DE4034837A1 - Wegaufnehmer fuer ein wegmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wegaufnehmer für ein Weg­ meßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die bei solchen Wegaufnehmern vorgesehene Abhebeein­ richtung für den Meßbolzen dient dazu, diesen - ohne ihn selbst anfassen zu müssen - von einer abzutasten­ den Fläche oder einem Hindernis abheben zu können, um Beschädigungen des Meßbolzens und insbesondere seines Tastkopfes zu vermeiden. Als Abhebeeinrichtung dienen bei derartigen Wegaufnehmern Bowdenzüge, die in der Regel nicht sehr feinfühlig bedienbar sind und die auch in ihren Rückstelleigenschaften nicht genau steuerbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg­ aufnehmer mit einer Abhebeeinrichtung für den Meßbol­ zen so auszugestalten, daß ein feinfühliges Abheben des Meßbolzens und auch eine feinfühlige Rückstellung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Die Druckluft, mit der der Kolben-Zylinder-Antrieb beauf­ schlagt wird, kann sehr fein dosiert werden, so daß ein sehr feinfühliges Abheben des Meßbolzen und auch eine sehr feinfühlige Rückstellung möglich ist. Ins­ besondere in der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist eine sehr exakte Führung möglich. Durch die Weiter­ bildung nach Anspruch 3 ist zum einen sichergestellt, daß die Meßbewegungen des Meßbolzens durch die Abhebe­ einrichtung nicht beeinträchtigt werden. Zum anderen ist sichergestellt, daß die Rückstellung des Meßbol­ zens ebenfalls nicht durch die Abhebeeinrichtung in irgendeiner Form beeinträchtigt wird.

Durch die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist eine sichere und schnelle Rückholung des verschieb­ baren Teils des Kolben-Zylinder-Antriebs möglich. Ins­ besondere durch die weitere Ausgestaltung nach An­ spruch 5 wird erreicht, daß der Meßbolzen selber ver­ drehsicher geführt ist, ohne daß es hierzu besonderer eigenständiger Maßnahmen bedarf. Eine solche ver­ drehungsfreie Fühung des Meßbolzens ist in der Regel notwendig, um Beschädigungen des Signal-Gebers zu ver­ hindern. Insbesondere wenn das verschiebbare Teil des Kolben-Zylinder-Antriebs der Zylinder ist, ist eine besonders gute Führung erreichbar.

Die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 6 ermöglicht eine sehr einfache Montage der Abhebeeinrichtung einerseits und des Meßbolzens andererseits.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 7 wird die ver­ drehgesicherte Führung des Meßbolzens weiter gesi­ chert.

Anspruch 8 gibt eine besonders einfach handhabbare und einfach aufgebaute Druckluftquelle wieder.

Die weitere Ausgestaltung nach Anspruch 9, die beson­ ders bevorzugt zusammen mit den zuvor geschilderten Maßnahmen eingesetzt wird, die aber auch unabhängig hiervon eingesetzt werden kann, gewährleistet eine in allen Verschiebestadien des Meßbolzens auf den Meßbol­ zen wirkende konstante Rückstellkraft. Die Ansprüche 10 bis 14 geben zahlreiche Vorteile und Maßnahmen wie­ der, mit denen dies erreicht wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus­ führungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 einen Wegaufnehmer nach der Erfindung in Sei­ tenansicht,

Fig. 2 eine abgewickelte Darstellung einer über meh­ rere Umlenkrollen geführten Rückstell-Feder,

Fig. 3 eine Teilvergrößerung aus Fig. 1 mit einer Ab­ hebeeinrichtung in teilweise aufgebrochener Darstellung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf Fig. 3 entsprechend dem Sichtpfeil IV in Fig. 3 und

Fig. 5 eine Luftpumpe zur Betätigung der Abhebeein­ richtung.

Der in der Zeichnung dargestellte Wegaufnehmer weist eine Grundplatte 1 auf, auf die ein - in der Zeichnung nur angedeutetes - Abdeck-Gehäuse 2 aufsetzbar ist.

An der Grundplatte 1 ist ein rohrförmiges Führungsla­ ger 3 angebracht, in dem ein zylindrischer stabförmi­ ger Meßbolzen 4 in Richtung seiner Mittel-Längs-Achse 5 verschiebbar geführt ist. Sein Tastkopf 6 befindet sich außerhalb des Gehäuses 2. Am im Gehäuse 2 befind­ lichen Ende des Meßbolzens 4 ist eine mit lichtdurch­ lässigen Streifen 7 versehene Platte 8 angebracht, die von einer Gabel-Lichtschranke 9 umgriffen wird, und die zusammen einen optoelektronischen inkrementalen Signalgeber 10 bilden, wie sie allgemein bekannt sind. Die Gabel-Lichtschranke 9 ist an einer parallel zur Achse 5 verlaufenden, an der Grundplatte 1 angebrach­ ten Stütze 11 befestigt.

Die Platte 8 ist mittels einer Halterung 12 am Meßbol­ zen 4 befestigt. An dieser Halterung 12 ist ein zap­ fenförmiger Anschlag 13 angebracht, der bei weitest möglich aus dem Gehäuse 2 ausgefahrenem Meßbolzen 4 gegen einen zugeordneten an der Grundplatte 1 ange­ brachten Anschlag 14 anliegt, wodurch die ausgefahrene Endlage des Bolzens 4 exakt festgelegt wird. Die ein­ gefahrene Endlage des Meßbolzens 4 wird durch einen am Meßbolzen angebrachten Anschlag-Ring 15 und einen zu­ geordneten, aus dämpfendem Material bestehenden, an der freien Stirnseite des Führungslagers 3 angebrach­ ten Gegenanschlag-Ring 16 festgelegt. Zwischen den An­ schlagpaaren 13, 14 und 15, 16 hat der Meßbolzen 4 einen Meßweg a. Der Verschiebeweg der Platte 8 gegen­ über der Gabel-Lichtschranke 9 ist also ebenfalls a.

Zur Rückstellung des Meßbolzens 4 in seine weitest ausgefahrene Stellung dient eine Rückstell-Feder 17, deren eines Ende 18 an der Halterung 12 und deren an­ deres Ende 19 an der Grundplatte 1 befestigt ist. Sie ist mehrfach über Umlenkrollen 20, 21, 22, 23 umge­ lenkt, die im Wechsel an der Grundplatte 1 und am ent­ gegengesetzten - in der Zeichnung oberen - Ende der Stütze 11 leichtgängig mittels Wälzlagern 24 gelagert sind. Die Umlenkrollen 21, 23 sind - gesehen von der Grundplatte 1 aus - deutlich hinter der Gabel-Licht­ schranke 9 an der Stütze 1 angebracht, so daß die Ge­ samtlänge der Rückstell-Feder 17 erheblich größer ist als der Meßweg a. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gesamtlänge der Rückstell-Feder größer als der 4-fache Abstand b der entfernt voneinander liegenden Umlenkrollen 20, 21 bzw. 22, 23. Die Rückstell-Feder 17 weist in entspanntem Zustand aneinander anliegende Windungen 25 auf und ist außerordentlich weich. Da sie darüber hinaus im Verhältnis zum Meßweg a sehr lang ist, ist die Weg-Kraft-Kurve über dem Meßweg a prak­ tisch konstant. Dies heißt, daß die von der Rückstell- Feder 17 auf den Meßbolzen 4 ausgeübte Kraft in allen Einschubstellungen des Meßbolzens 4, d. h. in allen Meßstellungen, angenähert gleich ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gesamtlänge der Rückstell- Feder 17 - in vorgespanntem Zustand - etwa 8- bis 10mal so lang wie der Meßweg a. Selbst wenn nur ein Paar von Umlenkrollen 20, 21 vorgesehen wäre, wäre die Gesamtlänge etwa 4- bis 5mal so lang wie der Meßweg a. Die in Fig. 2 dargestellte Rückstell-Feder 17 mit Um­ lenkrollen 20 bis 23 kann um mehrere Seiten der Stütze 11 herum angeordnet sein.

Auf der Grundplatte 1 ist weiterhin eine pneumatische Abhebeeinrichtung 26 angebracht. Diese weist einen an der Grundplatte 1 befestigten Kolben 27 auf, dessen Mittel-Längs-Achse 28 parallel zur Achse 5 verläuft. Er ragt in die gleiche Richtung wie die Stütze 11. Auf diesem Kolben 27 ist ein Zylinder 29 in Richtung der Achse 28 verschiebbar angeordnet. Er ist an seiner der Grundplatte 1 abgewandten Seite mit einem Boden 30 verschlossen. Zwischen der Stirnseite 31 des Kolbens 27 und dem Boden 30 ist ein Arbeitsraum 32 des Zylin­ ders 29 ausgebildet. Dieser ist nach außen, d. h. in Richtung zur Grundplatte 1 hin durch eine ausreichend lange metallische Führungsfläche 33 zwischen Kolben 27 und Zylinder 29 nach außen abgedichtet. In dieser Füh­ rungfläche 33 kann sich noch eine mit Schmiermittel gefüllte Schmiernut 34 befinden.

Der Kolben 27 ist über den größten Teil seiner Länge mit einem in den Arbeitsraum 32 führenden Druckluft- Kanal 25 versehen, in den von außen ein in der Grund­ platte 1 ausgebildeter Anschlußkanal einmündet. Hieran ist mittels einer Schlauch-Kupplung 37 ein Druckluft­ schlauch 38 anschließbar, der wiederum mit einer Luft­ pumpe 39 verbunden ist. Diese besteht lediglich aus abgedichtet und teleskopartig ineinandergeführten Zy­ lindern 40, 41, die an ihren beiden entgegengesetzten Enden mit Bodenplatten 42, 43 verschlossen sind, zwi­ schen denen wiederum eine nur angedeutete Rückstell­ Feder 44 in Form einer vorgespannten Schrauben-Druck- Feder angeordnet ist. Der Druckluftschlauch 38 ist über einen Schlauchanschluß 45 mit dem Innenraum 46 der Luftpumpe 39 verbunden. Beim Ineinanderschieben der Zylinder 40, 41 wird demzufolge Druckluft durch den Druckluftschlauch 38 in den Arbeitsraum 32 des Zylinders 29 gedrückt, wodurch dieser sich von der Grundplatte 1 wegbewegt. Beim Entlasten der beiden Zy­ linder 40, 41 werden diese durch die Rückstell-Feder 44 auseinandergedrückt, wodurch die Luft aus dem Ar­ beitsraum 32 wieder in den Innenraum 46 zurückfließt. Am Boden 30 des Zylinders 29 einerseits und an der Grundplatte 1 andererseits ist eine Rückhol-Feder 47 angebracht, bei der es sich um eine leicht vorgespannte Schrauben-Zug-Feder handelt. Sie sorgt dafür, daß beim Entlasten der Zylinder 40, 41 der Zylinder 29 in seine Ausgangsstellung an der Grundplatte 1 zurückfährt. Um ein zu hartes Aufschlagen zu vermeiden, ist dort ein Anschlag-Dämpfungs-Ring 48 aus dämpfendem Material vorgesehen.

An dem im Gehäuse 2 befindlichen Ende des Meßbolzens 4 ist ein Mitnehmer 49 ausgebildet, der durch eine den Zylinder 29 etwa zur Hälfte umgreifende Gabel gebildet ist, die wiederum einstückig mit der Halterung 12 aus­ gebildet ist. Am Zylinder 29 ist eine zugeordnete Mit­ nehmerfläche 50 ausgebildet, die sich zwischen dem Mitnehmer 29 und der Grundplatte 1 befindet. Wenn durch Zusammendrücken der Luftpumpe 39 der Zylinder 49 in Richtung der Achse 28 von der Grundplatte 1 weg be­ wegt wird, nimmt er den Meßbolzen 4 mit, d. h. er hebt den Tastkopf 6 des Meßbolzens 4 von einem möglicher­ weise vorhandenen Hindernis oder einer Meßfläche ab. Da sich der gabelförmige Mitnehmer 49 über die volle Länge des Zylinders 29 frei auf dessen Außenfläche in Richtung der Achse 8 verschieben kann, dient die Mit­ nehmer-Fläche 50 nur zum geschilderten Abheben des Tastkopfes 6 des Meßbolzens 4 von einem Hindernis oder einer Meßfläche. Wenn der Zylinder 29 in seine Aus­ gangslage, d. h. in Richtung der Grundplatte 1 zurück­ fährt, erfolgt dies unter der Kraft der Rückhol-Feder 47, die stärker ist als die Rückstell-Feder 17, so daß bei einer Rückstellbewegung der Zylinder 29 gegenüber dem gabelförmigen Mitnehmer 49 und damit dem Meßbolzen 4 voreilt. Die Rückstellung des Meßbolzens 4 erfolgt ausschließlich durch die Rückstell-Feder 17.

Der gabelförmige Mitnehmer 49 umgreift den Zylinder 29 angenähert spielfrei, so daß der Meßbolzen 4 sich nicht um seine Mittel-Längs-Achse 5 drehen kann. Damit ist gleichzeitig sichergestellt, daß auch die Lage der Platte 8 relativ zur Gabel-Lichtschranke 9 exakt ju­ stiert ist. Eine einfache Montage ist dadurch möglich, daß die Mitnehmer-Fläche 50 mit zwei Abflachungen ver­ sehen ist, die bis an den Zylinder 29 herangehen, so daß nach einer Verdrehung des Zylinders 29 um 90° um seine Achse 28 die Mitnehmer-Fläche 50 durch die den Zylinder 29 teilweise aufnehmende Ausnehmung 52 des gabelförmigen Mitnehmers 49 hindurchgeschoben werden kann.

Die bei Verschiebungen des Meßbolzens 4 vom Signal-Ge­ ber 10 abgegebenen Signale werden elektronisch verar­ beitet und in einer Anzeige sichtbar gemacht. Ein sol­ ches Verarbeitungs- und Anzeigegerät kann mit in das Gehäuse 2 integriert sein oder hierzu räumlich geson­ dert vorgesehen sein. Beides ist bekannt und üblich. Der Signal-Geber 10 gibt pro lichtdurchlässigem Strei­ fen 7 ein Signal ab. Die Genauigkeit der Messung rich­ tet sich also danach, wie viele derartige Streifen 7 pro Millimeter Länge auf der Platte 8 ausgebildet sind.

Claims (14)

1. Wegaufnehmer für ein Wegmeßgerät, mit einem in einer Grundplatte (1) gegen eine Rückstellkraft ver­ schiebbar geführten Meßbolzen (4) der mit einem meß­ wegabhängig wirkenden Signal-Geber (10) zusammenwirkt und der mit einer Abhebeeinrichtung (26) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebeeinrichtung (26) einen mit dem Meßbolzen (4) gekoppelten, mit einer manuell betätigbaren Druckluftquelle verbindba­ ren Kolben-Zylinder-Antrieb aufweist.

2. Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben-Zylinder-Antrieb einen fest mit der Grundplatte (1) verbundenen Kolben (27) und einen mit dem Meßbolzen (4) gekoppelten Zylinder (29) auf­ weist.

3. Wegaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit dem Meßbolzen (4) ein Mitnehmer (49) verbunden ist, der an einer Mitnehmer-Fläche (50) des verschiebbaren Teils (Zylinder 29) des Kolben-Zy­ linder-Antriebs nur bei einem Verschieben des ver­ schiebbaren Teils (Zylinder 29) formschlüssig anliegt.

4. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kolben-Zylinder-Antrieb mit einer gegenüber der Grundplatte (1) festgelegten Rückhol-Feder (47) beaufschlagt ist.

5. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Meßbolzen (4) verbundene Mitnehmer (49) gabelförmig ausgebildet ist und den verschiebbaren Teil (Zylinder 29) des Kolben- Zylinder-Antriebs umgreift.

6. Wegaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mitnehmer-Fläche (50) einen unrunden Querschnitt aufweist, der kleiner ist als eine den verschiebbaren Teil (Zylinder 29) des Kolben-Zylin­ der-Antriebs aufnehmende Aufnehmung (52) des gabel­ förmigen Mitnehmers (49).

7. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (49) auf dem verschiebbaren Teil (Zylinder 29) des Kolben-Zylin­ der-Antriebs angenähert spielfrei geführt ist.

8. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle eine manuell betätigbare Luftpumpe (39) ist.

9. Wegaufnehmer, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbolzen (4) mit einer Rückstell-Feder (17) beaufschlagt ist, die eine über dem Meßweg (a) annähernd konstante Rück­ stellkraft auf den Meßbolzen (4) ausübt.

10, Wegaufnehmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rückstell-Feder (17) im Vergleich zum Meßweg (a) des Meßbolzens (4) lang ist.

11. Wegaufnehmer nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückstell-Feder (17) mindestens einmal umgelenkt ist.

12. Wegaufnehmer nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückstell-Feder (17) mindestens zweimal umgelenkt ist.

13. Wegaufnehmer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rückstell-Feder (17) über minde­ stens eine relativ zur Grundplatte (1) ortsfeste Um­ lenkrolle (20 bis 23) umgelenkt ist.

14. Wegaufnehmer nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge der Rückstell-Feder (17) min­ destens dreimal so groß ist wie der Meßweg (a) des Meßbolzens (4).