DE69905593T2

DE69905593T2 - Messkopf zum kontrollieren der linearen dimensionen von mechanischen stücken

Info

Publication number: DE69905593T2
Application number: DE69905593T
Authority: DE
Inventors: Roberto Baruchello; Franco Danielli
Original assignee: Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: ATE233395T1; DE69905593D1; AU5625299A; IT1305536B1; EP1116006A1; US6526672B1; ITBO980538A1; WO2000017602A1; ES2191454T3; EP1116006B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopf zum Prüfen von linearen Abmessungen von mechanischen Teilen mit einem Gehäuse, das eine geometrische-Längsachse besitzt, einem relativ zum Gehäuse beweglichen Armsatz, einem Fühler, der mit dem beweglichen Armsatz verbunden ist, um das zu prüfende Teil zu berühren, einer Vorspannvorrichtung, die zwischen dem Gehäuse und dem beweglichen Armsatz angeordnet ist, einer Detektionsvorrichtung, die mit dem Gehäuse verbunden ist und ein bewegliches Element aufweist, und einer Übertragungsvorrichtung zwischen dem beweglichen Armsatz und dem beweglichen Element der Detektionsvorrichtung mit einem Draht, der in Längsrichtung im wesentlichen starr, jedoch in den Richtungen senkrecht zur Längsrichtung flexibel ist und ein erstes Ende, das mit dem beweglichen Armsatz verbunden ist, sowie ein zweites Ende zum Zusammenwirken mit dem beweglichen Element der Detektionsvorrichtung aufweist.
Kontaktdetektions- und Kontaktmeßköpfe sind aus der US-A-5 299 360 bekannt.
Die mechanische Konstruktion dieser Köpfe auf der Basis einer Verbindung zwischen dem beweglichen Armsatz und dem Gehäuse, die durch ein erstes Zwangssystem im wesentlichen vom Konus-Kugel-Typ und ein zweites Zwangssystem zum Verhindern von Drehungen des beweglichen Armsatzes um die geometrische Längsachse erreicht wird, und auf der Basis von zwei ringförmigen gegenüberliegenden Flächen, die in einen im wesentlichen Punkt-Punkt-Kontakt eintreten können, garantiert eine gute Wiederholbarkeit.
Bei einigen Anwendungsfällen ist es jedoch erforderlich, die Wiederholgenauigkeit so groß wie möglich zu machen, d. h. Wiederholungsfehler auf unter 1 um zu begrenzen.
Derartige Wiederholungsfehler sind in erster Linie auf die Auswirkungen der Reibung zwischen sich hin- und herbewegenden Teilen, auf Formfehler der Elemente des Kopfes und auf Vibrationen infolge von Schockwellen oder anderen dynamischen Phänomenen zurückzuführen.
Dies ist besonders der Fall bei der Detektionsvorrichtung und deren Anordnung im Kopf. Genauer gesagt, eine in der US-A-5 299 360 beschriebene Detektionsvorrichtung umfaßt einen Mikroschalter mit einem Schaft, der ein Ende aufweist, das zum Kontakt mit dem beweglichen Armsatz dient. Dieser Kontakt kann Gleitbewegungen ausführen, so daß daher Wiederholungsfehler auftreten können. Da darüber hinaus der Schaft des Mikroschalter in bezug auf Drehungen um seine Achse keinen Einschränkungen ausgesetzt ist und es möglich ist, daß Fehler in der Form des Schaftes auftreten, können zwangsläufig andere Wiederholungsfehler auftreten.
Aus dem Artikel "Multi-directional-probe", veröffentlicht auf den Seiten sieben und acht der Veröffentlichung "Technical Digest No. 6, April 1967" der American company Western Electric ist ein Meßfühler mit einem Gehäuse, das einen kegelstumpfförmigen Hohlraum bildet, einer Lagemeßvorrichtung, die im Inneren des Gehäuses fixiert ist, und einem beweglichen Armsatz mit geformten Abschnitten zur Herstellung eines Kontaktes und einem kegelstunpfförmigen Abschnitt zum Zusammenwirken mit dem kegelstumpfförmigen Hohlraum des Gehäuses bekannt. Die Meßvorrichtung umfaßt ein bewegliches Element, das mit dem Ende eines Drahtes verbunden ist, der axial starr, jedoch in Querrichtungen flexibel ist. Das andere Ende des Drahtes ist mit dem beweglichen Armsatz verbunden. Die Meßvorrichtung umfaßt desweiteren nicht gezeigte Einrichtungen, die wahrscheinlich aus einer Innenfeder bestehen, welche mit Hilfe des beweglichen Elementes und des Drahtes den kegelstumpfförmigen Abschnitt des beweglichen Armsatzes in Richtung auf den kegelstumpfförmigen Hohlraum des Gehäuses drückt.
Daher ist der Draht infolge der Tatsache, daß er eine Kraft zur Erzielung eines Kontaktes zwischen dem beweglichen Abschnitt des Armsatzes und dem Hohlraum des Gehäuses herstellen muß, ziemlichen Druckbelastungen ausgesetzt. Folglich treten Probleme in bezug auf die Abmessungen des Querschnittes des Drahtes auf, da der Draht einerseits die beträchtlichen Druckbelastungen aushalten muß und andererseits seitlich flexibel sein muß. Selbst die auf den Draht einwirkenden Reibkräfte müssen zwangsläufig relativ hohe Werte besitzen.
Ein Fühlerkopf mit einem Draht (oder einer Stabfeder) und den anderen Merkmalen des technischen Bereiches der vorliegenden Erfindung ist in der US-A-4 187 614 beschrieben. Dieser Kopf umfaßt einen Taster, der eine Modellfläche berühren kann, und einen Tasterschaft, der den Taster trägt. Der Schaft umfaßt einen starren Abschnitt und einen Stabfederabschnitt, die mit Hilfe einer ersten und einer zweiten, parallel zueinander angeordneten planaren Feder mit einem Gehäuse verbunden sind. Axialbewegungen und Radialbewegungen des. Tasters werden auf einen Axialverschiebungsdetektor und infolge der Biegung der Stabfeder auf zwei Radialverschiebungsdetektoren, die mit dem Gehäuse verbunden sind, übertragen. Durch die Verbindung des Schaftes mit Hilfe der beiden planaren Federn wird die Stabfeder auf Druck beansprucht, insbesondere wenn der Taster die Modelloberfläche berührt, was mit entsprechenden Problemen verbunden ist, d. h. in Verbindung mit der Auswahl der Querschnittsabmessungen, wie vorstehend in Verbindung mit dem Artikel "Multi-directional probe" erläutert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Prüfkopf zu schaffen, bei dem der Wiederholungsfehler infolge der Detektionsvorrichtung besonders gering ist.
Diese und andere Ziele werden mit einem Prüfkopf des hier beschriebenen Typs erreicht, bei dem die Vorspannvorrichtung derart angeordnet ist, daß sie den beweglichen Armsatz in Kontakt mit dem Gehäuse drückt und keine Druckbelastung auf den Draht der Übertragungsvorrichtung aufbringt.
Mit der Erfindung ist es möglich, vernachlässigbar geringe Reibkräfte in der Übertragungsvorrichtung und in der Detektionsvorrichtung zu erzielen, Probleme in bezug auf die Konstruktionsgröße der Übertragungsvorrichtung zu vermeiden und schließlich die Prüfwiederholbarkeit des Kopfes wesentlich zu verbessern.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung oder spezielle Ausführungsformen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung hervor, die bevorzugte Ausführungsformen betrifft, welche in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, jedoch in keiner Weise irgendwelche Beschränkungen beinhalten. Von den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kontaktdetektionskopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
die Fig. 2a, 2b und 2c Längsschnitte in vergrößertem Maßstab eines Details des Kopfes der Fig. 1 gemäß drei möglichen Varianten;
Fig. 3 in schematischer Weise im vergrößerten Maßstab in bezug auf Fig. 1 einen Längsschnitt von einigen Komponenten des Kopfes der Fig. 1 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 ein Detail des Kopfes der Fig. 3;
Fig. 6 eine Variante der Komponenten des Kopfes der Fig. 3;
Fig. 7 einen Schnitt entlang Linie VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8 eine weitere Variante der Komponenten des Kopfes der Fig. 3 und 6; und
Fig. 9 einen Längsschnitt des Meßkopfes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Der in Fig. 1 gezeigte Kontaktdetektionskopf umfaßt ein Gehäuse 1 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form, das aus zwei übereinander gesetzten Abschnitten 2 und 3 besteht, die mit Hilfe einer Gewindekupplung miteinander verbunden sind, welche eine geometrische Längsachse besitzt.
Im unteren Teil des Abschnittes 3 befindet sich ein Sitz 4 mit einer im wesentlichen kegelstumpfförmigen Fläche.
Der bewegliche Armsatz 5 des Kopfes umfaßt ein Bezugselement 6 mit einer Fläche, die im wesentlichen die Form einer kugelförmigen Zone zum Eingriff mit dem Sitz 4 hat, einem hohlen Abschnitt 8 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form, der einstückig mit dem Bezugselement 6 ausgebildet ist, und einem oberen Flansch 10, der einstückig mit dem hohlen Abschnitt 8 ausgebildet ist, jedoch einen nach unten vorstehenden ringförmigen Abschnitt 11 aufweist.
Wenn sich der bewegliche Armsatz 5 in der in Fig. 1 gezeigten Position befindet, d. h. symmetrisch in bezug auf die geometrische Längsachse des Gehäuses 1 angeordnet ist, befindet sich ein ringförmiger Abschnitt 11 in einem Abstand von einigen um von einer entsprechenden stationären ringförmigen Fläche 12, die in einer ebenen Ausnehmung des Abschnittes 3 ausgebildet ist.
Dieses Spiel, das in der Figur nicht sichtbar ist, hat grundlegende Bedeutung für die Wiederholbarkeit des Kopfes.
Desweiteren hat der bewegliche Armsatz 5 einen Arm 14 mit einem Fühler 15.
Zwischen dem Arm 14 und dem Abschnitt 3 befinden sich zwei flexible Abdichtungs- und Schutzelemente 16 und 17.
Eine Schraubenfeder 19 stößt mit ihren Enden gegen zwei ebene Flächen, die im Bezugselement 6 und in einem Anschlagelement 20 einstückig mit dem Abschnitt 3 des Gehäuses 1 ausgebildet sind, und drückt den kugelförmigen Teil des Bezugselementes 6 gegen den Sitz 4. Wie in der US-A-5 299 360 offenbart, auf die zur weiteren Erläuterung bezug genommen wird, kann die hier beschriebene Kopplung zwischen dem beweglichen Armsatz 5 und dem Gehäuse 1 drei Freiheitsgrade des beweglichen Armsatzes 5 eliminieren. Ein anderer Freiheitsgrad, der die Drehungen des beweglichen Armsatzes 5 um die geometrische Längsachse des Gehäuses 1 betrifft, wird von einem Metallbalg 21 eliminiert, der die Feder 19 in seinem Inneren aufnimmt und dessen Enden an der ebenen Fläche des Bezugselementes 6 und an einer anderen Querfläche des Abschnittes 3 befestigt sind.
Der zwischen dem Fühler 15 und einem Objekt auftretende Kontakt, wird nach einem determinierten Vorhub in Längsrichtung oder im lalle von Verschiebungen des Fühlers 15 in einer Querrichtung an einem determinierten Winkel zwischen der geometrischen Längsachse des Gehäuses 1 und der geometrischen Achse des Armes 14 mit Hilfe einer Detektionsvorrichtung, die einen Mikroschalter 23 aufweist, detektiert.
Der Mikroschalter 23 besitzt ein Gehäuse 24 mit einem isolierenden, zylindrischen Element 25, das eine Feder 26 zum Drücken eines beweglichen Elementes, genauer gesagt einer kleinen Kugel 27 aus elektrisch leitendem Material, in Kontakt mit zwei kleinen Stäben 29 und 30, die ebenfalls aus elektrisch leitendem Material bestehen und am isolierenden Element 25 an einer unteren Basis des Gehäuses 24 befestigt sind, aufnimmt.
Wenn die kleine Kugel 27 die Stäbe 29 und 30 kontaktiert, wird der Mikroschalter 23 geschlossen, während sich der Mikroschalter 23 öffnet, wenn die Kugel 27 mit mindestens einem Stab 29 und 30 außer Eingriff tritt. Eine externe Schaltung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist mit Hilfe von elektrischen Leitern, die ebenfalls nicht dargestellt sind und sich durch eine Längsöffnung 33 erstrecken, an die Stäbe 29 und 30 angeschlossen.
Ferner umfaßt der Mikroschalter 23 einen Schaft 35, der in Axialrichtung Ton zwei Saphirbuchsen 36 geführt wird, die am Gehäuse 24 in der Nähe der Kontaktstäbe 29 und 30 fixiert sind. Das untere Ende des Schaftes 35 ist am oberen Ende eines Koplungselementes 37 befestigt, dessen unterer Teil am oberen Ende eines flexiblen Drahtes 38 fixiert ist. Das untere Ende des Drahtes 38 ist mit Hilfe einer isolierenden Buchse 39 mit einen zur Kopplung und Einstellung dienenden Gewindestift 40 befestigt, der mit Hilfe einer Reibkupplung mittig mit dem oberen Teil des Bezugselementes 6 verbunden ist.
Der Draht 38 besteht aus Federstahl und kann beispielsweise 20 mm lang sein und einen Durchmesser von 0,4-0,5 mm besitzen. Wenn der Fühler 15 keinen Kontaktkräften mit einem Objekt ausgesetzt ist, weist das obere Ende des Schaftes 35 einen kurzen Abstand von der Kugel 27 auf. Beim Kontakt mit dem Objekt überträgt der Draht 38 eine Aufwärtsverschiebung auf den Schaft. 35, und letzterer kontaktiert nach einem vorgegebenen Vorhub die kleine Kugel 27 und bewirkt, daß sich diese von den Stäben 29 und 30 löst und die von der Feder 26 aufgebrachte Kraft überwindet, die im Vergleich zu der von der Feder 19 aufgebrachten Kraft relativ klein ist.
Infolge der Größe der involvierten Kräfte und der Abmessungen des Drahtes 38 ist dieser in bezug auf Axialkräfte starr, während er infolge der Querkräfte, die durch den zwischen dem Fühler 15 und dem Objekt in Querrichtung auftretenden Kontakt erzeugt werden, in Querrichtung durchgebogen werden kann.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird deutlich, daß die den Draht 38 und den Schaft 35 umfassende Kupplungsvorrichtung aufgrund der Tatsache, daß sie mit dem beweglichen Armsatz 5 verbunden ist, ebenfalls der Zwangsbeeinflussung durch den Balg 21 ausgesetzt ist.
Die im Mikroschalter 23 und in der Kopplungsvorrichtung wirkenden Reibkräfte sind an Zahl und Größe gering. Daher ist der vom Mikroschalter 23 und der Kopplungsvorrichtung gelieferte Anteil am Wiederholungsfehler des Kopfes relativ gering (im einem Bereich von 0,05-0,1 um).
Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen, daß andere (oder ergänzende) Führungsvorrichtungen vorgesehen sind, um auf genauere Weise Axialverschiebungen des Schaftes 35 durch Begrenzung der Länge seines freien Abschnittes zu führen und mögliche Vibrationen des Drahtes 38 zu dämpfen. Insbesondere kann bei der Ausführungsform der Fig. 2a zusätzlich zu einer der beiden Buchsen 36 eine Führung 42 aus einem Material mit geringer Reibung vorgesehen sein, an deren Innerem das Kopplungselement 37 gleitet. Die Führung 42 ist mit dem Gehäuse 24 verbunden.
Fig. 2b zeigt ein anderes Kopplungselement 37', das eine im wesentlichen kugelförmige Fläche aufweist und in einer Führung 42' gleitet, die mit dem Abschnitt 2 des Gehäuses 1 verbunden ist. Die Führung 2c zeigt ein im wesentlichen zylindrisches Kopplungselement 37", das in einer mit dem Abschnitt 2 verbundenen Führung 42" untergebracht ist. Ein Kugellager 43 ist zwischen dem Kopplungselement 37" und der Führung 42" angeordnet, und am Gehäuse 24 sind keine Buchsen 36 fixiert.
Die Führungsvorrichtung gemäß den Fig. 2b und 2c garantiert eine Führungswirkung mit besonders niedriger Reibung und besonders niedrigen Spannungen.
In den Fig. 2b und 2c sind aus Einfachheitsgründen der Abschnitt 2 des Gehäuses 1 und die Gehäuse 24' und 24" sehr schematisch dargestellt. Die Gehäuse 24' und 24" unterscheiden sich vom Gehäuse 24 der Fig. 1 nicht wesentlich.
Es ist ohne weiters klar, daß der in Fig. 1 gezeigte Kopf so modifiziert werden kann, daß der Schaft 35 eliminiert wird, so daß das obere Ende des Drahtes 38 frei ist und direkt auf die kleine Kugel 27 einwirken kann.
Die Fig. 3 bis 5 zeigen einige Einzelheiten eines anderen Mikroschalters 23' eines Kontaktdetektionskopfes, der sonst im wesentlichen mit dem in Fig. 1 gezeigten Kopf identisch ist. Im Mikroschalter 23' ist keine Axialdruckfeder vorgesehen.
Das obere Ende' des Drahtes 38' ist direkt an der kleinen Kugel 27' befestigt.
An der Innenseite des isolierenden Elementes 25', das im Gehäuse 24' des Mikroschalters 23' angeordnet ist, sind zwei stationäre Elektroden oder leitende Stäbe 45 und 46 befestigt, die elektrisch isoliert sind und zusammen mit der kleinen Kugel 27' und den in der Zeichnung nicht gezeigten Leitern einen Detektionskreis schließen können. Die Stäbe 45 und 46 sind parallel zur geometrischen Längsachse und Seite an Seite in Querrichtung angeordnet.
Ein aus isolierendem Material (beispielsweise Keramik) gebildetes Formteil 49 ist ebenfalls an der Innenseite des isolierenden Elementes 25' des Mikroschalters 23' im wesentlichen in einer Zwischenposition zwischen den leitenden Stäben 45 und 46 befestigt und bildet eine Anschlagfläche.
Eine dünne elastische Platte 48 besitzt ein oberes Ende, das am isolierenden Element 25' festgeklemmt ist, und ein freies Ende, das speziell geformt ist, um die kleine Kugel 27' so gegen die Stäbe 45 und 46 zu drücken, daß der Mikroschalter 23' geschlossen wird. Um die Montage zu erleichtern, besitzt die dünne Platte 48 ein Fenster 50 und ein offenes Ende.
Es ist offensichtlich, daß der Mikroschalter 23' durch Betätigung des Gewindestiftes 40 eingestellt wird, wie in Fig. 1 gezeigt. Bei einem Kontakt zwischen dem Fühler und dem Objekt und der nachfolgenden Verschiebung des Drahtes 38' und der dünnen Platte 48 wird die bewegliche Kugel 27' nach oben gedrückt, kontaktiert das Formteil 49 und tritt mit mindestens einem der stationären Stäbe 45 und 46 außer Eingriff, wodurch der Mikroschalter 23' geöffnet wird. Dann gleitet die Kugel 27' auf dem Formteil 49 und wird von der dünnen Platte 48 gegen dieses gepreßt, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 3 angedeutet ist. Auf diese Weise erfährt im Kopf der Fig. 3 der Draht 38' eine Druckbelastung und kann eine geringfügige Zugkraft aufnehmen.
Wenn keine Kontaktkraft mehr am Fühler ausgeübt wird, tritt die Kugel 27' wieder mit beiden Stäben 45 und 46 in Eingriff.
Das Fehlen einer elastischen Druckbeanspruchung des Drahtes 38' ist der Grund dafür, warum die einzigen Schockwellen, die infolge des Kontaktes des Fühlers 15 mit dem Objekt erzeugt werden, die aufgrund der Feder 19 (Fig. 1) sind, während bei dem Fühler der Fig. 1 selbst die Feder 26 des Mikroschalters 23 Schockwellen erzeugt.
Diese Vorteile des Kopfes der Fig. 1 bewirken jedoch eine größere strukturelle Komplexität. Daher kann jede der beiden Lösungen in Abhängigkeit von den Umständen (Anwendungsbedingungen, involvierte Kosten etc.) gewählt werden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Mikroschalter 23" mit einigen Varianten gegenüber dem Kopf der Fig. 3 bis 5. Genauer gesagt, gleitende Stäbe 45' und 46' sind in einer Richtung angeordnet, die relativ zur geometrischen Längsachse geneigt ist. Desweiteren ist ein ebenes Element oder eine kleine Platte 44 aus starrem, harten Material, wie Keramik, intern am isolierenden Element 25" des Gehäuses 24" fixiert und bildet eine ebene Anschlagfläche, die in Richtung der geometrischen Längsachse angeordnet ist.
Die Funktionsweise eines den Mikroschalter 23" umfassenden Kopfes entspricht im wesentlichen der in Verbindung mit den Fig. 3, 4 und 5 beschriebenen Funktionsweise. Genauer gesagt, bei einem zwischen dem Fühler und dem Objekt auftretenden Kontakt, der nachfolgenden Verschiebung des Drahtes 38' und dem Axialdruck der dünnen Platte 48 verschiebt sich die bewegliche Kugel 27' in der durch die stationären Stäbe 45' und 46' gebildeten geneigten Richtung, bis sie die ebene Fläche der Platte 44 berührt und mit mindestens einem der vorstehend erwähnten Stäbe 45' und 46' außer Eingriff tritt, wodurch der Mikroschalter 23" geöffnet wird. Dann gleitet die Kugel 27' auf der ebenen Anschlagfläche der Platte 44 und wird gegen diese von der dünnen Platte 48 gedrückt, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 6 dargestellt ist.
Fig. 8 zeigt einen Mikroschalter 23''' mit weiteren Varianten gegenüber den in den Fig. 3 bis 7 gezeigten Ausführungsformen.
Bei dem in Fig. 8 gezeigten Mikroschalter 23''' besteht die kleine Kugel 27' aus ferromagnetischem Material und wird nicht von einer elastischen dünnen Platte gegen die stationären Kontakte, die hier aus zwei kleinen Kugeln bestehen (von deinen nur eine 51 in der Figur dargestellt ist), sondern wird durch eine Magnetscheibe, insbesondere einen Permanentmagneten 53, der in der Platte 44' angeordnet ist, in Richtung auf die beiden kleinen Kugeln und auf die ebene Anschlagfläche einer isolierenden Platte 44' angezogen.
Die Konstruktion des in Fig. 9 gezeigten Meßkopfes entspricht größtenteils der des Kopfes der Fig. 1, mit Ausnahme der Detekionsvorrichtung, die eine Lagemeßvorrichtung und den in anderer Weise angeschlossenen Übertragungsdraht besitzt.
Das unter Ende des Drahtes 38" ist mit einem Einstellstift 40 verbunden, wie in Verbindung mit dem in Fig. 1 gezeigten Draht 38 beschrieben. Das obere Ende des Drahtes 38" ist in einem Loch eines im wesentlichen zylindrischen Trägers 55 verriegelt, der in seinem mittleren Teil einen magnetischen Kern 56 trägt, welcher innerhalb elektrischer Wicklungen 57 einer induktiven Lagemeßvorrichtung axial beweglich ist. Die Wicklungen 57 sind in Schlitzen einer Spule 58 ausgebildet, die ein Axialloch mit einer Fläche besitzt, welche als Führung für den Träger 55 und somit für den Draht 38" dient.
Auf diese Weise erfährt in dem in Fig. 9 gezeigten Kopf der Draht 38" keine wesentlichen Druckbeanspruchungen oder Zugbelastungen.
Es wurde somit bewiesen, daß die Erfindung die Herstellung von Fühlern ermöglicht, die in einer Werkstattumgebung arbeiten können, d. h. bei Drehbänken und Bearbeitungscentern, und die Wiederholungsfehler aufweisen, die geringer sind als 0,2-0,3 um.

Claims

1. Kopf zum Prüfen von linearen Abmessungen von mechanischen Teilen mit einem Gehäuse (1), das eine geometrische Längsachse besitzt, einem relativ zum Gehäuse beweglichen Armsatz (5), einem Fühler (15), der mit dem beweglichen Armsatz (5) verbunden ist, um das zu prüfende Teil zu berühren, einer Vorspannvorrichtung (19), die zwischen dem Gehäuse (1) und dem beweglichen Armsatz (5) angeordnet ist, einer Detektionsvorrichtung (23; 23'; 23"; 23'''; 56, 57), die mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und ein bewegliches Element (27; 27'; 56) aufweist, und einer Übertragungsvorrichtung (35, 38; 38' ;38") zwischen dem beweglichen Armsatz (5) und dem beweglichen Element (27; 27'; 56) der Detektionsvorrichtung mit einem Draht (38; 38'; 38"), der in Längsrichtung im wesentlichen starr, jedoch in den Richtungen senkrecht zur Längsrichtung flexibel ist und ein erstes Ende, das mit dem beweglichen Armsatz (5) verbunden ist, sowie ein zweites Ende zum Zusammenwirken mit dem beweglichen Element (27; 27'; 56) der Detektionsvorrichtung aufweist, tionsvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannvorrichtung (19) derart angeordnet ist, daß sie den beweglichen Armsatz (5) in Kontakt mit dem Gehäuse (1) drückt und keine Druckbelastung auf den Draht (38) der Übertragungsvorrichtung aufbringt.

2. Kopf nach Anspruch 1 zum Detektieren eines Kontaktes zwischen dem Fühler und dem Teil, wobei die Detektionsvorrichtung einen Mikroschalter (23; 23'; 23"; 23''') mit zwei stationären Elementen (29, 30; 45, 46; 45',46'; 51) aus elektrisch leitendem Material aufweist und das bewegliche Element (27; 27') der Detektionsvorrichtung ebenfalls aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist und die beiden stationären Elemente kontaktieren kann.

3. Kopf nach Anspruch 2, bei dem der Mikroschalter (23) eine auf das bewegliche Element (27) einwirkende Axialdruckfeder (26) aufweist, das bewegliche Element (27) eine kugelförmige Gestalt besitzt und das zweite Ende des Drahtes (38) das bewegliche Element des Mikroschalters kontaktieren kann.

4. Kopf nach Anspruch 2, bei dem der Mikroschalter (23) eine Axialdruckfeder (26) aufweist, die auf das bewegliche Element (27) einwirkt, das bewegliche Element (27) eine kugelförmige Gestalt besitzt und der Mikroschalter einen beweglichen Schaft (35) und eine Vorrichtung (36; 42; 42'; 42") zum Führen des Schaftes in Richtung der geometrischen Längsachse besitzt, wobei der Schaft ein Ende zum Kontaktieren des beweglichen Elementes des Mikroschalters aufweist, während sein anderes Ende am zweiten Ende des Drahtes befestigt ist.

5. Kopf nach Anspruch 4, bei dem der Draht (38) aus Stahl besteht und das zweite Ende des Drahtes am Schaft (35) des Mikroschalters mit Hilfe eines Verbindungselementes (37; 37'; 37") befestigt ist.

6. Kopf nach Anspruch 5, bei dem die Vorrichtung zum Führen des Schaftes mindestens eine Buchse (36) aufweist, die in der Nähe der stationären Elemente (29, 30) angeordnet ist und mit dem Schaft (35) zusammenwirken kann.

7. Kopf nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Vorrichtung zum Führen des Schaftes eine Führung (42; 42'; 42") aufweist, die mit dem Verbindungselement (37; 37'; 37") zusammenwirken kann.

8. Kopf nach Anspruch 7, bei dem das Verbindungselement (37') eine im wesentlichen kugelförmige Oberfläche aufweist, die mit der Führung (42') zusammenwirken kann.

9. Kopf nach Anspruch 7, bei dem die Vorrichtung zum Führen des Schaftes ein Kugellager (43) besitzt, das zwischen dem Verbindungselement (37") und der Führung (42") angeordnet ist.

10. Kopf nach einem der Ansprüche 1-9, bei dem das erste Ende des Drahtes (38; 38'; 38") mit Hilfe einer Verbindungsvorrichtung (40) zur Ermöglichung von Verstellungen in Richtung der geometrischen Längsachse am beweglichen Armsatz (5) befestigt ist.

11. Kopf nach Anspruch 2, bei dem der Mikroschalter (23'; 23"; 23''') eine Vorrichtung (48; 53) zum Aufbringen einer Kraft auf das bewegliche Element (27') in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Längsachse besitzt, um das bewegliche Element mit den beiden stationären Elementen (45, 46; 45', 46'; 51) in Kontakt zu bringen, wobei das zweite Ende des Drahtes (38') am beweglichen Element (27') des Mikroschalters (23'; 23"; 23''') befestigt ist.

12. Kopf nach Anspruch 11, bei dem der Mikroschalter (23'; 23"; 23") mindestens eine stationäre Anschlagfläche (49; 44; 44') aufweist und das bewegliche Element (27') in der Lage ist, bei einem Kontakt des Fühlers (15) mit dem Teil die Anschlagfläche zu berühren und mit mindestens einem der beiden stationären Elemente (45, 46; 45',46'; 51) außer Eingriff zu treten.

13. Kopf nach Anspruch 12, bei dem die beiden stationären Elemente (45, 46) im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und in einer Querrichtung benachbart zueinander sowie im wesentlichen parallel zur geometrischen Längsachse angeordnet sind.

14. Kopf nach Anspruch 13, bei dem der Mikroschalter (23) ein stationäres geformtes Element (49) aus isolierendem Material aufweist, das die Anschlagfläche bildet.

15. Kopf nach Anspruch 12, bei dem die beiden stationären Elemente (45',46')im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und in einer Querrichtung benachbart zueinander und im wesentlichen parallel zueinander in einer Richtung, die zur geometrischen Längsachse geneigt ist, angeordnet sind.

16. Kopf nach Anspruch 12, bei dem die beiden stationären Elemente (51) eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt besitzen und in einer Querrichtung benachbart zueinander angeordnet sind.

17. Kopf nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Mikroschalter (23"; 23''') ein flaches Element (44; 44') aufweist, das die Anschlagfläche bildet, und bei dem die Anschlagfläche im wesentlichen eben und in Richtung der geometrischen Längsachse angeordnet ist.

18. Kopf nach einem der Ansprüche 11-17, bei dem die Vorrichtung zur Aufbringung einer Kraft auf das bewegliche Element des Mikroschalters ein elastisches Element (48) aufweist.

19. Kopf nach einem der Ansprüche 11-17, bei dem die Vorrichtung (53) zum Aufbringen einer Kraft auf das bewegliche Element des Mikroschalters eine magnetische Anziehungskraft aufbringt.

20. Kopf nach Anspruch 1, bei dem die Detekionsvorrichtung eine Lagemeßeinrichtung (56, 57) aufweist und das zweite Ende des Drahtes (38") am beweglichen Element (56) der Detektionsvorrichtung befestigt ist.

27. Kopf nach Anspruch 20, bei dem die Lagemeßeinrichtung stationäre Wicklungen (57) und das bewegliche Element der Lagemeßeinrichtung einen Magnetkern (56) aufweisen.

22. Kopf nach Anspruch 21, bei dem die Lagemeßeinrichtung ein Lager (55) und einen Spulenkörper (58) aufweist, der ein Axialloch zur Aufnahme und Führung des Lagers (55) bilde, und bei dem der Magnetkern (56) und die stationären Wicklungen (57) mit dem Lager (55) und dem Spulenkörper (58) verbunden sind.

23. Kopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der bewegliche Armsatz und das Gehäuse ein Zwangssystem im wesentlichen vom Konus-Kugel-Typ (4, 6) und zwei gegenüberliegende Ringflächen (11, 12) zum Vorsehen im wesentlichen eines Punkt-Punkt-Kontaktes besitzen.

24. Kopf nach Anspruch 23, bei dem zwischen dem beweglichen Armsatz und dem Gehäuse ein weiteres Zwangssystem (21) vorgesehen ist, um Drehungen des beweglichen Armsatzes um die geometrische Längsachse zu verhindern.