DE3444956C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannt sind Meßtaster, bei denen mittels eines umlaufenden Zugmittels, in das ein vorgespanntes federndes Mittel einge­ setzt ist, ein Maßstab (DE-GM 78 35 649) oder eine Ableseein­ heit (DE-PS 26 05 020) bewegt werden, so daß beim Antasten des Prüflings das relativ kurze vorgespannte federnde Mittel nur wenig in seiner Vorspannung verändert wird, wodurch re­ lativ kleine Meßkraftanstiege erzielt werden. Ebenso kleine Meßkraftanstiege können realisiert werden, indem man einen von Hand frei beweglichen Meßbolzen nur in der Höhe der Meß­ stelle mit einem relativ kurzem federnden Mittel beaufschlagt, welches sich gegen ein an der Meßstelle festgelegtes Teil, das sonst mit dem Meßbolzen freibeweglich ist, abstützt (DE-OS 30 45 355).

Sind z. B. bei einer Meßschraube größere Meßkräfte zum Fest­ klemmen des Prüflings erwünscht, kann das federnde Mittel durch eine Ratsche ergänzt werden (DE-OS 3 13 673).

Aus der DE-OS 31 37 682 ist ein Tastmeßgerät bekannt, bei dem die Meßkraftfeder, die einerseits am Tastbolzen festgemacht ist, an einem Hebel angreift, der an seinem einen Ende im Gehäuse kippbar gelagert ist und mit seinem anderen Ende un­ ter eine Gleitfläche an Tastbolzen greift, wobei die Feder zwischen den beiden Enden des Hebels angelenkt ist, so daß nur ein bestimmter Teil der Kraft der vorgespannten Feder als Meßkraft am Tastbolzen wirksam wird. Bei einer Verschiebung des Tastbolzens in seine obere Stellung wird die Meßkraftfe­ der nur geringfügig gedehnt, da ihr einer Angriffspunkt am Hebel sich mit dem Tastbolzen mit bewegt. Diese Lösung ist vorteilhaft nur bis 20 mm Meßweg anwendbar, da sonst wegen des langen Hebels die Baugröße unvertretbar zunimmt.

Die Erfindung ermöglicht den Aufbau eines Meßtasters für lan­ ge Meßwege, der einfach und klein gebaut ist und mit konstan­ ter Meßkraft arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßtaster mit nur wenigen Einzelteilen für die Meßkrafterzeugung, und ohne Meßkraftanstieg am Tastbolzen, zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Meß­ tasters ergibt sich aus den Maßnahmen im Kennzeichen der Un­ teransprüche.

Ist der Tastbolzen mit Maßstabkörper maximal aus dem Meßta­ ster hinausgeschoben, dann befindet sich der Teil der Rolle mit dem veränderlichen Radius mit der Stelle die dem Radius des anderen Teils der Rolle entspricht, in horizontaler Po­ sition, so daß die beiden Zugmittel an den Enden eines gleichschenkligen Hebels angreifen, wodurch die Kraft der vorgespannten Zugfeder im Verhältnis 1 : 1 als Meßkraft auf den Maßstab­ körper übertragen wird. Durch eine Bewegung des Maßstabkör­ pers in den Meßtaster hinein wird über das am Maßstabkörper befestigte Zugmittel die Rolle im Uhrzeigersinn gedreht. Da­ bei wickelt sich das mit der Zugfeder verbundene Zugmittel auf den Teil der Rolle, dessen Radius sich nach einer drei­ viertel Umdrehung auf einen minimalen Wert verringert. Der Umfang des anderen Teils der Rolle ist so bemessen, daß die Rolle während des gesamten Meßweges, z. B. 60 mm, eine drei­ viertel Umdrehung macht. Die Zugfeder wird so weit gedehnt, wie sich das an ihr befestigte Zugmittel während einer drei­ viertel Umdrehung auf die Rolle wickelt. Die Kraft der Zug­ feder steigt durch die Drehung an. Der Radius der Rolle ver­ ringert sich entsprechend diesem Kraftanstieg, d. h. der He­ belarm, an dem die Zugfeder nun stärker zieht, ist entspre­ chend kürzer, so daß auf das Zugmittel am Maßstabkörper an jeder Stelle des Meßweges die gleiche Kraft wirkt.

Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 Längsschnitt durch den Meßtaster,

Fig. 2 Schnitt A-A in Fig. 1.

Am Grundkörper 1 ist der Maßstabkörper 2, an dem der Tastbolzen 3 fluchtend angebracht ist, in einer Wälzführung präzise gera­ degeführt. Die Wälzführung besteht aus einer am Grundkörper 1, im wesentlichen parallel zu einem Spannschaft 7, fest angeord­ neten Führungsleiste 4 und einer einstellbaren Führungsleiste 5, die mittels in einer fest am Grundkörper 1 angebrachten Zustelleiste 6 gehaltenen Stellelementen 8 genau parallel zum Maßstabkörper 2 am Grundkörper 1 angeordnet wird, so daß die Wälzführung mit ausreichend kleinem Spiel einstellbar ist. Die Führungsleisten 4, 5 und der Maßstabkörper 2 enthalten Längsnuten in denen die Wälzkörper 9, die durch den Käfig 10 gegeneinander gehalten werden, abrollen.

Mittels Spannschaft 7 kann der Meßtaster in einem Meßständer eingespannt werden.

Am oberen Ende des Maßstabkörpers 2 ist ein Zugmittel 11 festgemacht, dessen anderes Ende fest und aufwickelbar mit ei­ ner, am Grundkörper 1 drehbar gelagerten Rolle 13 verbunden ist. Der Umfang der Rolle 13, deren Radius am ganzen Umfang kon­ stant bleibt, ist so bemessen, daß sie während des gesamten Meßweges, z. B. 100 mm, eine dreiviertel Umdrehung macht. Die Rolle 13 weist einen Teil 13′ auf, dessen Radius sich aus­ gehend vom Radius der Rolle 13 nach einer dreiviertel Umdreh­ ung auf einen minimalen Wert verringert. Am Teil 13′ ist ein Zugmittel 12 fest und aufwickelbar angebracht, dessen anderes Ende mit einer Zugfeder 14 verbunden ist, die andererseits an einem gegenüber dem Grundkörper 1 verstellbaren Befestigungs­ element 16 eingehängt ist. Das Befestigungselement 16 ist mit­ tels eines arretierbaren Befestigungselements 17, z. B. in drei Stufen, verstellbar. Auf diese Weise kann die Vorspannung der Zugfeder 14, z. B. für drei verschiedene Meßpositionen, vari­ iert werden. Untere Position kleine Vorspannung, Meßkraft 1,5 N, für Tastbolzenbewegung nach unten. Mittlere Position für Tast­ bolzen in waagerechter Lage des Meßtasters und obere Position für eine Tastbolzenbewegung nach oben, wenn Meßtaster über Kopf benutzt wird.

Die o. g. Meßkraft wird in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, Tastbolzen mit Maßstabkörper ganz unten, erreicht. Dabei wir­ ken die Zugmittel 11, 12 an der Rolle 13, 13′ an den Enden eines gleichschenkligen Hebels, wodurch die Kraft der Zug­ feder 14 1 zu 1 als Meßkraft auf den Maßstabkörper 2 über­ tragen wird.

Durch eine Veränderung des Radius der Rolle 13, z. B. durch die Aufteilung der Rolle 13 in vier radial verstellbare Seg­ mente (nicht dargestellt), besteht eine weitere Möglichkeit der Variation der Meßkraft.

Bei einer Bewegung des Maßstabkörpers 2 in den Meßtaster hinein wird über das Zugmittel 11 die Rolle 13 im Uhrzeiger­ sinn um eine dreiviertel Umdrehung gedreht. Gleichzeitig wird das Zugmittel 12 auf die Rolle 13′ aufgewickelt und die Zugfeder 9 um die Aufwickellänge des Zugmittels 12 gedehnt. Der Radius der Rolle 13′ verringert sich proportional der Zunahme der Kraft der Zugfeder 14, so daß entlang des gesam­ ten Meßweges das anfangs eingeleitete Moment, Kraft der Fe­ der 14 mal Hebelarm 18 immer konstant ist, bis zu der größten Kraft der Feder 14, nach einer dreiviertel Umdrehung der Rol­ le 13, 13′ , mal Hebelarm 19.

In den Maßstabkörper 2 ist genau in der Führungsebene des Maßstabkörpers 2 ein Glasmaßstab 21 eingesetzt, der im Durch­ lichtverfahren von einer fotoelektrischen Ableseeinheit 20 abgetastet wird. Die Signale der Ableseeinheit 20 werden von einem batteriegespeisten Spezialschaltkreis verarbeitet und in einer LCD-Anzeige digital angezeigt. Alle elektrischen und elektronischen Baugruppen sind im Gehäuse 22 untergebracht (teilweise nicht dargestellt).

Im Schnitt in Fig. 2 ist die Anordnung der Rolle 13, 13′ auf einer gemeinsamen Achse 15 und die Anordnung der foto­ elektrischen Bauelemente zu sehen.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, ein Präzisions­ längenmeßgerät für lange Meßwege mit einem Minimum an Bau­ elementen zur Meßkrafterzeugung aufzubauen, wobei an den meß­ kraftübertragenden Bauelementen nur wenig Reibung auftritt. Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht in der entlang des gesamten Meßweges sehr genau konstanten und einstellbaren Meßkraft, zu deren Realisierung nicht über die Mindestbaugrö­ ße eines Meßtasters hinausgegangen werden mußte, und daß der Meßtaster völlig netzunabhängig arbeitet.

Claims (3)

1. Meßtaster, insbesondere für lange Wege, bestehend aus ei­ nem, an einem Grundkörper präzise gerade geführten Maßstabkör­ per, an dem fluchtend ein Tastbolzen angekoppelt ist, der mit Kraftübertragungselementen zur Erzeugung der Meßkraft zusammen­ wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (1) eine Rolle (13) drehbar gelagert ist, auf die zwei Zugmittel (11, 12) aufwickelbar sind, daß der Auf­ wickelradius für das eine Zugmittel am gesamten Umfang kon­ stant ist und der Aufwickelradius für das andere Zugmittel sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert und das eine Zugmittel mit dem oberen Ende des Maßstabkörpers (2) verbunden ist und das andere Zugmittel über eine vorgespannte Zugfeder (14) verstellbar am Grundkörper (1) angelenkt ist.

2. Meßtaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (13) aus einem Teil (13) mit konstantem Radius und einem Teil (13′) mit einem Radius, der sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert, besteht, die auf einer gemeinsamen Achse (15) zusammengefügt sind.

3. Meßtaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des radiusveränderlichen Teils (13′) der Rolle (13) an einer Stelle dem Radius des anderen Teils (13) der Rolle (13) entspricht und nach einer dreiviertel Umdrehung seinen kleinsten Wert aufweist.