DE9015229U1

DE9015229U1 - Meßvorrichtung

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Publication number: DE9015229U1
Application number: DE9015229U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1991-01-24
Anticipated expiration: 2000-11-07

Description

K 188a

Knäbel, Horst, Dipl.-Ing., Friedenstraße 10a, 4005 Meerbusch

Meßvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zur Überprüfung der Maße eines Gegenstandes, beispielsweise eines mechanischen Werkstückes, bestehend aus einem ortsfesten Meßglied und einem mit veränderbarem, die Meßgröße bildendem Abstand davon angeordneten Tastelement, wobei das Meßglied aus mindestens einem aus einer Induktionsspule und einem Spulenkörper zusammengesetzten Feldträger gebildet und das Tastelement als Ablenkkörper ausgebildet ist.

In dem deutschen Gebrauchsmuster 90 10 971 ist eine Meßvorrichtung zum Einbau in einen Träger zur Aufnahme mindestens einer Meßvorrichtung zur Überprüfung der Maße eines Gegenstandes, beispielsweise eines mechanischen Werkstückes, beschrieben, die aus einem ortsfesten Meßglied und einem mit veränderbarem Abstand davon angeordneten, sich auf der Meßoberfläche abstützenden Tastelement besteht, wobei der Abstand zwischen dem Meßglied und dem Tastelement die Meßgröße bildet. Dabei sind das Meßglied und das Tastelement mit einem Grundkörper verbunden und das Meßglied ist als mindestens ein elektrischer Feldträger und das Tastelement als mindestens ein Ablenkkörper bzw. vorgeschaltetes Tragelement für einen Ablenkkörper ausgebildet. Wird eine solche Meßvorrichtung mit einem induktiven, durch eine Wechselspannung beaufschlagten Meßsystem ausgerüstet, ist es zur Erzielung eines hohen Meßsignals erforderlich, daß der Abstand zwischen dem Feldträger und dem Ablenkkörper möglichst klein gehalten wird. Ein geringer Ab-

stand zwischen Feldträger und Ablenkkörper hat jedoch zur Folge, daß die Linearltatsabweichung, d.h. die Änderung des aus dem induktiven Widerstand gebildeten Meßsignals im Verhältnis zum die Meßgröße bildenden Abstand, größer ist als bei einem größeren Abstand zwischen Feldträger und Ablenkkörper, so daß dadurch der nutzbare Meßbereich eingeschränkt wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die in dem Gebrauchsmuster 90 10 971 beschriebene Meßvorrichtung so weiterzubilden, daß auch bei einem geringen Abstand zwischen Feldträger und Ablenkkörper zur Erzielung eines hohen Meßsignals die Linearitätsabweichung über einen größeren Meßbereich abgesenkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Meßvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß der Ablenkkörper an seiner dem Feldträger zugewandten Fläche mindestens einen zapfen- oder hülsen- bzw. ringförmigen Vorsprung aufweist, der sich in und/oder um die Induktionsspule des Feldträgers erstreckt.

Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, daß sich weniger elektomagnetische Feldlinien quer zur Meßrichtung ausbilden, von denen der Ablenkkörper auf seinem Weg in Meßrichtung je nach Spaltweite zwischen ihm und dem Spulenkörper eine sich stark verändernde Anzahl tangiert, indem der magnetische Widerstand über die Spalte und damit in Meßrichtung geringer ist als quer zu derselben, wobei Vorsprünge des Ablenkkörpers in oder um die Induktionsspule, die Länge der Spulenhöhe keine Querschnittsänderungen aufweisen, für das Meßergebnis ohne Einfluß sind.

Weitere Merkmale einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-6 offenbart.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 die Ausbildung eines Feldträgers und eines Ablenkkörpers einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fign. 2-4 weitere, der Fig. 1 entsprechende Darstellungen jeweils unterschiedlicher Ausbildung von Feldträger und Spulenkörper sowie Anordnung der Induktionsspulen .

In der Fig. 1 der Zeichnung ist von einer Meßvorrichtung, die zur Überprüfung der Maße eines Gegenstandes, beispielsweise eines mechanischen Werkstückes, dient, nur ein Feldträger 1 und ein Ablenkkörper 2 gezeigt. Dabei ist der Feldträger 1 in einem an sich bekannten, nicht gezeichneten Gehäuse angeordnet, welches beispielsweise als Meßdorn ausgebildet ist. In einer Bohrung dieses Gehäuses ist der Feldträger 1 ortsfest eingesetzt, der hier aus einem Spulenkörper 3 mit einer Induktionsspule 4 besteht.

Der Ablenkkörper 2, der als Queranker wirkt, ist beispielsweise an einem Tragarm, einem Hebel oder einer einseitig befestigten, nicht dargestellten Blattfeder angeordnet, die an ihrer dem Ablenkkörper 2 gegenüberliegenden Seite mit einem an sich bekannten, als Kugelabschnitt ausgebildeten Tastelement aus nicht magnetisierbarer! Werkstoff bestückt ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist nun der Spulenkörper 3 als an einem Ende geschlossene Hülse ausgebildet, in die die Induktionsspule 4 ortsfest eingesetzt ist. Die Induktionsspule 4 schließt sich in diesem Ausführungsbeispiel direkt an die innere Grundfläche 5 des Spulenkörpers 3 an. Die Höhe der Induktionsspule 4 ist jedoch um ein vorgegebenes Maß kleiner ausgebildet als die innere, axiale Ausdehnung des hülsenartigen Spulenkörpers 3.

Der Ablenkkörper 2 besteht hier aus einer Grundplatte 6, die an ihrer den Feldträger 1 zugewandten Grundfläche 7 einen vorzugsweise im Querschnitt kreisförmigen Vorsprung 8 besitzt, der in der gezeichneten Meßlage in die Induktionsspule 4 hineinragt. Bei dieser induktiven Meßvorrichtung ist der Abstand zwischen der Grundfläche 7 des Ablenkkörpers 2 und der dieser zugeordneten (Ring-) Fläche 9 des Spulenkörpers 3 kleiner als der radiale Abstand zwischen der Innenwandung des Spulenkörpers 3 und der Außenwandung des Vorsprunges 8. Gleiches gilt auch für den axialen Abstand zwischen der Grundfläche 5 des Spulenkörpers 3 und der freien Stirnfläche 10 des Vorsprunges 8. Dadurch ist der quer zur Meßrichtung verlaufende induktive Widerstand größer als der in Meßrichtung verlaufende induktive Widerstand.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 stimmt weitgehend mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 überein. Daher wurden für gleiche Teile auch die gleichen Bezugszahlen verwendet. Der Unterschied bei diesem Ausführungsbeispiel besteht lediglich darin, daß hier die Induktionsspule 4 nicht an der inneren Grundfläche des Spulenkörpers 3 aufliegt, sondern mit Abstand von derselben angeordnet ist. Die vorerwähnten Maßverhältnisse sind auch hier gegeben. Bei dieser Ausbildung ist die radiale

Beeinflussung der Induktionsspule 4 auf den durch Veränderung der Meßgröße beeinflußbaren induktiven Widerstand aufgehoben, der durch die Luftspalte zwischen der Grundfläche 7 und der Ringfläche 9 sowie zwischen der Grundfläche 5 und der Stirnfläche 10 entsteht. Damit wird ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der dem Meßweg entsprechenden Spalthöhe und dem induktiven Widerstand, der dem Meßsignal entspricht, geschaffen.

Auch das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 stimmt in seinem grundsätzlichen Aufbau mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 überein. Deshalb wurden auch hier für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen verwendet. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht hier darin, daß der Spulenkörper 3 nicht als einseitig geschlossene Hülse, sondern als ein auf einer Grundplatte 12 angeordneter Zapfen ausgebildet ist. Hier stützt sich die Induktionsspule 4 ebenfalls direkt auf der Grundfläche 5 ab. Im Gegensatz dazu besitzt der Ablenkkörper 2 hier keinen zentralen Vorsprung 8, sondern einen hülsen- bzw. ringartigen Vorsprung 8, der mit Abstand die Induktionsspule 4 umschließt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 stellt schließlich eine Kombination der Ausführungsbeispiele der Fign. 1 und 3 dar. Für in ihrer Funktion gleiche Teile wurden daher die gleichen Bezugszahlen verwendet. Hier besitzt einerseits der Spulenkörper 3 ein hülsen- bzw. ringartiges Teil und ein zentrales Teil, zwischen denen die Induktionsspule 4 angeordnet ist. Die Induktionsspule 4 ragt aus dem Spulenkörper 3 heraus. Auch der Ablenkkörper 2 besitzt einen hülsen- bzw. ringförmigen und einen zapfenartigen Vorsprung 8. Zwischen diese Vorsprünge 8

ragt die Induktionsspule 4 hinein. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel werden die bei dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 1 erläuterten Maßverhältnisse beibehalten.

In Ergänzung der erläuterten Ausführungsbeispiele ist es möglich, die nicht vom Spulenkörper 3 abgedeckten Stirnflächen der Induktionsspule 4 mit Scheiben aus einem diamagnetischen Werkstoff, z.B. Kupfer, Silber oder Blei, abzudecken. Dadurch werden auch die sonst noch quer verlaufenden Feldlinien an den Stirnflächen der Induktionsspule 4 auf die radialen Flächen der Vorsprünge 8 hingeleitet.

Claims

K 188a Knäbel, Horst, Dipl.-Ing., Friedenstraße 10a, 4005 Meerbusch Schutzansprüche

1. Meßvorrichtung zur Überprüfung der Maße eines Gegenstandes, beispielsweise eines mechanischen Werkstückes, bestehend aus einem ortsfesten Meßglied und einem mit veränderbarem, die Meßgröße bildendem Abstand davon angeordneten Tastelement, wobei das Meßglied aus mindestens einem aus einer Induktionsspule und einem Spulenkörper zusammengesetzten Feldträger gebildet und das Tastelement als Ablenkkörper ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Ablenkkörper (2) an seiner dem Feldträger (1) zugewandten Fläche (7) mindestens einen zapfen- oder hülsen- bzw. ringförmigen Vorsprung (8) aufweist, der sich in und/ oder um die Induktionsspule (4) des Feldträgers erstreckt.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Querschnitt des Vorsprunges (8) dem inneren und/ oder äußeren Querschnitt der Induktionsspule (4) entsprechend ausgebildet ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Höhe der Induktionsspule (4) kleiner ausgebildet ist als der kleinste axiale Abstand zwischen den einander zugewandten Grundflächen (7 und 5) von Spulenträger (3) und Ablenkkörper (2).

4. Meßvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abstände zwischen der Grundfläche (7) des Ablenkkörpers (2) und der dieser zugeordneten Fläche (10) des Vorsprunges (8) unterschiedlich groß ausgebildet sind.

5. Meßvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,

daß der axiale Abstand zwischen der Grundfläche (7) des Ablenkkörpers (2) und der dieser zugeordneten Fläche (9) des Spulenkörpers (3) und der axiale Abstand zwischen der Grundfläche (5) des Spulenkörpers (3) und der dieser zugeordneten Fläche (10) des Vorsprunges (8) kleiner als der radiale Abstand zwischen den die Induktionsspule (4) umgebenden bzw. durchdrngenden Teilen des Spulenkörpers (3) und des Vorsprunges (8) ausgebildet ist.

6. Meßvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die vom Spulenkörper (3) nicht abgedeckten Stirnflächen der Induktionsspule (4) mit Scheiben aus einem diamagnetischen Werkstoff abgedeckt sind.