DE3330018A1

DE3330018A1 - Patronenfoermiger messkopf

Info

Publication number: DE3330018A1
Application number: DE19833330018
Authority: DE
Inventors: Guido 40126 Bologna Golinelli
Original assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1983-08-19
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE3330018C2; IT1156660B; GB8322520D0; GB2129561B; CH664437A5; GB2129561A; JPS5981502A; JPH0324601B2; US4616420A; IT8203528A0

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft einen patronenförmigen Meßkopf für lineare Abmessungen von Werkstücken oder Teilen, der ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse, eine teilweise im Gehäuse angeordnete und sich gegenüber diesem axial bewegliche Welle, einen mit dieser verbundenen Meßfühler aufweist, der mit dem Prüfling in Berührung kommt, eine Vorrichtung zum Führen der Axialversetzung der Welle gegenüber dem Gehäuse, einen Lagengeber, der ein Signal in Abhängigkeit von den gegenseitigen Stellungen der Welle und des Gehäuses abgibt sowie eine elastische Vorrichtung aufweist, welche die Welle in Meßrichtung drückt.

Patronenförmige Meßköpfe wie der vorstehend beschriebene werden im Schweizer Patent Nr. 594 874 und im US-Patent Nr. 3 434 086 dargestellt. Vor allem offenbart diese US-Patentschrift einen patronenförmigen Meßkopf mit einer im allgemeinen zylinderförmigen Metallhülse, die mit einer Metallkappe verschlossen werden kann, welche angeklebt oder anderweitig befestigt sein kann. Die Kappe weist eine Eindrehung oder einen Hals mit einer Axialbohrung auf, in der ein Anker geführt ist. Eine Spule kann in der Metallhülse verklebt sein oder durch die Kappe und eine Durchführung befestigt sein.

Es ist ebenso bekannt, wie in der italienischen Patentschrift Nr. 906 206 gezeigt wird, die Axialversetzungen der Welle oder Spindel gegenüber einem Gehäuse mit Hilfe einer Durchführung zu führen, die einen ersten am Gehäuse befestigten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt mit einem kleinen Radialspiel für die Spindel, um diese axial zu führen und einen Zwischenabschnitt aufweist, welcher die Übertragung von Verformungen vom ersten zum zweiten Abschnitt der Durchführung verhindert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen patronenförmigen Meßkopf zu schaffen, der widerstandsfähiger und betriebssicherer ist und eine höhere Genauigkeit als die bekannten patronenförmigen Meßköpfe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gelöst und weitere Vorteile werden erzielt durch einen erfindungsgemäßen patronenförmigen Kopf wie er eingangs kurz beschrieben wurde, wobei die Führungseinrichtung einen am Gehäuse befestigten Zwischen-

IQ abschnitt, Führungselemente zur Führung der axialen Verschiebungen der Welle und zwei Verbindungsabschnitte zwischen dem Zwischenabschnitt und Führungselementen aufweist _; und die Verbindungsabschnitte die Übertragung von Verformungen vom Zwischenabschnitt an die Führungselemente verhindern sollen.

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 teilweise als Querschnitt wiedergegebenen Längsschnitt mit zwei halbfertigen Teilen eines patronenförmigen Meßkopf es nach ihrer Montage;

Fig. 2 einen teilweise im Querschnitt dargestellten

Längsschnitt eines dritten halbfertigen Teils des Meßkopfes;

Fig. 3 einen teilweise im Querschnitt dargestellten

Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des in Fig. 2 gezeigten halbfertigen Teiles;

Fig. 4 einen teilweise im Querschnitt dargestellten Längsschnitt eines Meßkopfes, der sich durch

die Montage des in den Fign. 2 oder 3 dargestellten Teils an die Teile der Fig. 1 ergibt,

wobei Fig. 4 gegenüber den Fign. 1 bis 3 einen

kleineren Maßstab aufweist.

Nach Fig. 1 bildet ein rohrförmiges zylindrisches Gehäuse 1 ein erstes halbfertiges Teil mit einer geometrischen Längsachse. Ein erster als Differentialtransformator ausgelegter Lagengeber weist im wesentlichen elektrische Wicklungen auf und bildet zusammen mit einem elektrischen Kabel für Stromversorgung und Übertragung ein zweites halbfertiges Teil. Dieses halbfertige Teil ist mit dem ersten Abschnitt 2 des Lagengebers (Fig. 1) mit Hilfe einer festen Verbindung an der Innenwand des Gehäuses 1 angebracht.

Die Verbindung wird mit einem Harz oder Kleber 57 erreicht, der vorzugsweise "Araldit" ist (s.Fig. 4).

Auf diese Weise bildet ein Abschnitt der Innenfläche des Gehäuses 1 zusammen mit einer Oberfläche des Abschnitts des Lagengebers eine obere Abschlußkammer 4, in welcher nicht gezeigte Drahtleitungen untergebracht sind, die in einem Kabel 3 enthalten sind, sowie ein Ende des Kabels.

Dann wird die Kammer 4 mit einem Harz 58, ebenfalls vorzugsweise "Araldit", gefüllt, das einerseits die obere Dichtung des Meßkopfes gewährleistet und andererseits dazu dient, das Kabelende 3 betriebssicher zu befestigen und es damit vor zufälligen Einrissen zu schützen.

Die Kamme¹" 4 wird dann oben durch eine Schutzkappe 5 verschlossen, welche übermäßige Biegungen des Kabels 3 verhindert.

Fig. 2 zeigt ein drittes halbfertiges Teil das auch ein mit ihm einstückig ausgeformtes Glied aufweist, welches

eine Hohlführung 9 bildet, durch das eine Welle 6 geführt ist, die mit den beiden Führungselementen einschließlich der inneren Zylinderflächen 10 und 11 der Führungsvorrichtung 9 zusammenwirkt.

Zwischen den Flächenabschnitten 10 und 11 und der Welle existiert ein geringes Radialspiel welches die Führung der Axialverschiebung der Welle 6 sicherstellt.

An einem Ende der Welle 6 ist über einen Schaft 7 ein Magnetkern 8 angeschlossen, welcher den zweiten Teil des Lagengebers bildet. In einer quer in der Welle 6 ausgeformten durchgehenden Bohrung 12 ist teilweise ein Stift 13 eingesetzt, der an seinem freien Ende ein kleines Zwischenrad 14 trägt. Ein in der Führungsvorrichtung 9 ausgeformte Längsnut 15, die etwas größer ist als der Durchmesser des Zwischenrades 14, beherbergt dieses Zwischenrad 14, das darin gleitet, während die Welle 6 sich gegenüber der Führungsvorrichtung bewegt und damit eine Drehbewegung der Welle 6 um ihre Achse und damit eine Drehung der Welle 6 gegenüber der Führungsvorrichtung 9 verhindert.

Eine geteilte Ringspule 16 ist in einem Lagersitz 17 der Welle 6 angeordnet und liegt auf einer Stirnfläche der Führungsvorrichtung 9 auf, um den Hub der Welle 6 in Meßrichtung zu begrenzen.

Ein in Fig. 2 gezeigtes drittes halbfertiges Teil ist mit dem ersten halbfertigen Teil, das aus dem rohrförmigen Gehäuse 1 (welches bereits mit dem Abschnitt 2 des Lagengebers verbunden ist) besteht, mit Hilfe einer festen Verbindung zusammengekuppelt, in dem die Führungsvorrichtung 9 mit dem Gehäuse verbunden wird. Diese Verbindung erfolgt durch Verkleben eines zylinderförmigen Abschnittes 24 der Außenfläche der Führungsvorrichtung 9 mit einem

begrenzten Teil der Innenfläche des rohrförmigen Gehäuses 1 (s.Fig. 4). Vorzugsweise ist der hierfür verwendete Kleber oder das Harz 59 "Araldit". Um die Verbindung stabiler zu machen weist der Abschnitt 24 Ringnuten 66 auf, die mit einem Teil des Klebers aufgefüllt werden. Der zylinderförmige Abschnitt 24 - der infolge der Nuten 66 aus drei zylinder förmigen Abschnitten gebildet wird - liegt zwischen den Abschnitten 10, 11, mit denen er über weitere zylinderförmige Abschnitte 25 und 26 von geringerer Dicke verbunden ist.

Es sei bemerkt, daß die Verbindungsstellung der Führungsvorrichtung 9 gegenüber dem Gehäuse 1 die Größe des Vorhubes des Meßkopfes bildet, d.h. die Länge, die die Welle vorlaufen muß, so daß der Kopf von der Ruhestellung aus die Meßstellung erreicht.

Die besondere Formgebung der Führungsvorrichtung bietet andere Vorteile: Drücke mit folgenden Verformungen auf die Außenfläche des rohrförmigen Gehäuses 1 können über den Abschnitt 24 an die Führungsvorrichtung 9 übertragen werden; sie werden jedoch nicht an die Abschnitte 10 und 11 übertragen, welche direkt mit der Welle 6 zusammenwirken, da sie durch die elastisch verformbaren Zwischenabschnitte 25 und 26 absorbiert werden.

Eine in Fig. 4 gezeigte Druckfeder 56 bewirkt, daß die Welle 6 in Meßrichtung gedrückt wird, da ein Ende am Ring 19 anliegt, der an der Welle 6 befestigt ist, und ein anderes Ende am Ring 20 anliegt, der an einer Grundfläche des ersten Abschnittes 2 des Lagengebers befestigt ist.

Die Hubbegrenzung der Welle 6 in Gegenrichtung gegenüber der Messung 1 ergibt sich, wenn die Grundfläche 21 der Welle 9 am Ring 20 anliegt.

θ
is

Ein an einem Ende der Welle 6 ausgeformter ringförmiger Lagersitz 22 nimmt das Ende einer balgenförmigen Dichtung auf, die im Querschnitt in Fig. 4 gezeigt ist,welche eine Dichtung des Meßkopfes gewährleistet.

Ein Lagersitz 23 für das andere Ende der Dichtung 60 ist speziell in der Führungsvorrichtung 9 ausgeformt und wird speziell durch einen Abschnitt der Innenfläche des rohrförmigen Gehäuses 1 begrenzt.

Die Lagersitze 22 und 23 sind so ausgeformt, daß die Enden der Balgendichtung 60 Druckbelastungen ausgesetzt sind, wodurch eine sichere Verbindung entsteht, die in der US-Patentschrift Nr. 4 386 467 beschrieben ist.

An der Grundfläche eines zylinderförmigen Bauelements 62 ist ein Meßfühler 61, vorzugsweise aus Karbit befestigt, an dessen anderem Ende ein Gewinde 63 ausgeformt ist; das Gewinde 63 ist an der Welle 6 befestigt, d.h. in einer Gewindebohrung 64 verschraubt, die in dem aus dem Gehäuse 1 hervorragenden Ende der Welle 6 ausgeformt ist. Aufgrund der Wirkung der Feder 56 wird der Meßfühler 61 mit der entsprechenden Auflagekraft gegen die mechanischen Werkstücke oder Teile gedrückt, die zu messen sind, wodurch ihre Abweichungen gegenüber linearen Soll- oder Nenndimensionen abgegriffen werden.

Fig. 3 zeigt ein halbfertiges Teil, das dem der Fig. 2 identisch ist, jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel der Führungsvorrichtung zeigt, welche es der Welle 6 ermöglicht, gegenüber dem rohrförmigen Gehäuse 1 verschoben zu werden.

Die Vorrichtung besteht aus einem einstückig ausgeformten Glied 50, das im wesentlichen zylinderförmig ist und mit

-7-

Hilfe von Klebstoff oder Harz am Zwischenabschnitt 51 mit dem rohrförmigen Gehäuse verklebt werden kann, wobei alle

denen

Merkmale im Abschnitt 24/der Fig. 2 gleichen. Eine Durchführung der Buchse 52 ist zwischen dem Glied 50 und der der Welle 6 angeordnet. Die Durchführung 52 beherbergt

in nahe ihren Enden ausgeformten Lagersitzen die Führungselemente, d.h. Kugeln 53, die mit dem Glied 50 auf der einen Seite und der Welle 6 auf der anderen Seite in Berührung stehen können,wodurch sich ihre relative Bewegung -^q ermöglicht.

Unter allen Betriebsbedingungen des Meßkopfes sind die Kugeln 53 in einem erheblichen axialen Abstand vom Zwischenabschnitt 51 angeordnet. Außerdem weisen die Abschnitte des Gliedes 50 neben dem Zwischenabschnitt 51 eine geringere Dicke im Verhältnis zu der des Abschnittes 51 auf. Somit sind die Abschnitte des Gliedes 50 neben dem Zwischenabschnitt 51 elastisch verformbar, um eine übertragung von erheblichen Spannungen und Verformungen im Gehäuse 1 und dem Zwischenabschnitt 51 auf die Kugeln 53 zu verhindern, wodurch die Welle 6 axial ohne eine Gefahr des Festfressens gleiten kann.

Zwei mit den Enden des Gliedes 50 verbundene Kappen 54 und 55 begrenzen die Axialverschiebungen und verhindern ein Herausfallen und Herausragen der Durchführung 52. Außerdem bildet das Element 54 teilweise den Lagersitz 23 für die Dichtung 60.

Nach Fig. 4 beherbergt das rohrförmige Gehäuse 1 das Ende der Dichtung 60, das im Lagersitz 23 angeordnet ist sowie einen Längsabschnitt der Dichtung; damit wird die Dichtung 60 teilweise oder insgesamt durch das Gehäuse 1 geschützt.

Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die feststehenden Verbindungen zwischen dem Gehäuse und dem ersten Abschnitt des Lagengebers und zwischen der Führungsvorrichtung und dem Gehäuse nicht nur durch Kleber erfolgen sondern auch durch andere Mittel, beispielsweise durch Schweißen oder Preßsitz erreicht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE;

(yPatronenförmiger Meßkopf zum Messen von linearen Dimensionen mit einem im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, einer teilweise im Gehäuse angeordneten und gegenüber diesem axial verschiebbaren Welle, einem mit der Welle verbundenen Meßfühler, der mit dem Prüfling in Berührung kommt, mit einer Führungsvorrichtung zum Führen der axialen Versetzung der Welle gegenüber dem Gehäuse,

IQ einem Lagengeber, der ein Signal in Abhängigkeit von den gegenseitigen Stellungen der Welle und des Gehäuses erzeugt, sowie mit einer elastischen Vorrichtung, welche die Welle in Meßrichtung drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (9;50,52,53) einen am Gehäuse

(1) befestigten Zwischenabschnitt (24;51) aufweist, wobei Führungselemente (10,11;52,53) die Axialversetzungen der Welle (6) führen und dadurch, daß zwei Verbindungsabschnitte (25,26) zwischen den Zwischenabschnitten (24; 51) und den Führungselementen (10,11;52,53) angeordnet sind, wobei die Verbindungsabschnitte (25,26) die Übertragung von Verformungen vom Zwischenabschnitt (24;51) an die Führungselemente (10,11;52,53) verhindern.
2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung im wesentlichen aus einem einzigen einstückigen Teil (9) besteht.
3. Meßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückig ausgeformte Teil (9) zwei Abschnitte (10, 11) mit zylinderförmigen Innenflächen aufweist und, daß die Führungselemente (10,11;52,53) durch die Abschnitte(10, 11) gebildet werden und einstückig mit dem Zwischenabschnitt (24) über Verbindungsabschnitte (25,26) verbunden sind.
4. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (9) ein erstes Glied (50) aufweist, welches den Zwischenabschnitt (51) bildet, sowie die Verbindungsabschnitte (25,26) und eine Kugellaufbuchse (52,53), die zwischen dem ersten Glied (50) und der Welle (6) angeordnet ist und die Führungselemente (1O,11;52,53) umfaßt.
5. Meßkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellaufbuchse (52,53) zwei Enden mit Lagersitzen aufweist, welche die Führungselemente (10,11;52,53) einschließlich mehrerer Kugeln (53) aufnehmen.
6. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-

durch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (24,51) an der Innenfläche des Gehäuses (1) mit einer feststehenden Verbindung, z.B. durch einen Kleber oder ein Harz befestigt ist.
7. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Balgendichtung (60) aufweist, wobei die Welle (6) und die Führungsvorrichtung (9;5O,54) ringförmige Lagersitze (22,23) bilden, welche die entsprechenden Enden des Balgens (60) über Verbindungselemente aufnehmen, welche im wesentlichen eine Druckbelastung auf die Balgenenden (60) ausüben sowie dadurch, daß ein Abschnitt der Balgendichtung (6) im rohrförmigen Gehäuse (1) angeordnet ist.
8. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein mit dem Lagengeber (2) verbundenes elektrisches Kabel (3) aufweist und, daß das rohrförmige Gehäuse (1) eine Endkammer (4) zur Aufnahme des Kabels (3) bildet, wobei die Kammer (4) durch ein Harz (58) abgedichtet ist.
9. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagengeber ein erstes Geberelement (2) aufweist, das an der Innenfläche des Gehäuses (1) durch eine feststehende Verbindung befestigt ist sowie ein zweites Geberelement (8) das mit der Welle (6) verbunden ist, an welcher Auflageflächen (16,21) ausgeformt sind, welche mit der Führungsvorrichtung (25) und dem ersten Geberelement (2) zusammenwirken, um den Hub der Welle (6) zu begrenzen.
10. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenrad (13) an die Welle (6) gekuppelt ist sowie dadurch, daß die Führungsvorrichtung (9;50) eine Nut (15) aufweist, in welcher das Zwischenrad (13) aufgenommen ist, solange es die Drehung der Welle (6) verhindert.