DE3715698A1 - Tastkopf - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tastkopf zur dreidimensio
nalen Antastung von Prüflingen, für dreidimensionale Meß-
und/oder Anreißmaschinen, der im Oberbegriff des Anspruchs
1 genannten Art.
Es ist ein Tastkopf dieser Art bekannt (DE-OS 20 19 895),
dessen Meßeinrichtung induktiv oder kapazitiv berührungslos
arbeitet. Abgesehen davon, daß ein solcher Tastkopf nicht
empfindlich genug arbeiten kann, bedingt diese Meßeinrichtung
einen voluminösen Aufbau. Sie erfordert außerdem große beweg
liche Massen, wodurch sich in nachteiliger Weise relativ
große Deformationen am Taststift und in sonstigen bewegten
Teilen ergeben. Außerdem sind demgemäß relativ große Rück
stellkräfte bei Abfall der Antastkraft erforderlich, die
somit relativ große Antastkräfte nach sich ziehen mit den
Nachteilen verstärkter Durchbiegung des Taststiftes und son
stiger bewegter Teile und auch der Deformation der Oberfläche
des jeweiligen Meßobjektes insbesondere dann, wenn dieses
aus relativ weichen Werkstoffen besteht. Beim Tastkopf bekann
ter Art ist im übrigen nicht das Problem gelöst, den Taststift
nach Abfall der Antastkraft reproduzierbar und möglichst
schnell wieder in die Ausgangslage zurückzustellen und dabei
im übrigen auch einen ausreichend großen Überhub in Taststift
richtung zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tastkopf
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaf
fen, der möglichst klein, leicht und kompakt ist, mög
lichst wenig Bauteile hat und einfach gestaltet ist und
dessen Meßeinrichtung einfach, klein und leicht beschaf
fen ist und selbst bei kleinen Taststiftauslenkung hoch
präzise und reproduzierbar arbeitet.
Die Aufgabe ist bei einem Tastkopf der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art gemäß der Erfindung gelöst
durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1.
Die Meßeinrichtung ist außerordentlich klein, platzspa
rend, leicht und kostengünstig. Sie bedingt nur geringe
bewegte Massen und hat den Vorteil, daß bei kleiner
Taststiftauslenkung eine äußerst genaue Messung möglich
ist. Dabei sind die Voraussetzungen dafür geschaffen,
den Tastkopf entweder als schaltenden oder auch als mes
senden Taster auszubilden. Durch die Meßeinrichtung sind
drei Meßsysteme im Tastkopf integriert, die auch den Vor
teil haben, daß sie eine Aussage über die jeweilige An
tastrichtung ermöglichen. Bei der Ausbildung als messen
den Taster ist in vorteilhafter Weise auch ein Scanning
möglich. Weitere Einzelheiten und Vorteile dieser Meß
einrichtung ergeben sich im übrigen aus der speziellen
Beschreibung, auf die zur Vermeidung unnötiger Wiederho
lungen hier verwiesen wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch
2. Derartige Feldplatten als magnetisch steuerbare Wider
stände, insbesondere Halbleiterwiderstände, sind als
magnetfeldabhängige Bauelemente besonders einfach und
in dieser Form auch kostengünstig.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Ansprüchen 3-7. Die Ausgestaltung gemäß Anspruch
7 ermöglicht durch entsprechende geometrische Auslegung
der magnetischen Sensoren und der Spaltgeometrie einen
definierten Kraftfluß der auftretenden magnetischen Kräfte
derart, daß etwaige Federrückstellelemente zur Rückstel
lung des Tastelementes nach Abfall der Antastkraft in
die jeweilige Ausgangsstellung entbehrlich sein können.
Außerdem läßt sich durch gezielte Bestimmung, ggf. Ände
rung, der Spaltgeometrie zwischen den Gegenpolen und den
Sensoren, insbesondere Feldplatten, die Größe der Kraft
und damit die Antastkraft gezielt verändern. Es kann da
mit der Forderung nach nachregulierender, sich anpassen
der Rückstellkraft entsprochen werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
Anspruch 8 sowie ferner aus den Ansprüchen 9 bis 20.
Durch die Blattfeder ist eine hochpräzise Lagereinrich
tung geschaffen, die einen großen Hub zuläßt, eine exakte
Reproduzierbarkeit gewährleistet und die außerdem auch
exzentrische Kräfte zuläßt, wie sie z.B. bei der Verwen
dung von Sterntastern als auswechselbaren Tasteinsatz
vorkommen. Da die Blattfeder rotationssymmetrisch ist
und wirkt, ist ein jeweils gleiches Verhalten beim An
tasten über den gesamten Umfang des Tastkopfes erreicht.
Die Lagereinrichtung führt zu einer guten mechanischen
Stabilität und Reproduzierbarkeit der jeweiligen Ausgangs
lage des Tastelementes sowie zu einer schnellen Rückstel
lung in die Ausgangsstellung bei jeweils geringer Rück
stellkraft, wodurch auch beim Antasten die wirksame An
tastkraft relativ klein ist. Dies hat den Vorteil, daß
beim Antasten von Meßobjekten aus weichen Werkstoffen
die Gefahr etwaiger Deformationen vermieden ist und beim
Antasten von Meßobjekten mit harter Oberfläche die Gefahr
von Deformationen des Taststiftes, des auswechselbaren
Tasteinsatzes und des auch z. B. kugelförmigen Antast
endes vermieden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Ansprüchen 21 bis 26. Durch die Merkmale gemäß
Anspruch 26 ist eine besondere, in Achsrichtung wirksame
Rückstellfeder, die die Rückstellung in die definierte
Ausgangslage gewährleistet, entbehrlich.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung.
Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend
allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wie
dergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung
der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen, wodurch jedoch
alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrück
lich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben.
Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschrei
bung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der
Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der
Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben
und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun
gen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 einen schematischen axialen Schnitt mit
teilweiser Seitenansicht eines Tastkopfes
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt entlang der
Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische vergrößerte Draufsicht
allein der Blattfeder des Tastkopfes in
Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische vergrößerte Draufsicht
einer Blattfeder gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 bis 3 ist ein Tastkopf 10 gemäß erstem Ausfüh
rungsbeispiel gezeigt, der zur dreidimensionalen, berüh
renden Antastung von nicht gezeigten Prüflingen bestimmt
ist und hierzu z.B. mittels eines schematisch angedeuteten
Haltezapfens 11 in einer Werkzeugaufnahme einer dreidimen
sionalen Meß- und/oder Anreißmaschine aufgenommen wird,
wie sie z.B. in DE-PS 17 73 282 oder 17 98 419 erläutert
ist.
Der Tastkopf 10 weist in einem Gehäuse 12 ein Tastelement
13 auf, das einen im wesentlichen stabförmigen Abschnitt
14 und einen an diesem auswechselbar gehaltenen, ebenfalls
im wesentlichen stabförmigen Tasteinsatz 15 mit z.B. kuge
ligem Antastende 18 aufweist. Das Tastelement 13 ist mit
dem Abschnitt 14 durch eine im Verhältnis dazu wesentlich
größere Öffnung 17 des Gehäuses 12 herausgeführt.
Das Tastelement 13 ist im Gehäuse 12 mittels einer Lager
einrichtung 18 in Richtung der Achsen eines räumlichen
Koordinatensystems beweglich gelagert, wodurch das Tast
element 13 in Richtung der Längsmittelachse 19 in das
Gehäuse 12 einschiebbar ist und außerdem im Bereich der
Lagereinrichtung 18 um die Längsmittelachse 19 herum
schwenkbeweglich ist.
Im Gehäuse 12 ist ferner eine berührungslos arbeitende
Messeinrichtung 20 enthalten, die zwischen dem Gehäuse
12 einerseits und dem Tastelement 13 andererseits bei
Relativbewegung dieser relativ zueinander wirksam ist
und mittels der eine derartige Relativbewegung, z.B. des
Tastelements 13, in ein zugeordnetes Ausgangssignal um
formbar ist. Die Meßeinrichtung 20 weist einerseits meh
rere gehäusefest angeordnete magnetische Sensoren 21 auf,
die hier nur schematisch dargestellt sind. Diese magne
tischen Sensoren 21 sind als magnetisch steuerbare Wider
stände, insbesondere Halbleiterwiderstände, ausgebildet
und für sich bekannt. Sie sind hier als Feldplatten aus
gebildet und auf einem Kreis in etwa gleichen Umfangs
winkelabständen voneinander angeordnet. Teil der Meßein
richtung 20 sind andererseits den Sensoren 21 zugeordnete
Gegenpole 22 am Tastelement 13, die in radialem und/oder
axialem Abstand von den Sensoren 21 angeordnet sind. Auch
die Gegenpole 22 sind hier auf einem Kreis in etwa glei
chen Umfangswinkelabständen voneinander angeordnet, und
zwar auf einem inneren Kreis, der koaxial zu demjenigen
der Sensoren 21 verläuft und von diesem umgeben ist. Die
Gegenpole 22 befinden sich somit innen und die Sensoren
21 außen. Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungs
beispiel können die Verhältnisse auch vertauscht sein.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils drei Sen
soren 21 und zugeordnete Gegenpole 22 vorhanden. Es ver
steht sich, daß auch weniger oder insbesondere auch mehr
davon angeordnet sein können. Wie Fig. 1 zeigt, sind die
magnetischen Sensoren 21 und die zugeordneten Gegenpole
22 auf gleicher axialer Höhe plaziert. Es versteht sich
gleichwohl, daß bei einem anderen, nicht gezeigten Aus
führungsbeispiel die Gegenpole 22 statt dessen axial, z.B.
in Richtung zum freien, aus dem Gehäuse 12 herausgeführten
Ende des Tastelements 13, versetzt zu den Sensoren 21 an
geordnet sein können.
Die Sensoren 21 sind hier nur schematisch angedeutet und
in der Form z.B. als Feldplatten im Handel erhältlich
und für sich bekannt. Gleiches gilt auch für die zugeord
neten Gegenpole 22. Die Sensoren 21 sind an einem vor
zugsweise nichtmagentischen Ringteil 23 gehalten, der
im topfförmigen Gehäuse 12 axial und in Umfangsrichtung
unbeweglich festgehalten ist. Dieser Ringteil 23 ist als
axialer Klemmteil ausgebildet, der für die Lagereinrich
tung 18 zugleich eine Klemmfunktion erfüllt. Die Lager
einrichtung 18 weist eine etwa ringförmige, im Querschnitt
relativ dünne Blattfeder 24 auf, die ein rotationssymme
trisches Lagerelement für das Tastelement 13 bildet, das
mit der Blattfeder 24 fest verbunden ist. Das Gehäuse
12 enthält im Inneren eine radial vorspringende Schulter
25, auf der die Blattfeder 24 mit ihrem äußeren Rand 26
aufliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Blattfeder
24 befindet sich der Ringteil 23, über den die Blattfeder
24 axial fest an die Schulter 25 angepreßt ist. Das Ge
häuse 12 ist innen zumindest auf einem Teil seiner Länge
mit einem Innengewinde 27 versehen, in das ein Gewindering
28 eingeschraubt ist, der in Fig. 1 von oben her gegen
den Ringteil 23 drückt und diesen fest gegen die Blatt
feder 24 anpreßt. Das oben offene Ende des topfförmigen
Gehäuses 12 ist mittels eines den Haltezapfen 11 tragen
den Deckels 29 verschlossen.
Das Tastelement 13 weist einen dazu koaxialen Klemmhalter
30 auf, der aus zwei miteinander fest verspannten Teilen
31 und 32 besteht, zwischen denen die Blattfeder 24 zen
triert und im Bereich ihres radial innen befindlichen
Randes fest eingespannt ist. Die Blattfeder 24 erstreckt
sich dabei etwa rechtwinklig zum Tastelement 13.
Das Tastelement 13 weist einen Lagerring 33 auf, der beim
gezeigten Ausführungsbeispiel als mit dem Klemmhalter
30, und zwar dem einen Teil 32, einstückiges Teil ausge
bildet ist. Dieser Lagerring 33 befindet sich somit auf
der Seite der Blattfeder 24, die zum freien, aus dem Ge
häuse 12 herausragenden Ende des Tastelements 13 hin
weist. Der Lagerring 33 verläuft koaxial zum Tastelement
13 und umgibt dieses mit radialem Abstand. Er weist eine
axial vorstehende Ringschneide 34 auf, mit der der La
gerring 33 axial auf einer gehäusefesten Sitzfläche 35
aufsitzt, die durch die zugewandte Fläche einer Lagerplat
te 38 gebildet ist. Die Lagerplatte 38 besteht aus ge
härtetem Material, so daß eine dauerhaft exakte und harte
Sitzfläche 35 gewährleistet ist.
Auf der Seite der Blattfeder 24, die dem Lagerring 33
abgewandt ist, befindet sich ein im Querschnitt etwa topf
förmiger Halter 37, der aus weichmagnetischem Material
besteht. Der Halter 37 ist fest mit dem Klemmhalter 30
verbunden. Er ist Träger der einzelnen Gegenpole 22, die
z.B. in entsprechenden Ausnehmungen 38 angeordnet sind,
die in der Wandung 39 des Halters 37 enthalten sind.
Zwischen dem Gehäuse 12,und zwar dem Deckel 29, und dem
Tastelement 13 ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel
eine vorzugsweise einstellbare Druckfeder 40 - hier in Form
einer zylindrischen Schraubenfeder - angeordnet, mittels
der das Tastelement 13 axial zurückstellbar und axial
mit der Ringschneide 34 gegen die Sitzfläche 35 anpreß
bar ist. Der Tastkopf 10 ist entweder als schaltender
Taster oder aber als messender Taster ausgebildet. Bei
der Ausbildung als messender Taster wird der Meßwert jedes
Sensors 21 über nicht weiter gezeigte elektrische Leitun
gen einem nicht gezeigten elektronischen Mikroprozessor
zugeführt, der die bei der Auslenkung des Tastelements
13 sich ergebenden drei Meßwerte in translatorische Koor
dinaten des räumlichen Koordinatensystems,also in X-,
Y- und Z-Koordinaten, umrechnet. Zur Umrechnung werden
in den Mikroprozessor außerdem die geräteseitig bekannten
Geometriedaten des Tastkopfes 10, insbesondere des Tast
elements 13 und vor allem des Antastendes 16, eingegeben.
Somit läßt sich exakt die Auslenkung des Antastendes 16
im räumlichen Koordinatensystem berechnen. Diese Werte
sind bekannt und werden für die Nachsteuerung der ein
zelnen Maschinenachsen und außerdem zur Verrechnung mit
den X-, Y- und Z-Werten der Meßmaschine zur exakten Meß
punktbestimmung verwertet.
Nachfolgend sind Einzelheiten der Blattfeder 24 anhand
von Fig. 3 erläutert. Die Blattfeder 24 enthält mehrere,
zumindest etwa in Umfangsrichtung verlaufende schlitzför
mige Durchbrüche 41. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
sind insgesamt drei derartiger Durchbrüche 41 vorhanden,
die sich jeweils etwa über 270° Umfangswinkel erstrecken
und dabei in Umfangsrichtung jeweils etwa um 120° zueinan
der versetzt sind und außerdem etwa spiralförmig verlau
fen. Aufgrund der Durchbrüche 41 und dieser Konfiguration
und Verteilung ist ein möglichst rotationssymmetrisches
Verhalten der Blattfeder 24 gewährleistet.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 4, die ebenfalls
eine Blattfeder 124 zeigt, sind statt dessen drei Gruppen
mit je drei schlitzförmigen Durchbrüchen 141, 142 und
143 vorhanden. Jeder Durchbruch 141 bis 143 ist für sich
auf einem Kreis angeordnet, wobei diese Kreise zueinander
konzentrisch verlaufen. Dabei erstreckt sich jeder Durch
bruch 141 bis 143 etwa über 90° Umfangswinkel. Der Durch
bruch 141, der auf dem kleinsten Kreisbogen angeordnet
ist, und der Durchbruch 142, der auf dem größten Kreis
bogen auf dem gleichen Sektor angeordnet ist, sind beide
an einem Ende über einen zumindest in etwa radialen oder
aber längs einer Sekante verlaufenden Schlitz 144 mit
einander verbunden. Der Durchbruch 143, der sich auf dem
mittleren Kreisbogen befindet, erstreckt sich ausgehend
vom Schlitz 144 in der Umfangsrichtung, die den beiden
anderen Durchbrüchen 141, 142 abgewandt ist. Dadurch er
gibt sich, daß dieser schlitzförmige Durchbruch 143 je
weils zwischen zwei Durchbrüchen 141, 142 verläuft. Jede
Gruppe mit diesen so gestalteten drei Durchbrüchen 141
bis 143 hat somit etwa die Form einer zweizinkigen Gabel,
die dem Kreisverlauf entsprechend gekrümmt ist.
Bei einem von Fig. 1 abweichenden, nicht gezeigten Aus
führungsbeispiel entfällt die Druckfeder 40, wobei dann
statt dessen die magnetischen Sensoren 21 und die zugeord
neten Gegenpole 22 derart angeordnet sind, daß dadurch
die Funktion der Druckfeder 40 übernommen wird und eine
axiale Kraftkomponente der magnetischen Kräfte das Tast
element 13 axial zurückstellt und mit der Ringschneide
34 gegen die Sitzfläche 35 andrückt.
Wird beim Antasten mittels des Tastkopfes 10 das Tastele
ment 13 ausgelenkt, und zwar gegen die Wirkung der Druck
feder 40 und/oder der Blattfeder 24, die eine Verdrehung
des Tastelements 13 um die Längsmittelachse 19 verhindert
und eine Rückstellung in die Lage gemäß Fig. 1 gewähr
leistet, so hebt der Lagerring 33 mit der Ringschneide
34 je nach Auslenkrichtung und Stärke mehr oder weniger
von der Sitzfläche 35 im einen Bereich ab. Der mit dem
Tastelement 13 fest verbundene Halter 37 wird aus der
zentralen Lage gemäß Fig. 1 heraus versetzt mit entspre
chender Veränderung der Position der Gegenpole 22. Die
Bewegung des Halters 37 mit den Gegenpolen 22 führt zu
einer Widerstandsänderung der magnetischen Sensoren 21,
wobei der Widerstand der Sensoren 21 jeweils vom Weg des
bewegten Halters 37 mit Gegenpolen 22 abhängig ist. Die
sich bei den Sensoren 21 ergebende Widerstandsänderung
wird erfaßt und mittels einer geeigneten Auswerteschal
tung ausgewertet, wobei je nach Ausbildung des Tastkopfes
10 entweder als schaltender Taster oder als messender
Taster entweder ein Impulssignal oder ein den absoluten
Weg der Relativbewegung repräsentierender Meßwert erzeugt
wird, der mittels angeschlossener Auswerteschaltung ver
arbeitet werden kann. In der Ausbildung als schaltender
Taster wird innerhalb des Meßbereichs, d.h. der funktio
nalen Abhängigkeit des Widerstandes der Sensoren 21 vom
Weg des Halters 37 mit Gegenpolen 22, ein Schaltpunkt
elektrisch gebildet. Die Relativlage des Schaltpunktes
bezüglich des Auslösepunktes beim Berühren eines ange
tasteten Meßobjektes kann verändert werden, d.h. z.B.
elektrisch justiert werden. Die Meßeinrichtung 20 be
schriebener Art hat ferner den Vorteil, daß durch die
dabei auftretenden magnetischen Kräfte durch entsprechen
de Auslegung der Sensoren 21 ein definierter Kraftfluß
erreicht werden kann. Durch die relative Anordnung der
Sensoren 21 und Gegenpole 22 zueinander kann eine Kraft
richtung dieser Kraft gezielt erzeugt werden, wodurch
eine Federrückstellung mittels der Druckfeder 40 entbehr
lich werden kann. Im übrigen kann durch die Änderung der
Geometrie des Spaltes zwischen den Sensoren 21 und den
Gegenpolen 22 die Größe der Kraft und damit die Antast
kraft des Tastkopfes 10 gezielt verändert werden. Damit
läßt sich auch die Forderung nach einer sich anpassenden,
nachregulierenden Rückstellkraft erfüllen. Die Meßein
richtung 20 ist deswegen besonders vorteilhaft, weil sie
bei Anordnung von drei Sensoren 21 mit zugeordneten Gegen
polen 22 drei Meßsysteme im Tastkopf 10 integriert. Vor
teilhaft ist ferner, daß die Meßeinrichtung 20 Angaben
nicht nur über den absoluten Weg sondern auch über die
Auslenkrichtung und damit die Antastrichtung ermöglicht,
was bisher nicht möglich war. In der Ausbildung als messen
der Taster ist auch ein Scanning möglich. Durch die be
schriebene Ausbildung der Blattfeder 24 sind folgende
Vorteile erreicht. Die Blattfeder läßt einen großen Hub
zu, gewährleistet eine exakte Reproduzierbarkeit und läßt
außerdem auch exzentrische Kräfte zu, wie sie z.B. bei
der Verwendung von Sterntastern auftreten. Bei allem ist
ein hochgenaues Lagerelement geschaffen, das nach wie
vor eine Undrehbarkeit des Tastelements 13 um dessen Längs
mittelsachse 19 gewährleistet. Die Rückstellkraft, die
z.B. von der Druckfeder 40 aufgebracht wird, kann durch
manuelle Verstellung der Druckfeder 40 an jeweilige Gege
benheiten angepaßt werden, z.B. daran, ob es sich beim
Meßobjekt um ein solches aus weichem Werkstoff, der zu
Deformationen beim Antasten neigt, oder aber um Meßobjek
te mit harter Oberfläche handelt. Bei allem sind der je
weils eingestellte Schaltpunkt bzw. die jeweiligen Meß
werte zuverlässig reproduzierbar. Es ist eine extrem
leichte Auslenkung beim Antasten aus beliebiger Richtung
möglich und bei Abfall der Antastkraft eine reproduzier
bare, ebenso gute Rückzentrierung in die Ausgangslage
gewährleistet. Dies gilt wegen des rotationssymmetrischen
Verhaltens über den gesamten Umfang des Tasters. Von Vor
teil ist ferner, daß die Massen der beim Antasten bewegten
Teile so klein wie möglich sind, was im übrigen ebenfalls
zu einer schnellen und reproduzierbaren Rückstellung in
die Ausgangslage bei Abfall der Antastkraft beiträgt.
Bei allem ist der gesamte Tastkopf klein, leicht, im Auf
bau einfach und kostengünstig.
Claims (26)
1. Tastkopf zur dreidimensionalen Antastung von Prüflingen, für
dreidimensionale Meß- und/oder Anreißmaschinen, mit einem
berührend arbeitenden Tastelement (13) in einem Gehäuse (12),
in dem das Tastelement (13) mittels zumindest einer Lager
einrichtung (18) in Richtung der Achsen eines räumlichen
Koordinatensystems beweglich gelagert ist und in dem eine
berührungslos arbeitende Meßeinrichtung (20) enthalten ist,
mittels der die Tastelementbewegung in ein zugeordnetes Aus
gangssignal umformbar ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Meßeinrichtung (20) mehrere gehäuse
fest angeordnete, als magnetisch steuerbare Widerstände, ins
besondere Halbleiterwiderstände, ausgebildete magnetische
Sensoren (21) einerseits und den Sensoren (21) zugeordnete
Gegenpole (22) am Tastelement (13) andererseits aufweist,
die in radialem und/oder axialem Abstand von den Sensoren
(21) angeordnet sind.
2. Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die magnetischen Sensoren (21) als Feld
platten ausgebildet sind.
3. Tastkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die magnetischen Sensoren
(21) und die zugeordneten Gegenpole (22) jeweils auf
einem Kreis und in etwa gleichen Umfangswinkelabständen
voneinander angeordnet sind.
4. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-3, gekenn
zeichnet durch mindestens drei magneti
sche Sensoren (21) und zugeordnete Gegenpole (22).
5. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die magnetischen
Sensoren (21) auf einem die Gegenpole (22) umgebenden
äußeren Kreis und außen angeordnet sind.
6. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die magnetischen Sen
soren (21) und die zugeordneten Gegenpole (22) auf glei
cher axialer Höhe angeordnet sind.
7. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gegenpole (22)
axial in Richtung zum freien, aus dem Gehäuse (12) he
rausgeführten Ende des Tastelementes (13) versetzt zu
den magnetischen Sensoren (21) angeordnet sind.
8. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß die magnetischen Sen
soren (21) an einem vorzugsweise nichtmagnetischen Ring
teil (23) gehalten sind, der im Gehäuse (12) axial und
in Umfangsrichtung unbeweglich fest gehalten ist.
9. Tastkopf nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ringteil (23) als axialer
Klemmteil ausgebildet ist, mittels dessen eine etwa
ringförmige Blattfeder (24) axial und in Umfangsrich
tung unbeweglich am Gehäuse (12) festgeklemmt ist.
10. Tastkopf nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gehäuse (12) eine radial
vorspringende Schulter (25) aufweist, auf der die Blatt
feder (24) randseitig aufliegt.
11. Tastkopf nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ringteil (23)
mittels eines axial benachbarten und diesen anpressen
den Gewinderinges (28) gegen die Blattfeder (24) ge
preßt ist.
12. Tastkopf nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blattfeder (24)
sich etwa rechtwinklig zum Tastelement (13) erstreckt,
etwa ringförmig ausgebildet ist und im Bereich ihres
radial innen befindlichen Randes fest mit dem dieses
durchsetzenden Tastelement (13) verbunden ist.
13. Tastkopf nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Tastelement (13)
einen Klemmhalter (30) aufweist, zwischen dem die Blatt
feder (24) fest eingespannt ist.
14. Tastkopf nach einem der Ansprüche 9-13, da
durch gekennzeichnet, daß die Blatt
feder (24; 124) mehrere zumindest etwa in Umfangsrich
tung verlaufende schlitzförmige Durchbrüche (41; 141-
143) enthält.
15. Tastkopf nach Anspruch 14, gekennzeich
net durch drei schlitzförmige Durchbrüche
(41), die sich jeweils etwa über 270° Umfangswinkel
erstrecken, in Umfangsrichtung um etwa 120° zueinander
versetzt sind und jeweils etwa spiralförmig verlaufen.
16. Tastkopf nach Anspruch 14, gekennzeich
net durch drei Gruppen mit je drei schlitz
förmigen Durchbrüchen (141-143), die jeweils auf zuein
ander konzentrischen Kreisen angeordnet sind und sich
jeweils etwa über 90° Umfangswinkel erstrecken, wobei
der Durchbruch (141) auf dem kleinsten Kreisbogen und
der Durchbruch (142) auf dem größten Kreisbogen auf
dem gleichen Sektor angeordnet und an einem Ende über
einen etwa radialen oder längs einer Sekante verlaufen
den Schlitz (144) miteinander verbunden sind und wobei
der Durchbruch (143) auf dem mittleren Kreisbogen vom
Schlitz (144) ausgehend sich in der Umfangsrichtung
erstreckt, die den beiden anderen Durchbrüchen (141,
142) abgewandt ist.
17. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-18, da
durch gekennzeichnet, daß das Tast
element (13) einen koaxialen, diesen mit Abstand umge
benden Lagerring (33) mit axial vorstehender Ring
schneide (34) aufweist, mit der der Lagerring (33)
axial auf einer gehäusefesten Sitzfläche (35), z.B.
an einer vorzugsweise gehärteten Lagerplatte (38),
aufsitzt.
18. Tastkopf nach den Ansprüchen 13 und 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lagerring (33)
auf der Seite der Blattfeder (24) angeordnet ist, die
zum freien, aus dem Gehäuse (12) herausragenden Ende
des Tastelementes (13) hinweist.
19. Tastkopf nach Anspruch 18, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Lagerring (33) als
Teil des Klemmhalters (30) ausgebildet ist.
20. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-19, da
durch gekennzeichnet, daß die Ge
genpole (22) an einem etwa topfförmigen Halter (37)
sitzen, der auf der Seite der Blattfeder (24) am
Klemmhalter (30) gehalten ist, die dem Lagerring (33)
abgewandt ist.
21. Tastkopf nach Anspruch 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß der etwa topfförmige
Halter (37) Ausnehmungen (38) in seiner Wandung (39)
aufweist, in denen die Gegenpole (22) angeordnet sind.
22. Tastkopf nach Anspruch 20 oder 21, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halter (37) aus
weichmagnetischem Material gebildet ist.
23. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-22, ge
kennzeichnet durch die Ausbildung
als schaltender Taster.
24. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-22, ge
kennzeichnet durch die Ausbildung
als messender Taster.
25. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-24, ge
kennzeichnet durch eine koaxiale,
vorzugweise einstellbare, Druckfeder (40) zwischen
dem Gehäuse (12) und dem Tastelement (13), mittels
der das Tastelement (13) axial zurückstellbar und axial
mit dem Lagerring (33), insbesondere dessen Ring
schneide (34), gegen die Sitzfläche (35) anpreßbar
ist.
26. Tastkopf nach einem der Ansprüche 1-24 , da
durch gekennzeichnet, daß die
magnetischen Sensoren (21) und zugeordneten Gegenpole
(22) derart angeordnet sind, daß eine axiale Kraftkom
ponente der magnetischen Kräfte das Tastelement (13)
axial zurückstellt und mit dem Lagerring (33), insbe
sondere dessen Ringschneide (34), gegen die Sitzfläche
(35) anpreßt.
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |