CH660421A5

CH660421A5 - Zahnmesstaster fuer zahnradmessmaschine.

Info

Publication number: CH660421A5
Application number: CH7395/82A
Authority: CH
Inventors: Nikolaus Berchtold
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1982-12-18
Filing date: 1982-12-18
Publication date: 1987-04-15
Also published as: IT1167689B; JPH0320683B2; US4528758A; IT8324232A0; IT8324232A1; JPS59120803A; DE3302016C1

Description

Die Erfindung betrifft einen für eine Zahnradmessmaschine bestimmten Zahnmesstaster mit einem Tasterbalken, der in einem Gehäuse schwenkbar gelagert ist und an einem Ende eine Tasterspitze und am anderen Ende einen von zwei relativ bewegbaren Teilen eines Messsystems trägt, das ein Magnetfeld erzeugt und zu der Tasterspitzenauslenkung proportionale elektrische Signale an eine Anpassschaltung abgibt, die die elektrischen Signale auf einen standardisierten Wert bringt.

Bei einem bekannten Taster dieser Art (DE-PS 23 64 918) werden durch die Auslenkung der Tasterspitze elektrische Signale in dem Messsystem M', das in Fig. 1 dargestellt ist, induktiv erzeugt und auf einen standardisierten Wert gebracht, so dass beispielsweise einer Auslenkung von 1 um eine Messspannung am Ausgang des Tasters von 1 mV entspricht. Mit Ausnahme des Messsystems M' hat der in Fig. 3 dargestellte Zahnmesstaster den gleichen Aufbau wie der in Fig. 1 dargestellte bekannte Zahnmesstaster. Fig. 2 zeigt die elektrische Schaltung des Messsystems M' des bekannten Zahnmesstasters. Auf die Fig. 1 bis 3 wird im folgenden Bezug genommen.

Der Tasterbalken 10, der am einen Ende eine auswechselbare Tasterspitze 12 und am anderen Ende das Messsystem M'

bzw. M trägt, ist in dem Gehäuse 14 durch eine Art Drehstab 16 horizontal schwenkbar gelagert. Der Tasterbalken 10 hat einen Wulst 18, auf den Blattfedern 20 drücken. Normal zu der horizontalen Schwenkebene des Tasterbalkens 10 sind in das Gehäuse 14 einander diametral gegenüber zwei Schrauben 22 eingeschraubt (in Fig. 1 nicht sichtbar, da die dort gezeigte Schnittdarstellung in der Schwenkebene liegt), die dem Tasterbalken 10 etwas Spiel lassen, ihn aber an einer Verschwenkung in der Vertikalebene hindern. In der Schwenkebene des Tasterbalkens 10 sind in dem Gehäuse 14 einander diametral gegenüber zwei federnde Anschläge 24 befestigt, die all zu grosse Horizontalverschwenkungen des Tasterbalkens 10 verhindern und Horizontalstösse des Tasterbalkens aufnehmen. Das Messsystem M' des bekannten Zahnmesstasters besteht aus einem Differentialtransformator T, dessen Spulensystem S fest mit dem Tasterbalken 10 und dessen Transformatorkern K fest mit dem Gehäuse 14 verbunden ist, und aus einer elektrischen Schaltung, die dem Spulensystem zugeordnet und in einer ebenfalls fest mit dem Tasterbalken 10 verbundenen Kapsel 26 untergebracht ist. Die elektrische Schaltung ist über hochflexible Litzen L mit den Ausgangsklemmen des Zahnmesstasters verbunden.

Das Spulensystem S besteht aus einer Primärspule W1 und aus zwei beidseitig derselben angeordneten Sekundärspulen W2, die jeweils körperlos gewickelt und in einem Wirbelstromzylinder 28 angeordnet sind, der an dem Tasterbalken 10 befestigt ist. Der Transformatorkern K ist auf einem Messingstift 29 befestigt, der seinerseits an beiden Enden jeweils mittels drei um 120° versetzten Justierschrauben 30 in zwei Gehäuseflanschen 32 befestigt ist.

Der Luftspalt zwischen dem Transformatorkern K und dem Spulensystem S beträgt etwa 2/10 mm, und die Auslenkung des Spulensystems im Messbereich beträgt ±150 um, was einem Gesamtweg des Spulensystems von 300 (im innerhalb des Messbereiches entspricht. Innerhalb des Messbereiches ergeben sich bei der Relativbewegung zwischen Transformatorkern und Spulensystem keine Probleme, Störungen können aber auftreten, wenn der Taster bei groben Bedienungsfehlern an den Anschlag gefahren wird. Der Taster selbst ist zwar durch eine Ausklinksicherung an der Tasterspitze geschützt, das Spulensystem kann sich in der Nähe der Endanschläge aber auf dem Transformatorkern verklemmen, was in den häufigsten Fällen zur Zerstörung der Spulen führt, andernfalls aber zumindest eine Nachjustierung des Tasters erforderlich macht.

Die Herstellung des Differentialtransformators T und der ihm zugeordneten Schaltung ist sehr arbeitsaufwendig und mühsam. Der Wirbelstromzylinder 28 und der Tranformator-kern K bestehen aus Eisen, das einem exakten Glühverfahren unterworfen werden muss. Der Transformatorkern muss darüber hinaus zum Schutz vor Korrosion noch vergoldet werden. Das Wickeln der körperlosen Spulen ist ebenfalls mühsam, weil diese aus einem Kupferdraht mit einem Durchmesser von nur einigen hundertstel Millimetern bestehen, der eine zweischichtige Isolierung aus Nylon bzw. PVC trägt, die durch Hitzewirkung aufgeschmolzen wird, um die Spulen zu dem in sich festen Spulensystem miteinander zu verbacken. Die Justierung des Differentialtransformators ist ebenfalls aufwendig und mühsam, weil der Transformatorkern zur Vermeidung von mechanischen Exzentrizitäten mittels der Justierschrauben 30 mechanisch sehr genau eingestellt und gleichzeitig der ihn tragende Messingstift 29 mittels derselben Justierschrauben festgeklemmt werden muss.

Der Aufbau der dem Differentialtransformator zugeordneten elektrischen Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist, bringt ebenfalls grosse Schwierigkeiten mit sich. Da der Differentialtransformator ein induktives System darstellt, bei dem von der Primärspule auf die Sekundärspule eine Spannung übertragen werden muss, kann nur eine Wechselspannung verwendet werden. Die elektrische Schaltung enthält deshalb einen Sperr5

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schwinger aus zwei Transistoren 34 und vier Widerständen 36, die durch eine Gleichspannung gespeist werden und in der Primärspule W1 eine Wechselspannung mit einer Frequenz von etwa 7000 bis 9000 Hz erzeugen. Diese Wechselspannung wird über den Transformatorkern K auf die Sekundärspulen W2 übertragen. Je nachdem, wo die Sekundärspulen W2 bezüglich des Transformatorkerns K stehen, wird in der einen oder in der anderen Sekundärspule etwas mehr Spannung induziert. Die Differenz der Spannungen an beiden Sekundärspulen ergibt das Messsignal. Die Wechselspannung wird in Gleichrichtern 38 gleichgerichtet, in einem Filter 40 geglättet und liegt dann an den Ausgangsklemmen 42 an. Die Schwierigkeiten ergeben sich in dieser bekannten Schaltungsanordnung dadurch, dass die beiden Transistoren 34 möglichst gleich sein müssen, d.h. möglichst gleiche Arbeitspunkte haben müssen, weil sie sonst Rechteckimpulse ungleicher Breite erzeugen und das Messergebnis verfälschen würden. Die Verwendung von gepaarten Transistoren macht aber ein genaues Ausmessen derselben erforderlich, was teuer ist. Ferner ist die an den Ausgangsklemmen 42 erhaltene Messspannung mit einem Trägerrest von 20 mV behaftet, der nicht beseitigt werden kann. Solange das Messsignal direkt an ein Schreibsystem angelegt wird, das eine mechanische Dämpfung aufweist, macht sich der Trägerrest nicht nachteilig bemerkbar. Heute werden die Messsignale aber über A/D-Wandler geleitet und in einem Rechner weiterverarbeitet, wobei dann der Trägerrest zu fehlerhaften Ergebnissen führen kann. Vermeiden Hesse sich das bloss, wenn mit sehr viel grösserem Schaltungsaufwand oder mit einer Gleichspannung gearbeitet würde, wobei letzteres bei dem induktiven Messsystem M' des bekannten Zahnmesstasters aus den dargelegten Gründen aber nicht möglich ist.

Weiter erfolgt bei dem bekannten Zahnmesstaster die Speisung des Messsystems M' aus einer besonderen externen Stromquelle, die aus einer (nicht dargestellten) integrierten Schaltung besteht. Dieser Aufwand ist notwendig, weil ein Sperrschwinger mit einem konstanten Strom versorgt werden muss, damit er im gesamten vorgesehenen Temperaturbereich richtig arbeiten kann.

Ausserdem ist bei dem Messsystem M' der Ausgang hoch-ohmig. Es ist aber stets vorteilhafter, wenn daran angeschlossene lange Leitungen einen niederohmigen Abschluss hätten, weil dann störende Einstreuungen geringer wären.

Schliesslich ist bei dem Messsystem M' des bekannten Zahnmesstasters der Frequenzgang relativ klein, denn er beträgt nur etwa 0,5 kHz. In dem Messsystem M' hat der Träger der Information eine Frequenz von 7 bis 9 kHz, es sind gewisse Zeitkonstanten aufgrund mechanischer Trägheit vorhanden und schliesslich ist das Filter 40 sehr träge, was erforderlich ist, damit der Trägerrest möglichst niedrig gehalten wird. Aufgrund all dieser Umstände ergibt sich kein höherer Frequenzgang als die etwa 0,5 kHz.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Messtaster der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass das Messsystem einen einfacheren Aufbau hat, wesentlich einfacher'montierbar und justierbar ist, einen wesentlich grösseren Frequenzgang und einen niederohmigen Ausgang hat.

Diese Aufgabe ist durch die Erfindung dadurch gelöst, dass des eine der beiden relativ bewegbaren Teile des Messsystems aus einer Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes und der andere aus einem Hallsensor besteht und dass die Anpassschaltung in dem Gehäuse befestigt ist.

In dem Messsystem des Zahnmesstasters nach der Erfindung kann der Luftspalt zwischen den beiden relativ bewegbaren Teilen wesentlich grösser sein als bei dem bekannten Zahnmesstaster zwischen dem Transformatorkern und dem Spulensystem, so dass auch bei maximalem Ausschlag des Tasterbalkens kein Verklemmen oder überhaupt eine gegenseitige Berührung zwischen den relativ bewegbaren Teilen auftreten kann. Da die

Anpassschaltung in dem Gehäuse befestigt ist, besteht keine Gefahr, dass deren Anschlussleitungen, die mit den Anschlussklemmen des Zahnmesstasters verbunden sind, brechen können.

Da der bei dem Zahnmesstaster nach der Erfindung verwendete Hallsensor nur mit Gleichspannung arbeitet, tritt kein Trägerrest auf, weshalb das erhaltene Messsignal wesentlich genauer weiterverarbeitet werden kann. Da die Beschränkungen hinsichtlich des Frequenzganges bei der Verwendung des Hallsensors nicht vorliegen, kann unter Berücksichtigung des mechanischen Systems mit einem Frequenzgang bis zu 100 kHz gearbeitet werden. Bei dem Zahnmesstaster nach der Erfindung beträgt die Ausgangsimpedanz vorzugsweise 1 Ohm (gegenüber 50 Kiloohm bei dem bekannten Messtaster), wodurch die Störsicherheit wesentlich grösser ist. Weiter erfordert das Messsystem des Zahnmesstasters nach der Erfindung keine spezielle Speisung, d.h. die bei dem bekannten Zahnmesstaster vorgesehene Konstantstromquelle entfällt. Der grössere Auslaufweg ermöglicht im übrigen einen wesentlich grösseren Messweg von ± 500 |im (gegenüber ±150 um bei dem bekannten Zahnmesstaster),

wenn die gleiche Messgenauigkeit von beispielsweise 2% zugrundegelegt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmässige, Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird das statische Magnetfeld durch zwei Dauermagnete erzeugt, die gemäss den Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 3 und 4 entweder an dem Tasterbalken oder an dem Gehäuse befestigt sind, wobei die Befestigung an dem Tasterbalken bevorzugt wird, weil in diesem Fall an den beweglichen Teil des Messsystems keine elektrischen Leitungen angeschlossen zu werden brauchen, denn dann ist auch der Hallsensor in dem Gehäuse unbeweglich angeordnet.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 Iässt sich durch den Konzentratorring einerseits die Flussdichte zwischen den Dauermagneten konzentrieren und andererseits lassen sich magnetische Fremdeinflüsse fernhalten.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 ist der Hallsensor ein handelsübliches Produkt, das vorzugsweise in Dickfilmtechnik ausgeführt und lasergetrimmt ist. Der Hallsensor lässt sich auf einfache Weise mit einem Halter aus Leichtmetall od.dgl. und mit nur einer Schraube an dem Gehäuse befestigen.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 hat die Anpassschaltung einen sehr einfachen Aufbau aus zwei Operationsverstärkern und einer Nullpunktkorrekturschaltung. Diese Schaltungsanordnung ermöglicht auf einfache Weise eine Nullpunktkorrektur vorzunehmen, durch die die mühsame mechanische Justierung, die bei dem bekannten Zahnmesstaster erforderlich ist, entfällt.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 sind Dauermagnete vorgesehen, die eine etwa fünfmal grössere magnetische Feldstärke als Aluminium-Nickel-Kobalt-Magnete erzeugen und eine sehr grosse Langzeitstabilität bezüglich Temperatur und Feldstärke haben.

Insgesamt ist festzustellen, dass bei dem Zahnmesstaster nach der Erfindung das Messsystem aus wesentlich weniger (etwa halb so vielen) Einzelteilen als das Messsystem des bekannten Zahnmesstasters besteht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilschnittansicht eines bekannten Zahnmesstasters in der horizontalen Schwenkebene von dessen Tasterbalken zur Veranschaulichung des Messsystems,

Fig. 2 das elektrische Schaltbild des Messsystems nach Fig. 1,

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Fig. 3 in perspektivischer Darstellung und teilweise im Schnitt den Zahnmesstaster nach der Erfindung, der sich lediglich in der Ausbildung des Messsystems von dem bekannten Zahnmesstaster nach Fig. 1 unterscheidet,

Fig. 4 als Einzelheit das Messsystem des Zahnmesstasters nach Fig. 3,

Fig. 5 das elektrische Schaltbild des Messsystems des Zahnmesstasters nach der Erfindung und

Fig. 6 in gleicher Ansicht wie in Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Zahnmesstasters nach der Erfindung.

Der Zahnmesstaster nach den Fig. 3 bis 6 unterscheidet sich von dem bekannten Zahnmesstaster nach den Fig. 1 und 2, wie erwähnt, lediglich durch die Ausbildung des Messsystems, weshalb nur letzteres im folgenden ausführlich beschrieben wird.

Gemäss den Fig. 3 und 4 besteht das Messsystem M aus einem insgesamt mit der Bezugszahl 50 bezeichneten Hallsensor, aus zwei diametral auf entgegengesetzten Seiten des Hallsensors und mit Abstand von diesem in einem Magnethalter 52 angeordneten Dauermagneten 54 und einem insgesamt mit der Bezugszahl 56 bezeichneten Elektronikteil, das die Anpassschaltung enthält und Anschlussbuchsen 58 hat, in die entsprechende Anschlussstifte 60 des Hallsensors 50 eingesteckt sind.

Die Dauermagnete 54 sind in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel robuste Samarium-Kobalt-Magnete, die eine sehr grosse Feldstärke erzeugen und eine besonders gute Langzeitstabilität haben. Die Dauermagnete 54 sind in einander diametral gegenüberliegenden Bohrungen des Magnethalters 52 eingesetzt. Der Magnethalter 52 ist mit dem in Fig. 3 rechten Ende des Tasterbalkens fest verbunden. Der Magnethalter 52 ist ein einfaches Drehteil aus Leichtmetall oder Kunststoff, das ohne grossen Aufwand herstellbar ist. Der Magnethalter 52 ist von einem Konzentratorring 62 umgeben, der in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Stahl besteht und ebenfalls ohne grossen Aufwand herstellbar ist, weil er keine besondere Behandlung wie Glühen od.dgl. erfordert. Durch den Konzentratorring 62 wird die magnetische Flussdichte zwischen den Dauermagneten 54 konzentriert und magnetische Fremdeinflüsse werden von den Dauermagneten sowie dem Hallsensor 50 ferngehalten. Die Dauermagnete 54 sind so in den Magnethalter 52 eingesetzt, dass die gleichnamigen Pole der Dauermagnete einander zugewandt sind.

Der Hallsensor 50 ist ein handelsübliches Bauelement, d.h. eine auf einem Keramikplättchen integrierte Schaltung in Dickfilmtechnik, die den eigentlichen Hallgenerator 64, einen Spannungsregler und einen Verstärker VS enthält. Die auf dem Keramikplättchen angeordnete elektrische Schaltung ist über die Anschlussstifte 60 und die Anschlussbuchsen 58 mit dem Elektronikteil 56 verbunden, der unter Bezugnahme auf Fig. 5 weiter unten beschrieben ist. Der Hallgenerator 64, der in den Fig. 3 und 4 schematisch als ein knopfartiges Teil dargestellt ist, ist in der Mitte zwischen den Dauermagneten 54 angeordnet. Beidseits des Hallgenerators 64 ist zwischen diesem und den Dauermagneten 54 jeweils ein Luftspalt von einem bis zu mehreren Millimetern vorhanden, so dass beim Verschwenken des Tasterbalkens 10 bis an einen der Anschläge 24 eine gegenseitige Berührung zwischen dem Hallsensor 50 und den Dauermagneten 54 ausgeschlossen ist. Der für den Messvorgang nutzbare Weg bei der Auslenkung des Tasterbalkens beträgt im linearen Messbereich und unter Zugrundelegung einer Genauigkeit von 2% etwa 500 |im (gegenüber etwa 150 um bei dem bekannten Zahnmesstaster bei gleicher Genauigkeit). Der Hallsensor 50 ist an einem Halter 66 befestigt, der seinerseits mit einer Schraube 68 an dem Gehäuse 14 befestigt ist. Der Halter 66 besteht z.B. aus Leichtmetall. Der Elektronikteil 56 ist auf einer Seite eines Kunststoffplättchens 70 befestigt, das auf seiner anderen Seite durch die Steckverbindung zwischen den Anschlussstiften 60 und den Anschlussbuchsen 58 an dem Hallsensor 50 befestigt ist. Der diagonale Abstand zwischen den abgeschrägten Ecken des Kunststoffplättchens 70 entspricht dem Innendurchmesser des Gehäuses 14, wodurch eine ausreichende Halterung des Elektronikteils 56 gewährleistet ist. Da der Elektronikteil 56 in dem Gehäuse 14 zusammen mit dem Hallsensor 50 fest angeordnet ist, d.h. die Bewegung des Tasterbalkens 10 nicht mitmacht, kann der Elektronikteil durch feststehende Anschlussdrähte 72 mit den Anschlussbuchsen des Zahnmesstasters verbunden sein.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Magnethalter 52 an dem rechten Ende des Tasterbalkens 10 und der Hallsensor 50 an dem Gehäuse 14 befestigt. Diese Ausführungsform wird bevorzugt, weil zur Verbindung des Hallsensors 50 mit dem Elektronikteil 56 eine direkte, starre Verbindung zwischen den Anschlussstiften 60 und den Anschlussbuchsen 58 vorgesehen werden kann.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der der Ma-gnethalter 52 mit dem Konzentratorring 62 durch eine Buchse 82 und eine Schraube 84 in dem Gehäuse 14 befestigt ist, während der Hallsensor 50 mittels eines Halters 88 an dem rechten Ende des Tasterbalkens 10 befestigt ist. Da somit der Hallsensor 50 mit dem Tasterbalken 10 beweglich ist, ist zwischen den Anschlussstiften 60 und den Anschlussbuchsen 58 eine Verbindung aus hochflexiblen Litzen 86 vorgesehen.

Der Schaltungsaufbau des Elektronikteils 56 und dessen Verbindung mit dem Hallsensor 50 sind in Fig. 5 gezeigt. Da der Hallsensor 50 ein handelsübliches Bauelement ist, wird dessen Aufbau nicht im einzelnen beschrieben. In Fig. 5 ist lediglich der bereits in den Hallsensor integrierte Verstärker VS angedeutet. Der Hallsensor 50 und der diesem nachgeschaltete Elektronikteil 56 werden aus der üblicherweise in der Messmaschine, auf der der Zahnmesstaster verwendet wird, vorhandenen Gleichstromquelle gespeist, die eine Gleichspannung von ± 15 V liefert. Die in dem Elektronikteil 56 enthaltene und mit dem Ausgang des Hallsensors 50 verbundene Anpassschaltung enthält im wesentlichen eine Nullpunktkorrekturschaltung 74 und zwei in Reihe geschaltete Operationsverstärker 76 bzw. 78. Die Operationsverstärker 76 und 78 sind gleiche integrierte Schaltkreise, die lediglich anders beschaltet sind, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Nullpunktkorrektur durch die Schaltung 74 ist erforderlich, weil der Hallsensor 50 nur mit einem Gleichspannungswert betrieben wird, während bei den Messungen mit dem Zahnmesstaster an Zahnflanken aber immer eine Auslenkung des Tasterfingers von einer voreingestellten Nullpunktslage aus nach plus und minus gemessen werden muss. Da in Form der Gleichspannung nur eine einseitige Spannung vorliegt, die Messspannung am Ausgang aber möglichst aussagekräftig sein soll, d.h. Ausschlag nach links positive Spannung, Ausschlag nach rechts negative Spannung, muss die Ausgangsspannung des Hallsensors 50 symmetriert werden. Zu diesem Zweck wird durch die Nullpunktkorrekturschaltung 74 eine Spannung geliefert, die vor dem Operationsverstärker 76 zu der Ausgangsspannung des Hallsensors 50 addiert wird. Der Operationsverstärker 76 dient zum Abgleichen des Hallsensors 50,

weil solche Hallsensoren nicht bereits bei der Fertigung so abgeglichen werden können, dass sie alle die gleiche Spannung liefern.

Der Ausgang des Hallsensors 50 ist über einen Widerstand R1 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 76 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 76 ist über einen Widerstand R2 ebenfalls mit seinem invertierenden Eingang verbunden. Weiter ist der Ausgang des Operationsverstärkers 76 über einen Widerstand R3 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 78 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 78 ist über ein Potentiometer PI auf dargestellte Weise mit dem invertierenden Eingang dieses Operationsverstärkers verbunden. Die nichtinvertierenden Eingänge der Operationsverstärker 76 und 78 sind über Widerstände R4 bzw. R5 mit der Speisestromquelle verbunden. Die Anschlüsse

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für die positive und die negative Speisespannung des Operationsverstärkers 76 sind mit V + bzw. V— verbunden, wobei an diese Verbindung jeweils noch ein Kondensator Cl bzw. C2 angeschlossen ist. Der Ausgang der Nullpunktkorrekturschaltung 74 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 76 verbunden.

Die Nullpunktkorrekturschaltung 74 enthält einen Referenzspannungsgeber 80, bei dem es sich um eine integrierte Schaltung handelt, die eine thermisch stabile und von eventuellen Schwankungen unabhängige Spannung der Speisestromquelle liefert, an die sie über einen Widerstand R6 angeschlossen ist. Die Verbindung zwischen dem Referenzspannungsgeber 80 und dem Widerstand R6 ist über ein Potentiometer P2 mit einem Widerstand R7 im Schleiferkreis auf dargestellte Weise mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 76 verbunden. Hinter dem Widerstand R1 wird die durch das Potentiometer P2 einstellbare Nullspannung zu der von dem Hallsensor 50 gelieferten Spannung addiert und an den Operationsverstärker 76 angelegt.

Der Operationsverstärker 78 dient zum Einstellen der Verstärkung, mit der das Ausgangssignal des Hallsensors 50 bewertet wird, und zwar in bezug auf die erzeugte Hall-Spannung. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt diese Bewertung so, dass einem Tasterausschlag von 1 um eine Ausgangsspannung von 10 mV entspricht.

Durch die Einstellung der Verstärkung (an PI) und der Nullpunktkorrekturspannung (an P2) können auf elektrischem Wege mechanische Exzentrizitäten auf einfache Weise ausge-geglichen werden (im Gegensatz zu der komplizierteren mechanischen Justierung bei dem bekannten Zahnmesstaster). Der Nullpunkt und die Verstärkung sind dabei elektrisch einstellbar, ohne dass sich die Ausgangsimpedanz ändert. Vorteilhafterweise ist bei dem hier beschriebenen Zahnmesstaster die Ausgangsimpedanz sehr niedrig und beträgt etwa 1 Ohm (im Gegensatz zu der sehr grossen Ausgangsimpedanz von 50 Kiloohm bei dem bekannten Zahnmesstaster).

Da bei dem hier beschriebenen Zahnmesstaster statt mit einer Trägerwechselspannung mit Gleichspannung gearbeitet wird, ist das am Ausgang erhaltene Messsignal völlig trägerrest-frei. Aus dem gleichen Grund kann auch ein sehr grosser Fre-5 quenzgang von bis zu 100 kHz erzielt werden, weil in dem Messsystem keine elektrische Trägheit vorhanden ist (weil keine Filter vorhanden sind) und der Frequenzgang lediglich durch das mechanische System bestimmt wird.

Mit dem oben beschriebenen Messsystem M können bereits io bestehende Taster auf einfache Weise nachgerüstet werden, weil lediglich das Messsystem M' durch das Messsystem M zu ersetzen ist.

In der Schaltung nach Fig. 5 sind in einem Ausführungsbeispiel folgende Bauelemente verwendet worden (die Wider-i5 standswerte sind in Kiloohm angegeben und es handelt sich jeweils um Filmwiderstände von 1/8 Watt):

Bezugszeichen

Bauelement

Wert

Typ

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76, 78

Operationsverstärker

IC 1458

PI

Drahtpotentiometer

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P2

Drahtpotentiometer

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Widerstand

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Widerstand

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Widerstand

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Widerstand

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Widerstand

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Cl, C2

Kondensatoren

0,1 HF

80

Referenzspannungsgeber

IC LM 113

(Nation.

Semicond.)

50

Hallsensor

92 SS 12 2

35

(Honeywell)

v

3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Zahnmesstaster mit einem Tasterbalken, der in einem Gehäuse schwenkbar gelagert ist und an einem Ende eine Tasterspitze und am anderen Ende einen von zwei relativ bewegbaren Teilen eines Messsystems trägt, das ein Magnetfeld erzeugt und zu der Tasterspitzenauslenkung proportionale elektrische Signale an eine Anpassschaltung abgibt, die die elektrischen Signale auf einen standardisierten Wert bringt, dadurch gekennzeichnet, dass der eine der beiden relativ bewegbaren Teile des Messsystems (M) aus einer Vorrichtung (54) zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes und der andere aus einem Hallsensor (50) besteht und dass die Anpassschaltung (56) in dem Gehäuse (14) befestigt ist.

2. Zahnmesstaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes aus zwei diametral auf entgegengesetzten Seiten des Hallsensors (50) und mit Abstand von diesem in einem Magnethalter (52) angeordneten Dauermagneten (54) besteht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Zahnmesstaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (52) an dem anderen Ende des Tasterbalkens (10) und der Hallsensor (50) an dem Gehäuse (14) befestigt ist.

4. Zahnmesstaster nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (52) an dem Gehäuse (14) und der Hallsensor (50) an dem anderen Ende des Tasterbalkens (10) befestigt ist.

5. Zahnmesstaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (52) von einem Konzentra-torring (62) aus Stahl umgeben ist.

6. Zahnmesstaster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallsensor (50) eine auf einem Keramikplättchen integrierte Schaltung ist, die einen Hallgenerator (64), einen Spannungsregler und einen Verstärker (VS) enthält.

7. Zahnmesstaster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschaltung (56) eine aus zwei Operationsverstärkern (76, 78) bestehende Reihenschaltung enthält, die an ihrem Eingang sowohl mit dem Ausgang des Hallsensors (50) als auch mit dem Ausgang einer einen Referenzspannungsgeber (80) enthaltenden Nullpunktkorrekturschaltung (74) verbunden ist.

8. Zahnmesstaster nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (54) Samarium-Kobalt-Magnete sind.