bewegt.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Meßkopf umfaßt auch einen induktiven Topf kern-Stellungsgeber, der ein Meß signal in Abhängigkeit von der Stellung des Arms 23 und daher auch des Fühlers erzeugt. Das erste Bauteil oder der Topfkern 27 des Steilungsgebers umfaßt eine elektrische Wicklung und ist am Bauteil 6 befestigt, während das zweite Bauteil oder der Topfkern 28 mit dem Bauteil 21 verbunden ist.

Zwischen den Bauteilen 6 und 21 ist eine Feder 29 angeordnet, die mit einem Ende an einen stumpfkegeligen Träger 30 gekuppelt ist, der in einem durch das Bauteil 6 gebildeten Lagersitz 31 untergebracht ist. Das andere Ende der Feder 29 ist mit einer Schraube 32 verbunden, deren Kopf in einem Lagersitz 33 liegt, der im Bauteil 21 ausgeformt ist. Der Schraubenkopf 32 ist durch ein Loch 34 im Rohr 1 zugänglich, das durch eine Gewindekappe 35 verflochten ist. Durch Drehen des Schraubenkopfes 32 läßt sich die Spannung der Feder 29 und daher die Auflagekraft einstellen, mit welcher der Fühler auf die Oberfläche des zu messenden Werkstückes einwirkt.

Die Drähte des Kabels 9 und des Stellungsgebers 27 sind mit Leitern 36 und 37 auf einer gedruckten Leiterplatte 38 verbunden. Die Platte 38 ist am Bauteil 6 befestigt und besitzt ein Loch zur Durchführung einer der Nieten 5. Zur Durchführung dieser Niete sind Löcher im Bauteil 6 sowie im Rohr 1 vorgesehen,während

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zur Durchführung der zweiten Niete 5 Löcher im Rohr 1 sowie in den Bauteilen 6 und 21 vorgesehen sind.

Die Bewegung des Fühlers zum Werkstück 4 hin wird durch zwei Wandler 27 und 28 begrenzt, während die Bewegung in der Gegenrichtung durch Kontakt des Endes des Bauteils 21 mit der Unterwand des Rohres 1 begrenzt wird.

Die Formgebung des Abschnittes 19 sowie die Wirkung der Feder 29 sind so ausgelegt, daß sie im Ruhezustand eine Kontaktgabe zwischen den Wandlern 27 und 28 herbeiführen, wodurch sich der Fühler um eine maximal zulässige Strecke in Meßrichtung bewegt.

Im Verlaufe der Messung gewährleistet die Wirkung der Feder 29, daß der Fühler mit entsprechender Kontaktkraft auf dem Werkstück 4 aufliegt.

Die Abstände der Versetzungslinie des Fühlers und der Achse des Wandlers vom Abschnitt 19 sind gleich. Dadurch kann eine Versetzung des Fühlers erreicht werden, die (in Gegenrichtung) gleich ist der des Topfkerns 28. Zwischen dem Kopf einer jeden Niete 5 und dem Rohr 1 ist ein Dichtungsring 39 angeordnet.

Der Meßkopf kann am Träger 2 durch zwei Schrauben 40 befestigt werden, die in die Innengewinde der beiden Nieten 5 eingeschraubt sind. Auf diese Weise ermöglichen die Nieten 5 außer der Verbindung des Bauteils 6 mit dem Rohr 1, d.h. des Armes mit dem Meßkopfgehäuse, auch die Verspannung des Gehäuses mit einem Träger.

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Die Abmessungen des Meßkopfes können besonders klein gehalten werden. Beispielsweise kann der Querschnitt des Rohres 1 eine Außenseitenabmessung von 12 und eine Innenseitenabiaessung von 10 mm aufweisen. Die Breite der Bauteile 6 und 21 kann 9 mm betragen.

Der Meßkopf kann durch das Loch 35 mit Silikonöl oder einer anderen Dämpfungsflüssigkeit aufgefüllt werden.

Der Meßkopf kann leicht dadurch auseinandergenommen werden, daß man zuerst mit Hilfe eines Bohrers die Nieten 5 aufbohrt und dann die entsprechenden Reparaturen durchführt. Anschließend wird der Meßkopf wieder zusammengebaut und das Bauteil 6 wird am Rohr 1 mit Hilfe von zwei neuen Nieten befestigt.

Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Meßkopf zeigt gegenüber dem der in den Fig. 1 und 2 gezeigten einige Änderungen, die besonders den Wandler oder Geber, den beweglichen Arm und die Verbindungsnieten betreffen. Hier ist die Verwendung eines Differentialtransformators als Stellungsgeber vorgesehen, der ein Gehäuse 41 mit ebenen Außenflächen umfaßt, in welchem die Transformatorwicklungen 42 untergebracht sind, ferner einen beweglichen Kern 43 und eine gedruckte Leiterplatte 44, an welche die Drähte des Kabels 9 und des Stellungsgebers geführt sind. Der Stellungsgeber ist in der italienischen Patentanmeldung 33 65 A/78 bekanntgemacht worden.

Für den beweglichen Arm ist anstatt der beiden Bauteile 6 und

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21 des Meßkopfes der Figuren 1 und 2 ein einziges Bauteil 45 aus einem flachen Stahlblech als Feder vorgesehen, das im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Das Bauteil 45 besitzt einen Querteil 46 mit einem Loch 47. Der Teil 46 umfaßt zwei Abschnitte 48 von geringerer Dicke, die als Drehlager wirken. Ein Arm 49 mit quadratischem Querschnitt ist durch das Loch geführt und mit der beweglichen Seite 50 des Bauteils 45 verschweißt.

Das Bauteil 45 ist an einer Wand des Rohres 1 mit zwei Gewindenieten 51 befestigt. Eine der Nieten 51 ist durch zwei Löcher in sich gegenüberliegenden Wänden des Rohres 1 sowie durch ein Loch geführt, das im flachen Längsteil des am Rohr 1 befestigten Bauteils 45 ausgeformt ist. Die zweite Niet 51 ist durch zwei im Rohr 1 ausgebildete sowie durch einen flachen Längsteil des Bauteils 45 und ein weiteres in der Seite 50 ausgeformtes Loch geführt.

Die einzelnen Nieten bestehen aus zwei Bauteilen 52 und 53. Das Bauteil 52 ist gestaucht und verbindet das flache Längsteil des Bauteils 45 mit einer Wand des Rohres 1 und das zweite Bauteil 53 ist anschließend an das Bauteil 52 im Preßsitz eingepaßt.

Das Bauteil 52 besitzt ein Gewinde 54, das durch die Köpfe der beiden Bauteile 52 und 53 der Niet zugänglich ist. Damit kann der Meßkopf mit Schrauben 55 an einen Träger 2 übereinstiramend mit der Oberfläche und auch (Fig. 3) der Unterfläche des Rohres 1 befestigt werden. -14-

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Der Arm 49 ist durch eine Dichtung 56 und eine Schutzmembrane geführt.

Das Kabel 9 ist durch eine Gewindemuffe 58 geführt, die mit einem Flügel 59 des Bauteils 45 verbunden ist. Eine Dichtung ist zwischen der Muffe 58 und dem Rohr 1 angeordnet. Eine Mutter 61 und eine Kontermutter 62 sind mit der Muffe 58 verschraubt, um diese zu befestigen und die Dichtung 60 zusammenzudrücken.

Aus der vorstehenden Beschreibung und aus den Zeichnungen geht hervor, daß die Bauteile der dargestellten Meßköpfe besonders einfach und kostengünstig sind. Die Verwendung von Stahlblech zur Herstellung des Gehäuses des Meßkopfes und Teilen des Meßarmes sowie auch die in den Zeichnungen gezeigten besonderen Konstruktionen ermöglichen eine Verringerung, und Vereinfachung der mechanischen"Bearbeitungsgänge. Die meisten erforderlichen Arbeitsgänge wie Formen,Scheren, Ziehen, Vernieten usw. sind kostengünstig.

Ein weiterer grundlegender Vorteil besteht in den Gesamtabmessungen, die - wie bereits erwähnt - bis zur Größenordnung von Bleistiftaxialmeßköpfen verringert werden können.

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Claims (16)

Patentanwälte Dipl. Ing. H. Hauck Dipl. Fhys. VV. Schmitz Dipl. Ing. E. Graalis Dipl. Ing. W. Wchnert Dipl. Phys. VV. Carstens Dr.-Ing. VV. Döring tV.ozortRtröße 23 8 0 0 0 Münohsn2 Finike Italiana Marposs S.p.A. Via Saliceto, 13 Anwaltsakte M-5321 1-40010 Bentivoqlio (BO) 9. Oktober 1980 Meßkopf für lineare Abmessungen von mechanischen Werkstücken Patentansprüche

1. Meßkopf für lineare Abmessungen von mechanischen Werkstücken mit einem Außengehäuse, dessen seitliche Außenflächen im wesentlichen planparallel zur geometrischen Längsachse des Gehäuses angeordnet sind, mit einem aus einem Ende des Gehäuses herausragenden Meßarm, ferner mit einem am Meßarm befestigten Fühler, der mit der Oberfläche des zu messenden Werkstückes in Berührung steht und in einer Richtung beweglich ist, die im wesentlichen senkrecht zur geometrischen Achse verläuft, sodann mit einer amGehäuse befestigten Armstütze, weiter mit einem Stellungsgeber, der in Abhängigkeit von der Stellung des Fühlers ein Signal erzeugt und schließlich mit Dichtungen zum Verschluß des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im wesentlichen aus einem an seinen Enden offenen Rohr (1) besteht sowie dadurch, daß die Stütze

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(6, 45) an einer Innenfläche des Rohrs (1) befestigt ist und schließlich dadurch, daß die Dichtungen (13-15, 25, 26; 56-58, 60-62) zum Verschluß der Enden des Rohres (1) dienen.

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen ein erstes längs angeordnetes Bauteil (6; 45) umfassen, das an einer Wand des Rohres (1) befestigt ist sowie ein zweites im wesentlichen längs angeordnetes Bauteil (21; 50), das im Rohr (1) angeordnet ist und den Meßarm (23, 49) sowie den Fühler (24) trägt, ferner dadurch, daß ein drittes Verbindungselement (16; 46) das erste (6, 45) Bauteil mit dem zweiten (21; 50) verbindet, und schließlich dadurch, daß das dritte Element (16, 46) einen Abschnitt (19; 48) besitzt, der elastisch biegsam ist, um die Bewegung des zweiten Bauteils (21; 50) um den Abschnitt (19; 48) zu ermöglichen.

3. Meßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) einen geometrischen Querschnitt mit einer quadratischen Umfangsform und im wesentlichen konstanten Abmessungen besitzt.

4. Meßkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste

(6; 45) und das zweite (21; 56) Bauteil der Stützvorrichtung im wesentlichen aus flachen Stahlblechen bestehen.

5. Meßkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Stahlbleche schmäler sind als die Innenwand des Rohres (1) .

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6. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Element (16; 46) der Stützvorrichtung mit mindestens einem der anderen beiden Bauteile (6; 45; 21; 50) derselben Stützvorrichtung einstückig ausgeformt ist.

7. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß er eine auf das zweite Bauteil (21; 50) einwirkende Feder

(29) umfaßt, um die durch den Fühler (24) auf die Oberfläche des zu messenden Werkstückes (4) ausgeübte Auflagekraft zu bestimmen.

8. Meßkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützvorrichtung eine Einrichtung (32) zugeordnet ist, um die Spannung der Feder (29) einzustellen.

9. Meßkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Element (18) der Stützvorrichtung mit dem zweiten Bauteil (21) derselben Stützvorrichtung verschweißt ist.

10. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellunasgeber (27, 28; 41 - 44) ein elektrisches Kabel (9) und die Verschlußvorrichtung eine erste Dichtung (25) umfaßt, die am Ende des Rohres (1) befestigt ist, sowie dadurch, daß in der Dichtung (25) ein Loch zur Durchführung des elektrischen Kabels (9) ausgeformt ist, ferner dadurch, daß eine zweite Dichtung (60) am anderen Ende des Rohres (1) angeordnet ist, in welcher (6 0) ein Loch zur Durchführung des Armes (23; 49) ausgebildet ist und schließlich dadurch, daß

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die zweite Dichtung (60) elastisch biegsam ist, um Bewegungen des Armes (23; 49) zu ermöglichen.

11. Meßkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (6; 45) der Stützvorrichtung ein Ende (7; 59) umfaßt, das sich im wesentlichen senkrecht zur Innenwand erstreckt sowie dadurch, daß dieses Ende (7; 59) eine Öffnung zur Durchführuna des Kabels (9) bildet.

12. Meßkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Kabel (9) ein reißfester Knoten ausgeformt ist, der mit der Oberfläche des Endes (7) des ersten Bauteils (6) der Stützvorrichtung zusammenwirkt.

13. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsgeber ein Topfkernwandler (27, 28) ist.

14. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil (21; 50) der Stützvorrichtung mit der Innenfläche des Rohres (1) zusammenwirkt, um die Bewegungen des Armes (23; 49) und des Fühlers (24) zu begrenzen.

15. Meßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste

(45), zweite (46) und dritte (50) Bauteil der Stützvorrichtung im wesentlichen aus einem einzigen U-förmigen Stück Stahlblech bestehen.

16. Meßkopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im dritten Element (46) der Stützvorrichtung eine Öffnung zur Durch-

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führung des Armes (49) ausgeformt ist, ferner dadurch, daß der Arm (49) an einer Fläche des zweiten Bauteils (50) der Stützvorrichtung befestigt ist und schließlich dadurch, daß diese
Fläche einer Fläche des ersten Bauteils (45) der Stützvorrichtung gegenüberliegt.

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