DE4317285A1 - Kapazitive Meßsonde für die Bestimmung von Werkstückabmessungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine berührungslos arbeitende kapazi­ tive Meßsonde, nämlich eine Meßsonde, deren Abstand von einem Gegenstand gemessen werden kann. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer berührungslos arbeitenden richtungsunab­ hängigen Meßsonde zur Verwendung in Verbindung mit einer Ko­ ordinatenmeßmaschine.

Rechnergesteuerte Koordinatenmeßmaschinen gehören inzwischen zur Standardausrüstung im Maschinenbau, bei der Fertigung von Präzisionsteilen und in Forschungslabors. Derartige Koordi­ natenmeßmaschinen steuern eine Meßsonde in einem Koordinaten­ meßsystem zur Gewinnung von Informationen über die Abmessun­ gen eines Werkstücks oder dgl.

Derzeit sind mehrere verschiedene Typen von Meßsonden erhält­ lich. In Systemen mit Meßsonden mit mechanischen Schaltern wird die Meßsonde in Kontakt mit dem Werkstück oder dgl. ge­ bracht, bis ein Schalter in der Sonde geöffnet oder geschlos­ sen wird. Der Rechner der Koordinatenmeßmaschine gewinnt die Information über die zu bestimmenden Abmessungen aufgrund der Aktivierung des Schalters.

Derartige mechanische Meßsonden, die in Kontakt mit dem zu erfassenden Gegenstand gebracht werden müssen, haben einige Nachteile. Typischerweise werden Kontaktkräfte benötigt, die größer sind als 0,1 N, so daß derartige mechanische Meßsonden beispielsweise zur Durchführung von Messungen an Silicium­ strukturen ungeeignet sind, welche nicht zerstörungsfrei be­ rührt werden können.

Anstelle der mechanischen Meßsonden können auch kontaktlos arbeitende Meßsonden verwendet werden. Ein Typ einer solchen kontaktlos arbeitenden Meßsonde ist beispielsweise von McRae in dem Artikel "Anwendung einer kapazitiven Abtastung zur be­ rührungslosen Bestimmung von Abmessungen" in der Zeitschrift "SENSORS", Seiten 13 bis 20, Oktober 1988, beschrieben. Der Artikel beschreibt die Verwendung eines flachen plattenförmi­ gen Sensors, welcher in Verbindung mit einer benachbarten Zielplatte, beispielsweise einem Werkstück, einen Kondensator mit parallelen Platten bildet. Die Kapazität dieses parallele Platten aufweisenden Kondensators ist dabei umgekehrt propor­ tional zum Abstand zwischen dem Sensor und der Zielplatte; es gilt also
C = K/d,
wobei C = Kapazität;
K = eine Konstante und
d = Abstand zwischen Sensor und Zielplatte sind.

Kapazitive Meßsonden, die auf dem Prinzip der parallelen Kon­ densatorplatten basieren, haben verschiedene Nachteile. Sie müssen exakt parallel zu der Zielplatte bzw. der Werkstück­ oberfläche ausgerichtet werden, damit die kapazitiv wirksame Plattenfläche relativ konstant bleibt. Zusätzlich gestattet die nur in einer Richtung wirksame kapazitive Charakteristik der parallelen Sondenplatte nur Positionsmessungen längs einer einzige Koordinatenachse, nämlich senkrecht zu der fla­ chen Meßsondenplatte.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeig­ ten Problematik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte kapazitive Meßsonde anzugeben, welche eine richtungsunabhängige Bestimmung von Abständen bzw. Abmessun­ gen eines zu erfassenden Gegenstandes gestattet.

Diese Aufgabe wird durch eine berührungslos arbeitende kapa­ zitive Meßsonde gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine elektrisch leitfähige, kugelförmige Meßspitze.

Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen kapaziti­ ven Meßsonde, daß sie richtungsunabhängig arbeitet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Meßsonde eine elektrisch leitfähige sphärische bzw. ku­ gelförmige Abtastspitze, welche zusammen mit einem zu erfas­ senden Gegenstand, insbesondere einem Werkstück, einen Kon­ densator bildet. Dabei ist die sphärische Meßspitze an einem Ende eines hohlen, leitfähigen Schaftes montiert und gegen­ über diesem isoliert. Ein leitfähiger Draht bzw. ein Leiter erstreckt sich koaxial zur Mittelachse des hohlen Schaftes und ist mit der sphärischen Abtastspitze verbunden. Der Schaft und der dazu koaxiale Draht sind jeweils mit einer Wechselspannungsquelle verbunden, die an ihnen eine Wechsel­ spannung erzeugt. Dabei sind die beiden Wechselspannungen im wesentlichen gleichphasig und haben im wesentlichen gleiche Amplituden, um die Effekte einer Streukapazität auf die mit der Sonde durchgeführten Messungen zu reduzieren.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach­ stehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevor­ zugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßsonde, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Abtastspitze einer bevorzugten Meßsonde gemäß der Erfindung;

Fig. 2A eine schematische Darstellung einer weiteren abgewandelten Meßsonde gemäß der Erfindung, teilweise aufgebrochen bzw. im Schnitt;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Meßsonde gemäß Fig. 1, teilweise aufgebrochen bzw. im Schnitt;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Vor­ richtung zum Prüfen und Kalibrieren der Meß­ sonde gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine grafische Darstellung von mit Hilfe der Vorrichtung gemäß Fig. 4 erhaltenen Meßergeb­ nissen für zwei unterschiedliche Orientierun­ gen der Meßsonde;

Fig. 5A eine grafische Darstellung der Meßcharakteri­ stik einer erfindungsgemäßen Meßsonde bei kleinen Abständen im logarithmischen Maßstab;

Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Zunahme der kapazitiv wirksamen Sondenfläche bei Annäherung der Sonde gemäß Fig. 1 an einen Gegenstand;

Fig. 7 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Einflusses einer Seitenwand auf mit der Sonde erhaltene Meßergebnisse, und

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Meßsonde gemäß Fig. 1 in Verbindung mit einer Koordinatenmeßmaschine.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine kapazitive Sonde 10. Die Sonde 10 umfaßt eine sphärische Abtastspitze 15, die in Form einer einteiligen, einheitlichen Struktur, beispielsweise aus Stahl, Wolframcarbid, Inconel®*) oder einem anderen harten leitfähigen Material hergestellt werden kann, welches ver­ schleißfest und widerstandsfähig gegen eine Verformung ist. Der Durchmesser der sphärischen Abtastspitze 15 ist von dem jeweiligen Einsatzzweck der Sonde abhängig. Der Radius der sphärischen Abtastspitze 15 sollte deutlich größer sein als der zwischen der Abtastspitze und einem zu erfassenden Gegen­ stand bzw. einer Zielplatte zu ermittelnde Abstand. Für die vorliegenden Zwecke werden jedoch die Meßsonde 10 und die entsprechenden Testergebnisse bezüglich einer sphärischen Ab­ tastspitze 15 aus Stahl und mit einem Durchmesser von 4,78 mm beschrieben.

Die sphärische Abtastspitze 15 kann auch so wie in Fig. 2 ge­ zeigt ausgebildet sein. Wie gezeigt, hat die sphärische Ab­ tastspitze 15 einen zentralen Teil 20, der beispielsweise aus einem isolierenden Material, wie z. B. einem Keramikmaterial, hergestellt ist. Ein äußerer leitfähiger Mantel 25 ist rings um den Umfang des zentralen Teils herumgelegt.

*) eine Nickel-Chrom-Legierung mit weiteren Bestandteilen, z. B. Fe, Mn, Ti, Nb, Ta, Mo, Cu, Co, C und Si.

Wendet man sich nunmehr erneut Fig. 1 zu, so erkennt man, daß die sphärische Abtastspitze 15 dort über einen isolierenden Hals 30 mit einem Ende eines hohlen Schaftes 35 verbunden ist. Der Hals 30 kann beispielsweise aus einem Epoxydharzma­ terial hergestellt werden, welches die Abtastspitze 15 gegen­ über dem hohlen Schaft 35 isoliert und zwischen diesen beiden Teilen eine mechanisch stabile Verbindung herstellt. Der Schaft 35 kann beispielsweise aus Messing oder rostfreiem Stahl hergestellt sein.

In dem hohlen Schaft 35 ist koaxial ein Draht 40 angeordnet, der sich bis zu der sphärischen Abtastspitze 15 erstreckt und mit dieser in elektrischem Kontakt steht. Der Draht 40 kann eine isolierende Hülle 45 aufweisen, um sicherzustellen, daß der hohle Schaft 35 und der Draht 40 nicht in elektrischen Kontakt miteinander gelangen. Andererseits ist eine iso­ lierende Hülle nicht zwingend erforderlich.

In Fig. 2A ist ein abgewandelter Aufbau der sphärischen Ab­ tastspitze 15 und des hohlen Schaftes 35 dargestellt. Wie ge­ zeigt, besitzt die sphärische Abtastspitze 15 eine Öffnung 47, die den hohlen Schaft 35 aufnimmt. Ein isolierendes Ma­ terial 48, beispielsweise ein Epoxydharz, ist in der Öffnung 47 vorgesehen, um die Abtastspitze 15 und den Schaft 35 mit­ einander zu verbinden und sie gleichzeitig elektrisch gegen­ einander zu isolieren.

Der Fachmann erkennt, daß der Schaft als hohler Schaft 35 ausgebildet ist, um den Draht 40 aufzunehmen und die Wirkung von Streukapazitäten zu verringern. Der Schaft muß jedoch nicht hohl sein, wenn für den Draht 40 ein anderer Pfad ver­ wendet wird oder wenn ein anderes Verfahren zum Reduzieren des Effektes der Streukapazität angewandt wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Meßsonde 10 mit einem Koaxial­ kabel 50 verbunden, beispielsweise mit einem Koaxialkabel des Typs RG-179. Das Koaxialkabel 50 besitzt einen Außenleiter 55, der elektrisch mit dem Schaft 35 verbunden ist, und einen Innenleiter 60, welcher elektrisch mit dem koaxial dazu ange­ ordneten Draht 40 verbunden ist. Obwohl die Meßsonde 10 mit einer direkten mechanischen Verbindung zwischen dem Koaxial­ kabel und dem Rest der Sondenanordnung dargestellt ist, er­ kennt der Durchschnittsfachmann, daß die Verbindung durch Verwendung eines Koaxialkabelverbinders erleichtert werden kann.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zum Kalibrieren und Prüfen der Meßsonde 10. Diese Vorrichtung umfaßt einen gleitverschieb­ lichen Tisch bzw. einen Schlitten 60 mit einer isolierenden Spannzange 65 zum Erfassen des Schaftes 35 der Meßsonde 10 und zum Ausrichten derselben in einer von mindestens zwei Richtungen. Weiterhin sind zwei Zielplatten 70, 75 vorgese­ hen, welche ein zu erfassendes Werkstück repräsentieren. Die Prüf-, Kalibrier- bzw. Zielplatte 70 wird zum Kalibrieren und Prüfen der Meßsonde 10 verwendet, wobei der Schaft 35 senk­ recht zu der Zielplatte ausgerichtet ist, wie dies mit ge­ strichelten Linien eingezeichnet ist. Die Kalibrier- bzw. Zielplatte 75 wird zum Kalibrieren und Prüfen der Meßsonde 10 für den Fall verwendet, daß der Schaft 35 im wesentlichen parallel zu dieser Zielplatte ausgerichtet ist.

Die Zielplatten 70 und 35 werden aus Aluminium, einem leitfä­ higen Metall hergestellt. Die Meßsonde 10 kann jedoch auch in Verbindung mit anderen leitfähigen Materialien verwendet wer­ den. Die Leitfähigkeit des Materials muß nicht erheblich sein. Materialien mit mehreren MOhm/m können gemessen werden.

Die Meßsonde 10 wird mit Hilfe eines kapazitiven Sondentrei­ bers 80 angesteuert, beispielsweise mit einem Sondentreiber des Typs Capacitec, Modell 4100S mit einer Takteinheit 4100-C (diese Einheiten sind erhältlich von der Firma Capacitec Corp., Postfach 819, 87 Fitchburg Road, Ayer/MA 01432). Der Sondentreiber 80 umfaßt zwei getrennte elektrisch gegeneinan­ der isolierte Wechselspannungsausgänge. Einer dieser Ausgänge ist mit dem Innenleiter 60 des Koaxialkabels 50 und darüber mit dem Draht 40 verbunden, der durch den hohlen Schaft 35 läuft. Dieser Ausgang dient der Erzeugung eines ersten Wech­ selspannungspotentials zwischen der sphärischen Abtastspitze 15 und der jeweiligen Zielplatte. Der zweite Ausgang ist mit dem Außenleiter 55 des Koaxialkabels 50 und über diesen mit dem hohlen Schaft 35 verbunden und dient der Erzeugung eines zweiten Wechselspannungspotentials zwischen dem hohlen Schaft 35 und der Zielplatte. Die beiden Wechselspannungspotentiale haben dabei im wesentlichen dieselbe Größe und Phasenlage, um den Effekt der Streukapazität auf die Sondenmessungen aus zu­ schließen.

Die Position der sphärischen Abtastspitze 15 bezüglich der jeweiligen Zielplatte 70 bzw. 75 wird mittels eines Einstell­ organs (Kurbel) 85 eingestellt. Dabei werden die betreffende Zielplatte und die Abtastspitze 15 zunächst in Kontakt mit­ einander gebracht, woraufhin ein Abstandsmesser 90 auf Null gestellt wird. Der Abstandsmesser 90 wird dann dazu verwen­ det, die Verlagerung bzw. den Abstand der Abtastspitze 15 von der betreffenden Zielplatte zu messen. Für den betrachteten Zweck kann ein Abstandsmesser des Typs Digimatic Indicator Model IDF 130-E der Firma Mitutoyo verwendet werden.

Der Strom, der zwischen der sphärischen Abtastspitze 15 und der Zielplatte fließt, ist eine Funktion der Kapazität eines durch diese Elemente gebildeten Kondensators. Der Sondentrei­ ber 80 mißt den zwischen der sphärischen Abtastspitze 15 und der Zielplatte fließenden Wechselstrom und liefert eine Aus­ gangsgleichspannung, die repräsentativ für diesen Strom und damit für die Kapazität ist. Die Ausgangsgleichspannung wird beispielsweise mit Hilfe eines Voltmeters 95 gemessen und in Verbindung mit dem Abstandsmesser 90 zur Prüfung und Kali­ brierung der Meßsonde 10 verwendet.

Mit der Vorrichtung gemäß Fig. 4 wurden Meßversuche bzw. Testmessungen durchgeführt. Fig. 5 zeigt eine lineare grafi­ sche Darstellung der Ausgangsgleichspannung des kapazitiven Sondentreibers 80 als Funktion des Spalts bzw. des Abstands zwischen der Meßspitze 15 der Sonde und der betreffenden Zielplatte. Die Grafik zeigt zwei Funktionen, nämlich eine, bei der der Schaft 35 senkrecht zu der Zielplatte 70 ausge­ richtet ist und eine, bei der der Schaft 35 im wesentlichen parallel zu der Zielplatte 75 ausgerichtet ist. Die Testmes­ sungen wurden also für die beiden extremen Ausrichtungen des Schaftes durchgeführt.

Die grafische Darstellung gemäß Fig. 5 zeigt die Ausgangs­ gleichspannung des Sondentreibers 80 für Spaltbreiten zwi­ schen 0 und 6 mm. Wie die grafische Darstellung zeigt, unter­ scheiden sich die Meßergebnisse für die beiden angegebenen Orientierungen des Schaftes bei größeren Spalten bzw. Abstän­ den, haben jedoch die Tendenz, für geringere Abstände zu kon­ vergieren. Die Kapazität und damit die Ausgangsspannung ste­ hen in einer logarithmischen Beziehung zu der Spaltbreite. Diese logarithmische Beziehung ist in der grafischen Darstel­ lung gemäß Fig. 5A noch näher dargestellt.

Die grafische Darstellung gemäß Fig. 5 demonstriert die Rich­ tungsunabhängigkeit der Meßcharakteristik der sphärischen Ab­ tastspitze. Diese Charakteristik wird anhand der Darstellung gemäß Fig. 6 noch näher erläutert. Fig. 6 zeigt eine vergrö­ ßerte Darstellung der sphärischen Abtastspitze 15 in einem Abstand d von der Zielplatte 70.

Wenn die sphärische Abtastspitze 15 in einem Abstand von der Zielplatte 70 angeordnet ist, der größer ist als ein Radius der Abtastspitze, dann liegt die Kapazität der sphärischen Abtastspitze in der Nähe des Wertes für den freien Raum, näm­ lich bei 4 π·e₀·r, wobei r der Radius der sphärischen Abtastspitze in cm und e₀ die Dielektrizitätskonstante im Va­ kuum ist.

Wenn sich die sphärische Abtastspitze 15 der Zielplatte 70 (beispielsweise einem Werkstück) nähert und der Spalt d klein wird im Vergleich zum Radius r der sphärischen Spitze, dann wird durch die sphärische Spitze 15 und die Zielplatte 70 ein Kondensator gebildet. Die Kapazität dieses Kondensators be­ ginnt die Kapazität der Abtastspitze im freien Raum bei einer Spaltbreite d zu überschreiten, die ungefähr gleich r, d. h. einem Radius ist, und nimmt dann bei abnehmender Spaltbreite logarithmisch zu. Die Kapazitätszunahme ergibt sich aufgrund des resultierenden Gesamtergebnisses der beiden folgenden Ef­ fekte:

• a) der Abnahme des Abstands d zwischen dem Sondenbereich 91 und der Zielplatte 70 und
• b) der Abnahme des effektiv zur Kapazität beitragenden Plat­ tenbereichs des Kondensators.

In Fig. 6 sind diese wirksamen Plattenbereiche als Projektio­ nen A1, A2 und A3 dargestellt, die sich ergeben, wenn sich aufeinanderfolgende Sondenbereiche 92, 95 und 100 der Ziel­ platte 70 nähern.

Die in allen Richtungen gleiche bzw. richtungsunabhängige Charakteristik der Meßsonde hat zur Folge, daß diese sowohl auf die Zielplatte als auch auf alle in der Nähe befindlichen leitfähigen Objekte anspricht. Die logarithmische Ansprech­ charakteristik der Meßsonde verringert jedoch die Wirkung, die diese in der Nähe befindlichen Gegenstände auf die gemes­ sene Kapazität haben, da die Kapazität aufgrund der Nähe der Sonde zu der Zielplatte bei geringem Abstand die Kapazität bei weitem überschreitet, die sich aufgrund von in der Nähe der Meßsonde befindlichen (weiteren) Gegenständen ergibt. Fig. 7 verdeutlicht diesen Effekt und zeigt eine grafische Darstellung der Spannung über der Spaltbreite in Anwesenheit einer Seitenwand für Seitenwandabstände von 3, 5, 10 und 20 mm.

Die anhand von Fig. 7 gezeigte Richtungsunabhängigkeit ermög­ licht einen einfachen Mechanismus zum Messen der Effekte der Streukapazität aufgrund von in der Nähe befindlichen Objekten sowie eine automatische Kompensation dieser Effekte. Bei­ spielsweise könnte eine Kordinatenmeßmaschine bei einer ty­ pischen programmgesteuerten Meßfolge die Meßsonde 10 in mehrere Meßabstände mit einer Spaltbreite von 1 mm, 0,1 mm und 0,01 mm bewegen. Auf der Basis der dabei gewonnenen Meß­ ergebnisse kann die Streukapazität beispielsweise aufgrund von Seitenwänden herausgezogen und von der Kordinatenmeßma­ schine automatisch korrigiert werden.

Fig. 8 zeigt als Beispiel eine Koordinatenmeßmaschine 105, die mit der Meßsonde 10 arbeitet. Die Koordinatenmeßmaschine 105 umfaßt eine Steuerkonsole 110, eine Kalibrierkugel 115, einen Werkstücktisch 120 und einen Arm 125, der die Meßsonde 10 haltert und sie unter der Steuerung durch ein Programm in die gewünschten Positionen bewegt. Der Tisch 120 trägt ein Werkstück 130, welches in Fig. 8 als eine Siliciumstruktur dargestellt ist, wie sie in Hochleistungsanwendungen einge­ setzt wird. Der Arm 125 führt die Meßsonde 10 längs des Werk­ stücks 130, um die geforderten Messungen durchzuführen. Ob­ wohl die Meßsonde in Fig. 8 in Verbindung mit einer speziel­ len Koordinatenmeßmaschine gezeigt ist, wird deutlich, daß die Meßsonde zur Verwendung in Verbindung mit zahlreichen an­ deren Koordinatenmeßmaschinen geeignet ist, beispielsweise mit einer Maschine des Typs Cordax 1800 oder einer der Ma­ schinen, die in der Zeitschrift ANSI/ASME, B 89.1.12M-1985, gezeigt sind, wobei diese Literaturstelle die vorliegende Be­ schreibung in vollem Umfang ergänzt.

Die Sonde 10 kann Kontaktsonden mit Schalter ersetzen, wie sie normalerweise bei derartigen Koordinatenmeßmaschinen ver­ wendet werden. Um dies zu erreichen, kann eine Schnittstel­ lenschaltung (nicht gezeigt) ein Signal liefern, welches einem offenen oder einem unterbrochenen Schaltkreis ent­ spricht und bisher mit Hilfe eines Schalters der Meßsonde er­ zeugt wurde. Das betreffende Signal für die Koordinatenmeß­ maschine würde gemäß der Erfindung beispielsweise dann er­ zeugt, wenn die Ausgangsspannung des kapazitiven Sondentrei­ bers 80 (in Fig. 8 nicht gezeigt) anzeigt, daß sich die sphä­ rische Meßspitze 15 in einem vorgegebenen Abstand von dem Werkstück befindet, beispielsweise wenn der Spalt zwischen Werkstück und Abtastspitze etwa 1 µm beträgt.

Während die Erfindung vorstehend anhand verschiedener Aus­ führungsbeispiele erläutert wurde, erkennt der Fachmann, daß ihm ausgehend von diesen Ausführungsbeispielen zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte. Die Erfindung ist also nicht auf die vor­ stehend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims (13)

1. Berührungslos arbeitende, kapazitive Meßsonde, gekennzeichnet durch eine elektrisch leitfähige, kugel­ förmige Meßspitze (15).

2. Meßsonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Spannungs­ erzeugungseinrichtungen (80) zum Erzeugen einer Wechsel­ spannung zwischen der Meßspitze (15) und einem von dieser zu erfassenden Gegenstand (70, 75, 130).

3. Meßsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspitze (15) einen zentralen Teil (20) aus iso­ lierendem Material aufweist, der von einem Mantel (25) aus elektrisch leitfähigem Material umschlossen ist.

4. Meßsonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Teil aus einem elektrisch isolierenden Keramik­ material besteht.

5. Meßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Material der Meßspitze (15) aus einem der folgenden Materialien ausge­ wählt ist: Stahl, Wolfram-Carbid, Inconel.

6. Meßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie einen hohlen Schaft (35) aufweist, an dessen einem Ende die Meßspitze (15) angeordnet ist und in dem ein koaxialer Draht (45) angeordnet ist, der elektrisch mit der elektrisch leitfähigen Meßspitze (15) verbunden ist.

7. Meßsonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Schaft (35) aus einem elektrisch leitfähigen Ma­ terial besteht.

8. Meßsonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Schaft (35) aus Messing besteht.

9. Meßsonde nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Verbindungseinrichtungen (30) vorgese­ hen sind, durch die die kugelförmige Meßspitze (15) me­ chanisch mit dem hohlen Schaft (35) verbunden ist und durch die die kugelförmige Meßspitze (15) gegenüber dem hohlen Schaft (35) elektrisch isoliert ist.

10. Meßsonde nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen als halsförmiges Verbindungs­ stück (35) ausgebildet sind.

11. Meßsonde nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das halsförmige Verbindungsstück (35) aus einem Epoxyd­ harz-Material besteht.

12. Meßsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die kugelförmige Meßspitze (15) einen Radius aufweist, welcher größer ist als der größte mit Hilfe der Meßspitze zu erfassende Abstand zu einem Werk­ stück (70, 75, 130).

13. Meßsonde nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungserzeugungseinrichtungen eine zweite Spannungsquelle umfassen, mit deren Hilfe eine zweite Wechselspannung zwischen dem hohlen Schaft (35) und dem zu erfassenden Gegenstand (70, 75, 130) erzeugbar ist und daß die beiden von den Spannungserzeugungseinrichtungen erzeugten Wechselspannungen zur Verringerung des Einflus­ ses einer Streukapazität auf die mit der Sonde erhaltenen Meßergebnisse im wesentlichen phasen- und amplituden­ gleich sind.