DE8002396U1

DE8002396U1 - Feinmeßtaster, insbesondere als Wegaufnehmer für Längenmeßgeräte

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Publication number: DE8002396U1
Application number: DE8002396U
Authority: DE
Original assignee: Elan-Schaltelemente Kurt Maecker 4040 Neuss De GmbH
Current assignee: Elan-Schaltelemente Kurt Maecker 4040 Neuss De GmbH
Priority date: 1980-01-31
Publication date: 1981-11-12

Description

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Elan-^Schaltelemente
Kürt Maecker GmbH

4ö4ö Neuss, den 14*12,1979 Sv/gro

Akte AN 101

Feinmeßtaster, insbesondere als Wegaufnehmer für Längenmeßgerate

Die Erfindung betrifft einen Feinmeßtaster, insbesondere als Wegaufnehmer für Längenmeßgerate,mit einem oder mehreren Tastfühlern an einem Haltestück, z.B. einem Meßdorn, und mit Mitteln zur Umwandlung der Bewegung des Taststücks in ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird einem Meßverstärker zugeleitet, von dem es in weitergehende Auswertegeräte geleitet werden kann.

Feinmeßtaster sollen Präzisionsmessungen bis zu Tausendsteln von Millimetern auf engem Raum, z.B. in Bohrungen von Werkstücken oder dergleichen, möglich machen. Dafür bisher bekannte Induktivtaster haben relativ große Abmessungen. Das verwertbare elektrische Signal entsteht dabei aus einer Verschiebung zwischen einem magnetischen Kern und einem Spulensystem. Für diese Führung ist es erforderlich, die zu verschiebenden Bauteile mit Hilfe sehr genauer Gleit- oder Kugelführungen zu führen. Diese mit hoher Präzision zu fer-

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tigsnden Bauteile müssen außerdem gegen Verunreinigungen, Wie Stäub und Feuchtigkeit, abgedichtet werden. Es" iät Weiter'= hin bekannt, die Führung zwisehen Kern und Ögüle mit Feder* pärällelögräiiimen zu erreichen4 Dafür iät zWär riidht so hohe FertigUngspräzisiön erforderlich. Diese Führungen besitzen aber große Abmessungen, die ihren Einsatz in beengtem Raum unmöglich machen. Ein wesentlicher Nachteil der Induktivtaster ist, daß die Tastbewegung von der Meßstelle über Umlenkhebel, Schwingen, Verlängerungsstücke oder dergleichen auf die außerhalb des engen Raumes anzuordnenden Induktivtaster übertragen werden muß. Auch die hierfür erf orderslichen Bauteile erfordern viel Raum und müssen aufgrund der erforderlichen kleinen Toleranzen mit großer Präzision ge·^ fertigt sein und sind daher aufwendig.

Als Feinmeßtaster sind weiterhin elektrisch-pneumatisch arbeitende Feinmeßtaster, die die Abmessungen des Werkstücks mit pneumatischen Düsen erfassen, bekannt. Zwar können diese Apparate relativ klein gebaut werden. Deren Einsatz ist aber deshalb sehr aufwendig, weil für jede Meßstelle ein eigener, pneumatisch-elektrischer Wandler erforderlich ist, um die auf die Messung folgende Auswertung der Meßergebnisse Zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen wenig aufwendigen/ auf engstem Raum einsetzbaren Feinmeßtaster zu schaffen, der weitgehend unempfindlich gegen Verunreinigungen, z.B. durch Staub und Feuchtigkeit, ist und der insbesondere bewegliche Teile, wie Umlenkhebel, Schwingen oder dergleichen und Führungen mit hoher Fertigungspräzision vermeidet. Die elektrischen Signale sollen von einem Meßverstärker Meßstellen an eine Auswerteinheit weitergegeben werden können. Insbesondere soll es möglich werden, mehrere Tastfühler dicht beieinander in beengten Räumen, wie z„B.

Bohrungen oder dergleichen, unterzubringen.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Fein— meßtaster dadurch gelöst, daß das Taststück des Tastfühlers sich am freien

finde einer Biegefeder befindet, die mit ihrem anderen Ende mit Abstand von einer Außenfläche des Haltestücks am Haltestück befestigt ist/und auf der an einer oder, an zwei Seiten je ein oder mehrere Dehnmeßstreifen als Mittel zur Umwandlung der Bewegung des Taststücks in ein elektrisches Signal angeordnet ist bzw* sind»

Der erfindungsgemäße Feinmeßtaster besteht somit im einfachsten Fall nur aus einem mechanischen Teil/ nämlich einer Blattfeder, die an einem Ende befestigt, z.B. angeschraubt ist und die am anderen Ende das zu messende Werkstück be^· rührt* Dadurch wird bei unterschiedlichen Werkstückabmessungen die das Werkstück abtastende Biegefeder unterschiedlich auf Biegung beansprucht, so daß der oder die auf ihr aufgeklebten oder auf ihr aufgedampften Dehnmeßstreifen den Grad der Biegung als elektrisches Signal an den Meßverstärker weiterleitet.

Die als Taststück dienende Blattfederspitze kann mit schleißfestem Werkstoff, z.B. Hartmetall, verstärkt sein.

Die Blattfeder gibt dem Taststück in zwei um 90° gegeneinander versetzten Ebenen eine spielfreie Führung, sie erzeugt die erforderliche Meßkraft und trägt den oder die Dehnmeßstreifen. Sie ist auch bei dauerndem Einsatz verschleißfrei und unempfindlich gegen Verunreinigungen. Als besonders zuverlässig erweist sich der Meßtaster, wenn erfindungsgemäß das Taststück ein in das gegebenenfalls verstärkte, freie Ende der Biegefeder eingelegtes, eingeklemmtes, angeklebtes oder angelötetes verschleißfestes Teil, z.B. eine Hartmetallkugel, ist. Dadurch ergibt sich eine nur punktförmige, verschleißfreie Anlage des Taststücks am Werkstück.

Die Möglichkeit der Verwendung einer über die ganze Länge gleich starken Biegefeder ergibt sich z.B.dadurch,daß einerseits das Taststück in einer Öffnung eines mit dem freien Ende der Biegefeder, z.B. mittels einer Schraube, verbundenen Tasteinsatzes gehalten ist und andererseits das am Haltestück zu befestigende Ende der Biegefeder zwischen Klemmstücken.

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eingeklemmt Und mit diesen am Kältestüök befestigt ist.

Din öder beide Klemmstüöke erübrigen siöh> Wenn die Biege feder' ah ihifeiti festziulegenden Ende eine gegebenenfalls seitige Verstärkung mit einem Loch zur Durchführung eines Verbindungsmittels frit dem Hältestück/ z.B. einer Schraube/ aufweist*

Um den Dehnmeßstreifen vor Verschmutzung oder auch vor 1Ö mechanischer Beschädigung zu schützen, wird ein Schutzgehäuse um die Biegefeder vorgesehen. Da die Meßtasteranordnung vor- _k zugsweise in eine Vertiefxing des Haltestücks eingelassen wird* bilden die Wände dieser Vertiefung bereits einen Teil des Schutzgehäuses, so daß zusätzlich nur eine Deckplatte über der Biegefeder anzuordnen ist.

Ein einfacherer Aufbau der Anordnung ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß das obere Klemmstück als Teil des Schutzgehäuses, insbesondere der Deckplatte, ausgebildet is.t.

Zum Schutz des oder der Dehnmeßstreifen wild eine Dichtung vorzug weise aus Weichplastik oder Gummi zwischen dem Schutzgehäuse und dem Tasteinsatz oder dem Taststück oder bei einer anderen Ausführungsform zwischen Schutzgehäuse und Biegefeder vorgesehen.

Die Anschlußleitungen für den oder die Dehnmeßstreifen könne" nac unten oder seitlich durch das Haltestück geführt sein. Vorzugsweise werden sie durch Durchlässe zwischen den Klemmstücken und dem Schutzgehäuse, also raumsparend,- geleitet.

Ein Schutzgehäuse erübrigt sich erfindungsgemäß bei Verwendung von zwei unmittelbar übereinander liegenden Biegefedern, auf deren einander zugewandten Flächen je ein Dehnmeßstreifen aufgebracht ist.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen des neuen Meßtasters.

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In Figur 1, 2, 3 und 4 sind jeweils Schnitte durch einen in ein Haltestück eingebauten Meßtaster dargestellt. Die Figuren 1a und 3a zeigen jeweils senkrechte Schnitte durch die Ausführung sformen nach Figur 1 und 3 im Bereich der Befestigung der Biegefeder am Haltestück.

Figur 1 zeigt die einfachste Form der Biegefeder als glatte Blattfeder, die in der Praxis nur eine Länge von 1 bis 2 cm und eine Breite von 3 bis 5 mm besitzen kann. Auf der Biegefeder 2 befinden sich die Dehnmeßstreifen 4. Die Biegefeder ist einendig mittels der Klentmstücke 9 und der Schraube 8 in einer Aussparung des Haltestücks 3 mit diesem Haltestück verbunden. An ihrem freien Ende ist ein Tasteinsatz 5 mit der Mutter 6 mit der Biegefeder 2 verbunden. In seiner oberen öffnung ist das Taststück 1,z.B.eine Hartmetallkugel,eingelegt. Das Taststück 1 liegt an der Fläche 15 des zu messenden Werkstücks an. Das Schutzgehäuse 10 ist in diesem Falle eine Deckplatte, die auch von der Schraube 8 gehalten wird. Zwischen ihrem anderen Ende und dem Tasteinsatz 5 befindet sich eine Dichtung 11, die den Bewegungen der Biegefeder 2 beim Meßvorgang nachgeben kann. Der maximale Hub der Biegefeder beim Meßvorgang ist durch die Außenfläche 3a des Haltestücks 3 und die Unterkante der Mutter 6 begrenzt.

In Figur 1a sind zusätzlich die Durchlässe 12 für die Anschlußleitungen 13 der Dehnmeßstrexfen 4 erkennbar.

Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich von der nach Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß hier die Biegefeder selbst an einem Ende durch die Verstärkung 2a ein Klemmstück ersetzt und am anderen Ende durch die Verstärkung 2b als Lager für das Taststück 1 dient, das an der Fläche 15 des zu messenden Werkstücks anliegt. Die Dichtung 11 liegt hier zwischen Schutzgehäuse 10 und Taststück 1. Das Schutzgehäuse ist hier einteilig wit dem Klemmstüök £)a. Die Hubbegrenzung der Biegefeder liegt hier zwischen der Unterüläche der Verstärkung 2b und der Außenfläche 3a, Mit 14 ist der Klebstoff oder dergleichen angedeutet, mit dem das Taststück 1 in der

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Verstärkung 2 h befestigt ist. Durch die Öffnung 7 ist die Schraube zum Anklemmen der Teile 9a und 2a an das Haltestück 3 zu führen. Mit 16 sind Öffnungen zum Herausführen der Anschlußleitung der Dehnungsmeßstreifen durch das Haltestück 3 bezeichnet.

Figur 3 zeigt die Anordnung der Dichtung 11 zwischen dem hier auch unterhalb der Biegefeder 2 angeordneten Gehäuse 10 und der Biegefeder 2. In diesem Falle ist das freie Ende dar Biegefeder mit dem Taststück 1 nicht in ein Gehäuse eingekleidet.

Figur 3a zeigt die Durchlässe 12 für das Herausführen der Anschlußkabel der Dehnmeßstreifen durch den Zwischenraum zwischen Klemmstücken 9 und Gehäuse 10, das hier auch seitlich in die Ausnehmung des Haltestücks 3 hinunter gezogen ist.

Figur 4 zeigt die Dehnmeßstreifen 4 zwischen zwei übereinanderliegenden Biegefedern 2, die mittels der Schraube 8 nur über ein Klemmstück 9 am Haltestück 3 befestigt sind. Das Taststück 1 ist hier direkt in eine Bohrung der Biegefeder 2 eingelegt und durch einen aus Klebstoff oder dergleichen gebildeten Tasteinsatz 5 gehalten. Bei dieser Ausführungsform erübrigt sich ein Schutzgehäuse, da die Dehnmeßstreifen geschützt zwischen den Biegefedern liegen.

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Elan-Schaltelemente Kurt Maecker GmbH

4040 Neuss,, den 14.12.1979 Sv/gro

Akte AN 101

Bezugs zeiclienlis te

Taststück, z.B. Hartmetallkugel Biegefeder

2a, 2b Verstärkung der Biegefeder

3 Haltestück

3a Außenfläche des Haltestücks

4 Dehnmeßstreifen

5 Tasteinsatz

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7 Befest igungsloch

8 Schraube

9 Klemmstück

Schutzgehäuse Dichtung Durchlaß Anschlußleitungen Klebstoff/ Lötzinn o.dgl.

zu messendes Werkstück Kabelausgang untere Fläche der Biegefeder

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Claims

Elan-Schaltelemente 4040 Neuss, den 14,12,1979

Kurt Maecker GmbH Sv/gro

Akte AN 101

insprüche:

/ Feinmeßtaster, insbesondere als Wegaufnehmer für Längen— meßgeräte,^mit einem oder mehreren Tastfühlern an einem Ecltestück, z.B. einem Meßdorn, und mit Mitteln zur Umwandlung der Bewegung jedes- Tas±fühlers in ein elektrisches Signal, dadurch gekennzeichnet, daß ' das Taststück (1) des Tastfühlers sich am freien Ende einer

Biegefeder (2) befindet, die mit ihrem anderen Ende mit Abstand von einer Außenfläche (3a) des Haltestücks am Haltestück (3) befestigt ist, und daß auf die Biegefeder (2) an einer oder zwei Seiten je ein oder mehrere Dehnmeßstreifen (4) als Mittel zur Umwandlung der Bewegung des Taststücks (1) in ein elektrisches Signal aufgebracht ist bzw. sind.
2. Taster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Taststück (1) ein in das gegebenenfalls verstärkte, freie Ende der Biegefader (2) eingelegtes, eingeklemmtes, eingeklebtes oder eingelötetes verschleißfestes Teil, vorzugsweise eine Hartmetallkugel,ist.
3. Taster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Taststück (1) in einer öffnunc eines mit dem freien Ende der Biegefeder (2), z.B. mittels Schraube (6), verbundenen Tasteinsatzes (5) gehalten ist.
4. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das am Haltestück (3) zu befestigende Ende der Biegefeder (2) zwischen Kiemmstüeken (9) eingeklemmt und mit diesen am Haltestück be** festigt ist.

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5. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefeder (2) an ihrem festen Ende eine gegebenenfalls zweiseitige Verstärkung (2a) mit einem Loch (7) ;ur Durchführung eines verbindungsmittels mit dem Haltestück (3), z.B. einer Schraube (8), aufweist.
6. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Schutzgehäuse (10) , gegebenenfalls als Deckplatte, um die Biegefeder oder über der Biegefeder (2).
7. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Klemmstück als Teil des Schutzgehäuses (10)·
8. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Dichtung (11), vorzugsweise aus Weichplastik oder Gummi, zwischen Schutzge-

häuse (10) und Tasteinsatz (5), Taststück (1) oder Biegefeder (2).
9. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Durchlässe zwischen Klemmstück (9) und Schutzgehäuse (10) für Anschlußleitungen (13) der Dehnmeßstreifen (4).
10. Taster nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zwei unmittelbar übereinander liegende Biegefedern (2), auf deren einander zugewandten Flächen je ein oder mehrere Dehnmeßstreifen (4) aufgebracht ist bzw. sind.

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