DE2817981C3 - Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers mit den bekannten Merkmalen
gemäß a bise im Oberbegriff des Patentanspruches.
Meßumformer dieser Art werden beispielsweise in Geräten zur Messung von Beschleunigungen verwendet,
da sie einige technische attraktive Merkmale haben, insbesondere einen niedrigen Temperatur-Koeflizienten
und eine geringe Ansprechempfindlichkeit quer zur Meßrichtung. Die Herstellung solcher Meßlimformer,
insbesondere bei relativ kleinen Meßköpfen, ist aber aufwendig, weil dabei eine Vielzahl maichinell
hergestellter Einzelteile manuell zusammengesetzt werden müssen.
Die Erfindungsteht vorder Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung der oben erörterten bekannten Meßköpfe
anzugeben, das die Produktionskosten erheblich senkt, Die Erfindung löst diese Aufgabe durch
die im Kennzeichen des Patentanspruches im einzelnen angeführten Verfahrensschritte f bis i.
Beim Arbeiten nach der Erfindung hat sich gezeigt, daß entsprechend hergestellte Meßumformer bzw,
Meßköpfe dieselben vorteilhaften Eigenschaften ha^
ben wie die auf bekannte Weise hergestellten Meßköpfe, wodurch erkennbar ist, daß mit dem erfin^
dungsgemäßen Herstellungsverfahren keine Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. In der
Zeichnung zeigt
Fig. 1 perspektivisch und teilweise nach Art einer Explosionszeichnung einen Meßumformer der in
Frage stehenden Art, und
Fig. 2 in Einzeldarstellungen A bis H das Vorge-
hen beim Herstellungsverfahren in einzelnen Schritten.
In Fig. 1 ist mit 1 die Basis oder Grundplatte des Meßkopfes dargestellt, sie ist einstückig mit einem
Zapfen 2 ausgebildet. Ein auf Scherung ansprechen-
des piezoelektrisches Element 3 ist zwischen einer Seitenfläche des Zapfens 2 und einer tragen Masse 4
angeordnet. Da erkennbar drei solche piezoelektrische Elemente 3 und entsprechend drei trage Massen
4 um 120° zueinander verdreht angeordnet sind, kann man die ganze Anordnung durch einen Federring
5 zusammenhalten. Ein Deckel 7 wird danach auf die Grundplatte 1 gedrückt; der Deckel 7 kann einen
koaxialen Stecker 6 aufweisen, der mit nicht gezeigten Fingern die entsprechenden elektrischen Kontakte
mit der Feder 5 oder den trägen Massen 4 herstellt. Bisher ist man bei der Herstellung des beschriebenen
Meßkopfes wie folgt vorgegangen: Die Basis oder Grundplatte 1 mit Zapfen 2 wird aus Stangenmaterial
gedreht und gefräst. Die Schulter zum Ansatz des
JO Deckels 7 wird durch Ausdrehen hergestellt, und es
wird ein hexagonales Prisma zun Einspannen aus der Grundplatte herausgefräst. Die Grundplatte wird
dann von dem Stangenmaterial 8 abgestochen, wobei ein zentrischer Nippel verbleibt, der daraufhin mit ei-
» nem Gewinde versehen wird. Die tragen Massen 4
werden durch Sägen, Fräsen und Schleifen aus einem zweiten, in Stangenform vorliegenden Werkstoff hergestellt.
Die piezoelektrischen Elemente 3 werden vorläufig am Zapfen 2 befestigt, urd die tragen Massen
4 werden dann vorläufig an den piezoelektrischen Elementen festgelegt. In einer geneigten Masse oder
dergleichen wird dann eine Ringfeder 5 auf die vorläufig zusammengesetzte Anordnung aufgepreßt, und
anschließend wird der Deckel 7, nachdem er zuvor mit dem koaxia.cn Anschluß 6 versehen wurde, auf
die mit der angedrehten Phase versehene Grundplatte 1 gedrückt. Erkennbar ist hier viel manuelle
Arbeit notwendig, die sich insbesondere dann als schwierig und kostenerhöhend erweist, wenn für rela-
-,o tiv hohe obere Grenzfrequenzen bestimmte und dadurch
körperlich sehr kleine Meßköpfe hergestellt v/erden müssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird schematisch anhand von Fig. 2 erläutert.
',i Auf einer automatisch arbeitenden, d. h. z. B. programmgesteuerten
Drehbank mit entsprechenden Werkzeugen wird das eine Ende des Stangenmaterials 8 radial um die Dicke α abgedreht, so daß der
verbleibende Stutzen gut in den Deckel 7 hinein paßt.
bO Wie bei D und C ge/dgt wird, werden Schlitze 9 axial
mit radialem Abstand b von der Achse der Stange eingeschnitten. Die Tiefe dieser Einschnitte ist etwas
größer als die axiale Erstreckung der piezoelektrischen Elemente 3, Bei D ist dargestellt, wie eines der
b5 piezoelektrischen Elemente 3 in den Schlitz 9 axial
eingedrückt wurde. Gemäß Darstellung E wird nun eine Klemffifeder 5 in Form eines Ringes mit durchgehender
zylindrischer Oberfläche so von links nach
rechts aufgepreßt, daß die in Fig. E rechte Ringflüche
der Feder 5 etwa dieselbe axiale Stellung hat wie die nach rechts weisende Seiten- oder Endfläche des piezoelektrischen
Elementes 3. Nunmehr wird gemäß Darstellung F bei c eine radiale Eindrehung vorgenommen,
wobei man aus einem Vergleich zwischen den Darstellungen E und F sieht, welches Material
weggenommen wird. Die so übrig bleibenden Teile 4 werden auf diose Weise zu den trägen Masse» des fertigen
Meßkopfes. Die trägen Massen und die piezoelektrischen Elemente werden nur durch die Ringfeder
5 an ihrer Stelle gehalten. Auf diese Weise ist der eigentliche Meßkopf erkennbar ohne jegliche zusätzliche
Handarbeit bereits zusammengebaut worden. Der zuvor in hier nicht interessierender Weise hergestellte
Deckel 7 wird nun gemäß Darstellung G auf das Stangenmaterial aufgeschoben. Die Kontaktfeder
10 kommt dabei mit der Ringfeder S in elektrische Berührung und bildet damit den Mittelzapfen des koaxialen
Steckers 6, während der Außenleiter des Stekkers einstückig mit dem Deckel 7 ausgebildet, ist.
Nunmehr wird die Staige 8 vom hinteren Ende abgestochen, wobei ein Ansatz stehen bleibt, der dann ein
Gewinde erhält, wie in Darstellung H gezeigt ist. Der Meßkopf ist damit fertiggestellt.
Selbstverständlich ist damit die Erfindung nicht auf die Herstellung eines Meßkopfes mit ausgerechnet
drei piezoelektrischen Wandlerelementen beschränkt. Es ist ohne weiteres auch denkbar, eine andere Anzahl
von elektromechanischen Wandlerelementen vorzusehen, in welchem Fall sich lediglich die Zahl und die
Geometrie der Schlitze ändert. Ebenfalls ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von Wandlern mit piezoelektrischen
Elementen beschränkt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- 28 17 98!Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung eines Meßumformers, ausgehend von einema) in Stangenform vorliegenden Werkstoffkern, der einen Meßkopf mit einer Grundplatte oder Basis mit daran angeordnetem Zapfen bildet, wobeib) auf den Seitenflächen des Zapfens eines oder mehrere piezoelektrische Widerstandselemente undc) außen an diesen Widerstandselementen träge Massekörper befestigt sind, wobeid) ein Federring koaxial um die tragen Massekörper und die Widerstandselemente und den Zapfen angeordnet sind, sowiee) ein Deckel die Gesamtanordnung übergreifend umgibt und gleichzeitig den elektrischen Anschiuß trägt,gekennzeichnet durch folgende - in dieser Reihenfolge - durchzuführende Verfahrensschritte:f) Schneiden von Schlitzen (9) parallel zur Stabachse mit radialem Abstand (b) von der Achsenmitte und mit einer Tiefe, die jeweils größer ist als die entsprechende Abmessung der Widerstandselemente (3);g) Einführen der Widerstandselemente (3) in die Schlitze (9);h) Aufpreisen des zylindrischen Federringes (5) auf den geschürzten T-il der Stange;i) radiales Einschneiden der Stange derart, daß der Werkstoff, der den "öden der Schlitze bildet, weggenommen und das Widerstandselement jeweils im Schlitzboden freigelegt wird.
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