DD221010A1 - PROBE - Google Patents

Abstract

Geschaffen wird ein Messtaster insbesondere fuer lange Messwege, beispielsweise 100 mm. Ziel der Erfindung ist es, solche Messtaster mit nahezu konstanter Messkraft und relativ kleinen Abmessungen zu realisieren. Die Erfindung loest die Aufgabe, einen Messtaster gemaess Zielstellung zu schaffen, indem die Kraftuebertragungen zur Erzeugung der Messkraft nur geringfuegig an die Laenge des Messweges angepasst werden muessen. An einem praezise gerade gefuehrten Massstabkoerper ist im wesentlichen parallel einer Fuehrungsbahn des Massstabkoerpers eine Zahnstange angebracht, die mit zwei am Grundkoerper des Messtasters drehbar gelagerten Zahnraedern im Eingriff steht. Unterschiedlich grosse Aufwickelrollen fuer Zugmittel sind an den Zahnraedern angebracht. Zwischen die Zugmittel ist eine Feder gespannt, die an den Zahnraedern unterschiedlich grosse und entgegengesetzte Drehmomente erzeugt, so dass nur ein Teil ihrer Kraft als Messkraft am Massstabkoerper wirksam wird. Auch ueber lange Wege bleibt die Drehung der Feder klein, so dass nur ein geringer Messkraftanstieg zu verzeichnen ist. Fig. 3A probe is created especially for long measuring distances, for example 100 mm. The aim of the invention is to realize such probes with almost constant measuring force and relatively small dimensions. The invention solves the task of creating a probe according to the target position by the power transfers must be adapted only slightly to the generation of the measuring force to the length of the measuring path. On a precisely guided scale body a rack is mounted substantially parallel to a Fuehrungsbahn the scale body, which is in engagement with two on the main body of the probe rotatably mounted toothed wheels. Different sized take-up rollers for traction means are attached to the cog wheels. Between the traction means a spring is tensioned, which generates different large and opposite torques on the sprockets, so that only a part of their force is effective as a measuring force on the scale body. Even over long distances, the rotation of the spring remains small, so that only a small increase in measuring force is recorded. Fig. 3

Description

Titel . , ;Title. ,;

Meßtasterprobe

Anwendungsgebiet .Application area .

Die Erfindung betrifft Meßtaster, insbesondere für lange Meßwege größer 50 mm, die mit Genauigkeiten um 1 /um arbeiten.The invention relates to probe, in particular for long measuring distances greater than 50 mm, which work with accuracies of 1 / um.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solution

Bekannt sind mehrere Lösungen mit denen man bei Meßtastern kleine und konstante Meßkräfte realisiert.Several solutions are known with which one realizes small and constant measuring forces at measuring probes.

Bekannt ist aus der DE-OS 26 15 676 eine Meßschraube in der eine Druckfeder so eingesetzt, daß sie auf Biegung beansprucht wird. Auf diese Weise erreicht man aber nur eine Verringerung des Meßkraftanstieges der Druckfeder. Anwendbar ist diese Lösung für Meßwege bis 30 mm„ Be.:. Meßtastern verwendet man ein, durch ein federndes Mittel vorgespanntes, umlaufendes Zugmittel, welches oft motorisch angetrieben ist.It is known from DE-OS 26 15 676 a micrometer in which a compression spring used so that it is subjected to bending. In this way, but only achieves a reduction of Meßkraftanstieges the compression spring. This solution is applicable for measuring paths up to 30 mm "Be.:. Measuring probes are used one, by a resilient means biased, circulating traction means, which is often driven by a motor.

Mit einer solchen Lösung erzielt man nur beim Antasten eines Meßobjektes durch eine relativ kleine Längenänderung des federnden Mittels einen sehr kleinen Meßkraftanstieg, Diese Lösungen sind aufwendig aufgebaut und der Meßkraftanstieg ist vom aufgebrachten Drehmoment abhängig«, Beschrieben in DE-PS 26 05 020.With such a solution, only a very small Meßkraftanstieg by a relatively small change in length of the resilient means obtained when probing a DUT, These solutions are complex and the Meßkraftanstieg depends on the applied torque «, Described in DE-PS 26 05 020.

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Insbesondere für Meßschrauben aber auch für Meßtaster eignet sich eine Lösung bei der ein Meßbolzen über lange Wege von Hand frei verschiebbar ist, der dann in der Höhe der Meßstelle gegen eine meist vorgespannte Druckfeder geklemmt wird und dann nur längs eines kurzen Meßweges über Tasten, Ratschen oder Reibräder gegen die Druckfeder bewegbar ist·In particular, for micrometers but also for probe is a solution in which a measuring pin over long distances by hand is freely displaced, which is then clamped in the height of the measuring point against a mostly preloaded compression spring and then only along a short measuring path on keys, ratchets or Friction wheels are movable against the compression spring ·

Mit diesen Lösungen erreicht man nur in kurzen Bereichen die geringen Meßkraftanstiege oder muß, wie auch bei den zuvor beschriebenen motorisch getriebenen Meßtastern, über den gesamten Meßweg die zeitaufwendige Feinverstellung in Kauf nehmen. Beschrieben in DB-OS 30 45 335. Aus der DE-OS 31 37 682 ist ein Tastmeßgerät bekannt geworden, indem die Meßkraftfeder unter Zwischenschalten eines Hebels angebracht ist· Der Hebel ist»im Gehäuse um eine Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung des Tastbolzens, kippbar gelagert.With these solutions can be achieved only in short areas, the small Meßkraftanstiege or must, as with the previously described motor-driven measuring probes over the entire measuring the time-consuming fine adjustment in purchasing. Described in DB-OS 30 45 335. From DE-OS 31 37 682 a Tastmeßgerät is known by the Meßkraftfeder is mounted with the interposition of a lever · The lever is »tilted mounted in the housing about an axis perpendicular to the direction of movement of the Tastbolzens ,

Das andere Ende des Hebels greift unter eine Gleitfläche am Tastbolzen. Die Meßkraftfeder ist vorgespannt und mit einem Ende am Tastbolzen eigehängt und mit ihrem anderen Ende am Hebel zwischen seinen beiden Endpunkten angelenkt , so daß nur ein kleiner Teil der Federkraft als Meßkraft auf den iastbolzen wirkt· Bei einer Bewegung des T_astbolzens in seine obere Stellung wird die Meßkraftfeder, dadurch,daß sich der Angriffspunkt am Hebel mitbewegt nur verhältnismäßig wenig gedehnt, wodurch nur ein geringer Meßkraftanstieg auftritt. ' "' ν .: ' '' ;' ^; . "' - . . ;'. . , ;' Diese Lösung ist jedoch nur für Meßwege bis 20 mm vorteilhaft, da sonst wegen des erforderlichen langen Hebels die Baugröße unvertretbar groß ausfallen würde.The other end of the lever engages under a sliding surface on the feeler pin. The measuring force spring is preloaded and hinged at one end to the feeler bolt and hinged at its other end to the lever between its two end points, so that only a small part of the spring force acting as measuring force on the iastbolzen · During a movement of T _a sting bolt in its upper position is the Meßkraftfeder, characterized in that the point of application moves along the lever only relatively little stretched, whereby only a small Meßkraftanstieg occurs. '''ν.:''';' ^. "'-.,;'. , ,; ' However, this solution is only for Meßwege to 20 mm advantageous because otherwise the size would be unreasonably large because of the required long lever.

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Zielaim

Ziel der Erfindung ist es_s die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Meßtaster für lange Meß- wege, mit nahezu konstanter MeBkraft und'relativ kleinen Abmessungen, zu schaffen·The aim of the invention is to eliminate _s the disadvantages of the prior art and paths a probe for long measuring, with nearly constant MeBkraft und'relativ small dimensions to create ·

Wesen ' ' . '; , Being ''. '; .

Die Erfindung löst die Aufgabe^ einen Meßtaster gemäß Zielstellung zu schaffen, indem die Kraftübertragungen zur Erzeugung der Meßkraft nur geringfügig an die Länge des Meßweges angepaßt werden müssen,, Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst daß am Maßstabkörper im wesentlichen parallel zu einer Mih«· rungsbahn des Maßstabkörpers eine Zahnstange einstellbar angebracht ist, die mit zwei gleichgroßen, am Grundkörper gelagerten, Zahnrädern ständig im Eingriff steht_? an denen je ein Zugmittel aufwickelbar mit einem Ende befestigt ist und deren andere Enden durch eine vorgespannte Zugfeder verbunden sind, wobei die Aufwickeldurchmesser an den Zahnrädern für die Zugmittel unterschiedlich sind, oder daß mit der Zahnstange nur ein Zahnrad im Eingriff steht, an dem ein am Grundkörper gelagertes Zwischenrad angreift, mit dem das gleichgroße Zahnrad im Eingriff steht/ wobei die Zahnräder durch die Zugmittel und die Zugfeder gegeneinander verspannt sind« Bei einer Bewegung des Maßstablcörpers werden die beiden gleichgroßen Zahnräder immer um den gleichen Winkelbetrag gedreht. Durch die Vorspannung der Zugfeder werden an den beiden Zahnrädern entgegengerichtete Drehmomente hervorgerufen, so daß immer die gleichen Zahnflanken der Zahnräder und der Zahnstange aneinander anliegen« Auf die beiden Zahnräder wirkt die gleiche Federkraft«,The object of the invention is to provide a measuring probe according to the objective, in that the force transmission for generating the measuring force has to be adapted only slightly to the length of the measuring path. According to the invention, this object is achieved by making the scale body substantially parallel to a circular path of the scale body a rack is mounted adjustable, which is constantly engaged with two equally sized, mounted on the base gears _. at each of which a traction means is fastened with one end and whose other ends are connected by a prestressed tension spring, wherein the Aufwickeldurchmesser are different at the gears for the traction means, or that only one gear is engaged with the rack on which an am Main body stored idler gear engages, with the same size gear is engaged / wherein the gears are braced by the traction means and the tension spring against each other «With a movement of Maßstablcörpers the two equal-sized gears are always rotated by the same angular amount. Due to the bias of the tension spring opposing torques are caused on the two gears, so that always the same tooth flanks of the gears and the rack abut each other "acts on the two gears, the same spring force",

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Durch die unterschiedlich großen Aufwickeldurchmesser entstehen unterschiedlich große entgegengesetzte Drehmoment e an den beiden Zahnrädern, so daß nur ein kleiner Teil der Federkraft als Meßkraft wirksam wird. Die 5.Zugfeder legt bei einer Bewegung des Maßstabkörpers einen Weg entsprechend dem großen Aufwickeldurchmesser zurück und wird entsprechend dem Aufwickeldurchmesserunterschied nur wenig gedehnt.Due to the different sized Aufwickeldurchmesser arise different sized opposite torque e at the two gears, so that only a small part of the spring force is effective as a measuring force. The 5th tension spring retracts a path corresponding to the large take-up diameter during a movement of the scale body and is stretched only slightly according to the take-up diameter difference.

Ausführungsbei3pielAusführungsbei3piel

Die Erfindungsoll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The Erfindungsoll will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Figur 1: Längsschnitt durch einen MeßtasterFigure 1: longitudinal section through a probe

gemäß Punkt 1 Figur 2: Schnitt A-A in Figur 1 Figur 3i Längsschnitt durch einen Meßtasteraccording to point 1 Figure 2: section AA in Figure 1 Figure 3 i longitudinal section through a probe

gemäß Punkt 2according to point 2

In Figur 1 ist ein Maßstabkörper 2 fluchtend und starr mit einem Tastbolzen 14 verbunden. Der Maßstabkörper 2 vorteilhafterweise am Grundkörper 1 in einer Wälzführung geradegeführt. Die Wälzführung besteht aus einer am Grundkörper 1 fest angebrachten Führungsleiste 15, einer einstellbaren Führungsleiste 16 und einer Zustelleiste 17, die die Stellelemente 18 für die Führungsleiste 16 enthält. Der Maßstabkörper 2 und die Führungsleisten 15,16In Figure 1, a scale body 2 is aligned and rigidly connected to a sensing pin 14. The scale body 2 advantageously guided straight on the base body 1 in a rolling guide. The rolling guide consists of a base body 1 fixedly mounted guide rail 15, an adjustable guide rail 16 and a feed bar 17, which contains the adjusting elements 18 for the guide rail 16. The scale body 2 and the guide rails 15,16

.25 enthalten V-Huten 3 in den die durch den Käfig 19 gegeneinander gehaltenen Wälzkörper 20 abrollen. Am Maßstabkörper 2 ist im wesentlichen parallel zu einer Führungsbahn 3 eine Zahnstange 4 einstellbar angebracht. Die Zahnstange 4 kann sich über die gesamte Länge von Maßstabkörper 2 und Tastbolzen. 14 erstrecken. Sie muß mindestens um den Achsabstand der Zahnräder 5,6 länger als der Maßstabkörper: 2 sein..25 contain V-huts 3 in which roll through the cage 19 against each other held rolling elements 20. On the scale body 2, a rack 4 is mounted adjustable parallel to a guide track 3 substantially. The rack 4 can be over the entire length of scale body 2 and probe. 14 extend. It must be at least the center distance of the gears 5.6 longer than the scale body: 2.

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Vorteilhafterweise wählt man den Durchmesser der Zahnräder 5,6 so, daß ihr Umfang dem Meßweg, 2.B, von 100 mm entspricht, so daß während des gesamte η Meßweges die Bahnräder 5,6 nur eine Umdrehung ausführen« Die Zahnräder 5,6 sind in der Führungsleiste 15 und.je _; in einem Halter 21,22, die an der Führungsleiste 15 an~Advantageously, one chooses the diameter of the gears 5.6 so that their circumference corresponds to the measuring path, 2.B, of 100 mm, so that during the entire η Meßweges the track wheels 5.6 perform only one revolution «The gears are 5.6 in the guide rail 15 and .je _; in a holder 21, 22 which abuts on the guide strip 15 ~

gebracht sind, drehbar und mit geringem Spiel gelagert«. Das Spiel zwischen den Zahnrädern 5,6 und der Zahnstange 4 kann durch Einstellen der Zahnstange 4 gering gehalten  are brought, rotatable and stored with little play. The clearance between the gears 5,6 and the rack 4 can be kept low by adjusting the rack 4

Ip werden.Ip will be.

An den Zahnrädern 5,6 ist je eine Rolle angebracht, auf die die Zugmittel 7,8, welche an den Rollen festgemacht sind, aufgewickelt werden, wenn der Maßstabkö'rper 2 bewegt wird. Zwischen den anderen beiden Enden der Zug~ mittel 7,8 ist eine Zugfeder 9 vorgespannt, die auf beide Zahnräder 5,6 die gleiche Kraft ausübt. Der Aufwickeldurchmesser 10 der Rolle am Zahnrad 5 ist größer als der Aufwickeldurchmesser 11 am Zahnrad 6, wodurch am Zahnrad 5 durch die Kraft der Zugfeder 9 ein größeres Drehmoment hervorgerufen wird als am Zahnrad 6* Das größere Drehmoment am Zahnrad 5 bewirkt am Maßstabkörper 2 eine Meßkraft, die proportional dem Aufwickeldurchmesserunterschied, einem Teil der Kraft der vorgespannten Zugfeder 9 entspricht«.On the gears 5,6, a roller is mounted, to which the traction means 7,8, which are fastened to the rollers, are wound up when the scale body 2 is moved. Between the other two ends of the Zug ~ medium 7.8 a tension spring 9 is biased, which exerts the same force on both gears 5.6. The Aufwickeldurchmesser 10 of the roller on the gear 5 is greater than the Aufwickeldurchmesser 11 on the gear 6, whereby the gear 5 by the force of the tension spring 9, a greater torque is caused than the gear 6 * The larger torque on the gear 5 causes the scale body 2 a measuring force , which is proportional to the Aufwickeldurchmesserunterschied, a part of the force of the prestressed tension spring 9 «.

Durch eine Aufteilung der Aufwickelrolle am Zahnrad 5 in radial verstellbare Segmente, kann der Aufwickeldurchmeseer und damit die Meßkraft einerseits in der Größe variiert werden und andererseits auch umgekehrt werden, durch Verkleinern des Aufwickeldurchmessers am Zahnrad 5 gegenüber dem am Zahnrad 6 (nicht dargestellt).By a division of the winding roller on the gear 5 in radially adjustable segments, the Aufwickeldurchmeseer and thus the measuring force can be both varied in size and on the other hand, by reducing the Aufwickeldurchmessers on the gear 5 relative to the gear 6 (not shown).

Auf diese Weise kann die Meßkraft an die jeweilige Meßaufgabe angepaßt werden oder umgeschaltet werden, wenn der Meßtaster über Kopf betrieben werden soll»In this way, the measuring force can be adapted to the respective measurement task or switched when the probe is to be operated overhead.

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Im Maßstabkörper 2 ist, wie Figur 2 zeigt, ein Glasmaßstab 13 angebracht, der von einer integrierten optischen Ableseeinheit 23» die am Grundkörper 1 angebracht ist,2, a glass scale 13 is mounted in the scale body 2 which is mounted on the main body 1 by an integrated optical reading unit 23.

berührungslos nach dem Auflichtverfahren abgetastet wird, Die von der Ableseeinheit 23 gelieferten elektrischen Signale werden von einem batteriegespeisten Spezialschalt- The electrical signals supplied by the reading unit 23 are detected by a battery-powered special switching device.

. kreis24 verarbeitet und mittels einer LCD-Anzeige 25 " ; angezeigt., kreis24 processed and displayed by means of an LCD display 25 ".

Alle elektronischen Baugruppen sind im Gehäuse integriert, so daß der Meßtaster völlig netzunabhängig arbeiten kann. Figur 3 zeigt eine weitere Möglichkeit der Anordnung der Zahnräder 5' 6'. Nur das Zahnrad 6' steht mit der Zahnstange 4' im Eingriff, wobei diese nicht langer als der Maßstabkörper 2 sein muß. Die Zahnräder 5'» 6' haben den gleichen Achsabstand, wie in Figur 1 beschrieben und stehen über ein entsprechendes Zwiscnenrad 12 miteinander imAll electronic assemblies are integrated in the housing, so that the probe can work completely independent of the mains. Figure 3 shows a further possibility of the arrangement of the gears 5 '6'. Only the gear 6 'is engaged with the rack 4', which need not be longer than the scale body 2. The gears 5 '»6' have the same center distance, as described in Figure 1 and are connected via a corresponding Zwiscnenrad 12 with each other

^ /Eingriff.. ':.,' '.,-,-W--.. \ · · : ." .' . '; Der Achsabstand der Zahnräder 5^f6' ergibt sich, wie in Figur 1 aus dem Umfang des kleinen Aufwickeldurchmessers 11, der hier am Zahnrad 5' angebracht ist und der Länge der vorgespannten Zugfeder 9^ / Intervention .. ':.,''., -, - W-- .. \ · ·:.'. ' The center distance of the gears 5 ^f 6 'results, as in FIG. 1, from the circumference of the small winding diameter 11, which is here attached to the gear 5', and the length of the pretensioned tension spring 9

Ät dieser Lösung kann man eine kleine, variable umschalt- This solution allows a small, variable switching

- bare und annähernd konstante Meßkraft bei langen Meßwegen erzielen. Eine schnelle Verschiebung des Tastbolzens 14 ist möglich. Durch Anbringen eines geeigneten Dämpfungsgliedes am Zwischenrad 12 kann die Geschwindigkeit des Tastbolzens reduziert werden. Diese Lösung gestattet minimale Baugrößen, arbeitet netzunabhängig und kann beispielsweise auch in Meßuhren eingesetzt werden.- Achieve bare and almost constant measuring force with long measuring paths. A quick shift of the Tastbolzens 14 is possible. By attaching a suitable attenuator to the idler 12, the speed of the stylus can be reduced. This solution allows minimum sizes, works independently of the mains and can also be used for example in dial gauges.

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Claims (5)

Erfindungsanspruchinvention claim T. Meßtaster, bestehen aus einem, in einem Gehäuse gerade geführten, inkrementalen Maßstab, der fluchtend mit einem Tastbolzen starr verbunden ist und-mit' einer im Gehäuse fest angebrachten Ableseeinheit zusammenwirkt und die beide zusammen durch Federkraft aus dem Gehäuse hinausbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß am Maßstabkörper (2) im wesentlichen parallel zu einer Führungsbahn (3) des Maßstabkörpers (2) eine Zahnstange (4) einstellbar angebracht ist, die mit zwei gleichgroßen am Grundkörper (1) gelagerten, Zahnrädern (S₉6) ständig *" *- im Eingriff steht, an denen je ein Zugmittel (7,8) aufwickelbar mit einem Ende befestigt ist und deren andere Enden durch eine vorgespannte Zugfeder (9) verbunden sind.T. probe, consist of a, in a housing just guided, incremental scale, which is rigidly connected in alignment with a sensing pin and 'cooperates with' in the housing fixed reading unit and both are moved together by spring force out of the housing, characterized in that a toothed rack (4) is mounted on the scale body (2) substantially parallel to a guideway (3) of the scale body (2). The toothed wheels (S ₉ 6) are constantly mounted with two equal sized gears (S ₉ 6) mounted on the base body (1). * - is engaged, on each of which a traction means (7,8) wound up with one end is attached and whose other ends are connected by a prestressed tension spring (9). 2. Meßtaster nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Zahnstange (4) nur ein Zahnrad (6') im Eingriff steht, an dem ein am Grundkörper (1) gelagertes Zwischenrad (12) angreift, mit dem das gleichgroße Zahnrad (5') im Eingriff steht, wobei die Zahnräder (5% 6¹) durch die Zugmittel (7^f»8^f) und die Zugfeder (9) gegeneinander verspannt sind.2. Probe according to item 1, characterized in that with the rack (4) only one gear (6 ') is engaged, on which a on the base body (1) mounted intermediate gear (12) engages, with the same-sized gear (5 ') is engaged, wherein the gears (5% 6 ¹ ) by the traction means (7 ^f »8 ^f ) and the tension spring (9) are braced against each other. 3. Meßtaster nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickeldurchmesser (10,11) an den Zahnrädern (5,6), (5*,6') für die Zugmittel (7,8) unterschiedlich groß sind,3. A probe according to item 1 or 2, characterized in that the Aufwickeldurchmesser (10,11) on the gears (5,6), (5 *, 6 ') for the traction means (7,8) are different in size, 4« Meßtaster nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwickeldurchmesser (10) am Zahnrad (5) etwas größer ist als der am Zahnrad (6).4 «probe according to item 1, characterized in that the Aufwickeldurchmesser (10) on the gear (5) is slightly larger than that of the gear (6). 021021 5· Meßtaster nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwickeldurchmesser (11) am Zahnrad (6¹), welches mit der Zahnstange (4) im Eingriff steht, etwas größer ist als der am Zahnrad (5^f).5 · Measuring probe according to item 2, characterized in that the winding diameter (11) on the toothed wheel (6 ¹ ), which is in engagement with the rack (4), is slightly larger than that on the toothed wheel (5 ^f ). Zeichnungendrawings 021021