DE2519237A1

DE2519237A1 - Pneumatischer mehrkoordinaten-wegaufnehmer

Info

Publication number: DE2519237A1
Application number: DE19752519237
Authority: DE
Inventors: Wolfram Ing Grad Pahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1976-11-18

Description

Pneumatischer Mehrkoordinaten-Wegaufnehmer Für bestimmte Aufgaben in der Fertigungsmeßtechnik sowie in der Steuerungs- und Regelungstechnik werden zum Antasten von Körperflächen Wegaufnehmer benötigt, die nacheinander oder auch gleichzeitig quantitative Längenänderungen in mehreren Koordinatenrichtungen aufnehmen und diese einem Meßwertumsetzer mit Anzeigegerät zuführen.
Es sind verschiedene mehrdimensionale Wegaufnehmer bekannt, bei denen die Längenänderungen vorwiegend von elektrischen Signal gebern (induktiv oder kapazitiv) aufgenommen werden. Da die Objekte mechanisch angetastet werden, muß das Tastelement des Wegaufnehmers gegenüber seiner Aufspannung beweglich angeordnet sein. Dies erfordert eine bewegliche Lagerung des Tastelementes (z. B. Blatt- oder Membranfeder, Wälz- oder Gleitlager, hydrostatische Lager, pneumatische Lager). Somit werden der Fertigungsaufwand und die geometrischen Abmessungen des Wegaufnehmers wesentlich von der Konstruktion dieser Lagerung bestimmt.
Weiterhin sind pneumatische Wegaufnehmer bekannt, bei denen als Signalgeber Meßdüsen in verschiedenen Ebenen und Richtungen innerhalb eines Meßkopfes angeordnet sind. Die Düsen dieses Meßkopfes sind während der Messung alle gleichzeitig und unter etwa gleichen Bedingungen in Funktion, d. h. sie müssen den erforderlichen Abstand zu den Körperflächen des anzutastenden Gegenstückes haben, um jeweils Wegänderungen anzuzeigen. Da alle Meßdüsen meist von einem gemeinsamen Luftzuführungskanal gespeist werden, ergibt sich eine gemeinsame Meßwertanzeige, d. h. es wird nur der Mittelwert der Summe der Abstände zwischen den Meßdüsen und den zu messenden Körperflächen angezeigt (Beispiel Düsenmeßdorn).
Es sind auch pneumatische Meßvorrichtungen bekannt, bei denen die Körperflächen mechanisch mittels Tastelement angetastet werden. Das Tastelement ist starr mit dem Tastkopf verbunden, beide sind jedoch gegenüber ihrer Aufspannung beweglich gelagert. Im Tastkopf befinden sich Prallplatten, vor denen Meßdüsen in entsprechendem Abstand angeordnet sind, so daß sich bei Wegänderungen des Tastkopfes die Abstände zwischen den Düsen und den Prallplatten ändern. Die dabei entstehenden Signale werden bei Vorhandensein mehrerer Düsen an jeweils mehreren unabhängigen Anzeigegeräten mit getrennter Luftzuführung aufgenommen und angezeigt.
Es ist ein weiterer pneumatischer Wegaufnehmer bekannt, mit dem die Körperflächen in-beliebigen Koordinatenrichtungen einer Ebene mechanisch angetastet werden. Der Aufnahmeschaft wird als Luftzuführungsrohr verwendet, an dessen unterem Ende eine Kugel als Tastelement angeordnet ist. Die Kugel wird mittels Feder an die Abschlußkante der zylindrischen Bohrung des Schaftes gezogen, so daß die Kugel die Bohrung im Ruhezustand verschließt; die Kugel dient gleichzeitig als Prallplatte gegenüber der Düse. Bei Antastung einer Körperfläche in den genannten Koordinatenrichtungen wird die Kugel aus der Mittellage der Bohrung herausgekippt, wodurch ein sichelförmiger Spalt entsteht, der zur Abgabe von Signalen zu einem Meßwertumsetzer benutzt wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein bisher nicht bekannter pneumatischer Wegaufnehmer beschrieben, der in mehreren senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen arbeitet, die in mehreren senkrecht zueinander angeordneten Ebenen liegen können. Unter Verwendung des bekannten Systems Düse / Prallplatte" werden die Körperflächen definiert berührungslos angetastet. Beim Einstellen einer definierten Spaltbreite zwischen der Meßdüse und der Körperfläche wird als Ausgangsgröße ein der Längenänderung analoges Signal geliefert, das einem Meßwertumsetzer mit Anzeigegerät zugeführt wird. Die Wirkungsweise des pneumatischen Wegaufnehmers wird in Verbindung mit Bild 1 nachfolgend erläutert.
Mit dem unteren Ende eines Luftzuführungsrohres 1 ist eine Kugel 2 (oder ein Kegel, Würfel, Zylinder) fest verbunden, die gleichzeitig als Wegaufnehmer und Tastelement dient. Das Tastelement 2 ist mit mehreren gleichartigen Meßdüsen 3 (Bohrungen) versehen, deren Achsen so angeordnet sind, daß sie mit den gewählten Koordinatenrichtungen fluchten. Aus allen Meßdüsen 3 strömt durch das gemeinsam gespeiste Luftzuführungsrohr 1 ständig und gleichzeitig Druckluft aus. Zur Messung wird erstmals nur immer eine Meßdüse benutzt, deren Bohrungsachse senkrecht zu der jeweils zu messenden Körperfläche steht. Das Tastelement wird auf den erforderlichen Abstand der gerade im Einsatz befindlichen Meßdüse gegenüber der anzutastenden Körperfläche gebracht, um eine definierte Druckänderung zur Signalgewinnung zu erhalten. Aus den übrigen Meßdüsen kann die Luft weiterhin ungehindert ohne Druckänderung ausströmen.
Die einzelnen Meßdüsen werden also stets einzeln und zeitlich nacheinander zur Messung (z. B. Nullindikation) herangezogen, d. h. auf den erforderlichen Abstand "Düse / Prallplatte" gebracht. Zur besseren Luftabfuhr sind an dem Tastelement im Bereich der Düsen Aussparungen vorgenommen worden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind folgende: a) der Wegaufnehmer hat kleine Abmessungen, weil keine Führungen und bewegliche Lagerungen notwendig sind.
b) zur Meßwertanzeige der in den verschiedenen Koordinatenrichtungen angeordneten Meßdüsen wird nur ein einziger Meßwertumsetzer mit Anzei gegerät benötigt.
c) der pneumatische Wegaufnehmer ist für den Einsatz im rauhen Werkstattbetrieb geeignet (erschütterungsunempfindlich, kein Verschleiß, reinigende Wirkung an verschmutzten Meßflächen).
Der erfindungsgemäße pneumatische Wegaufnehmer ist vorrangig für den Einsatz als Nullindikator auf Mehrkoordinatenmeßmaschinen und Werkzeugmaschinen geeignet.

Claims

Patentansprüche:

1) Pneumatischer Mehrkoordinaten-Wegaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß die in verschiedenen Koordinatenrichtungen wirkenden Meßdüsen eines Tastelementes durch eine gemeinsame Luftversorgung miteinander verbunden sind und daß während eines Meßvorganges stets nur eine Meßdüse zur Signalgewinnung benutzt wird (Bild 1).

2) Pneumatischer Mehrkoordinaten-Wegaufnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß Tastelemente nach 1) an Luftzuführungsrohren befestigt sind (Bild 2), wobei die Achsen der Luftzuführungsrohre und die Achsen der Meßdüsen zu den gewählten Koordinatenrichtungen fluchten.

L e e r s e i t e