DE3302016C1

DE3302016C1 - Zahnmeßtaster

Info

Publication number: DE3302016C1
Application number: DE3302016A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus 8052 Zürich Berchtold
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1982-12-18
Filing date: 1983-01-21
Publication date: 1989-07-20
Also published as: IT1167689B; JPH0320683B2; US4528758A; IT8324232A0; IT8324232A1; CH660421A5; JPS59120803A

Description

Die Erfindung betrifft einen für eine Zahnradmeßmaschine bestimmten Zahnmeßtaster mit einem Tasterbaiken, 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 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 W hat der in Fig. 3 dargestellte Zahnmeßtaster den gleichen Aufbau wie der in Fi g. 1 dargestellte bekannte Zahnmeßtaster. F i g. 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 Schaittdarstellung 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 allzu große Horizontalverschwenkungen des Tasterbalkens 10 verhindern und Horizontalstöße des Tasterbalkens aufnehmen. Das Meßsystem M' des bekannten Zahnmeßtasters besteht aus einem Differentialtransformator 7", dessen Spulensystem S fest mit dem Tasterbalken 10 und dessen Transformatorkern K fest mit dem Gehäuse 14 verbunden ist, und aus einer elektrischen Anpaßschaltung, die dem Spulensystem zugeordnet und in einer ebenfalls fest mit dem Tasterbalken 10 verbundenen Kapsel 26 untergebracht ist. Die elektrische Anpaßschaltung ist über hochflexible Litzen L mit den Ausgangsklemmen des Zahnmeßtasters verbunden.

Das Spulensystem S besteht aus einer Primärspule Wi und aus zwei beidseitig derselben angeordneten Sekundärspulen Wl, 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 5 beträgt etwa 2/10 mm, und die Auslenkung des Spulensystems im Meßbereich beträgt ± 150 μηι, was einem Gesamtweg des Spulensystems von 300 μπι 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 Transformatorkern 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 zwei-

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schichtige Isolierung aus Nylon bzw. PVC trägt, die Träger der Information eine Frequenz von 7 bis 9 kHz, es

durch Hitzewirkung aufgeschmolzen wird, um die Spulen sind gewisse Zeitkonstanten aufgrund mechanischer

zu dem in sich festen Spulensystem miteinander zu ver- Trägheit vorhanden und schließlich ist das Filter 40 sehr

backen. Die Justierung des Differentialtransformators ist träge, was erforderlich ist, damit der Trägerrest möglichst ebenfalls aufwendig und mühsam, weil der Transforma- 5 niedrig gehalten wird. Aufgrund all dieser Umstände

torkern zur Vermeidung von mechanischen Exzentrizitä- ergibt sich kein höherer Frequenzgang als die etwa

ten mittels der Justierschrauben 30 mechanisch sehr 0,5 kHz.

genau eingestellt und gleichzeitig der ihn tragende Mes- Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, slngstift 29 mittels derselben Justierschrauben festge- einen Meßtaster der eingangs genannten Art so zu verklemmt werden muß. 10 bessern, daß das Meßsystem einen einfacheren und

Der Aufbau der dem Differentialtransformator züge- betriebssichereren Aufbau hat, wesentlich einfacher

ordneten elektrischen Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt montierbar und justierbar ist, einen wesentlich größeren

1st, bringt ebenfalls große Schwierigkeiten mit sich. Da Frequenzgang und einen niederohmigen Ausgang hat.

der Differentialtransformator ein induktives System dar- Diese Aufgabe ist durch die Erfindung dadurch gelöst,

stellt, bei dem von der Primärspule auf die Sekundär- 15 daß die beiden relativ zueinander bewegbaren Teile des

spule eine Spannung übertragen werden muß, kann nur Meßsystems aus einer Vorrichtung zur Erzeugung eines

eine Wechselspannung verwendet werden. Die elektri- statischen Magnetfeldes bzw. aus einem Hallsensor

sehe Schaltung enthält deshalb einen Sperrschwinger aus bestehen und daß die Anpaßschaltung an dem Gehäuse

zwei Transistoren 34 und vier Widerständen 36, die befestigt ist.

durch eine Gleichspannung gespeist werden und in der 20 In dem Meßsystem des Zahnmeßtasters nach der

Primärspule Wl eine Wechselspannung mit einer Fre- Erfindung ist der Luftspalt zwischen den beiden relativ

quenz von etwa 7000 bis 9000 Hz erzeugen. Diese Wech- zueinander bewegbaren Teilen wesentlich größer als bei

selspannung wird über den Transformatorkern K auf die dem bekannten Zahnmeßtaster zwischen dem Transfor-

Sekundärspulen Wl übertragen. Je nach dem, wo die matorkern und dem Spulensystem, so daß auch bei maxi-

Sekundärspulen Wl bezüglich des Transformatorkerns K 25 malern Ausschlag des Tasterbalkens kein Verklemmen

stehen, wird in der einen oder in der anderen Sekundär- oder überhaupt eine gegenseitige Berührung zwischen

spule etwas mehr Spannung induziert. Die Differenz der den relativ zueinander bewegbaren Teilen auftreten kann.

Spannungen an beiden Sekundärspulen ergibt das Meß- Da die Anpaßschaltung an dem Gehäuse befestigt ist,

signal. Die Wechselspannung wird in Gleichrichtern 38 besteht keine Gefahr, daß deren Anschlußleitungen, die

gleichgerichtet, in einem Filter 40 geglättet und liegt 30 mit den Anschlußklemmen des Zahnmeßtasters verbun-

dann an den Ausgangsklemmen 42 an. Die Schwierigkei- den sind, brechen können.

ten ergeben sich in dieser bekannten Schaltungsanord- Da der bei dem Zahnmeßtaster nach der Erfindung nung dadurch, daß die beiden Transistoren 34 möglichst verwendete Hallsensor nur mit Gleichspannung arbeitet, gleich sein müssen, d. h. möglichst gleiche Arbeits- tritt kein Trägerrest auf, weshalb das erhaltene Meßsignal punkte haben müssen, weil sie sonst Rechteckimpulse 35 wesentlich genauer weiterverarbeitet werden kann. Da ungleicher Breite erzeugen und das Meßergebnis verfäl- die Beschränkungen hinsichtlich des Frequenzganges bei sehen würden. Die Verwendung von gepaarten Transi- der Verwendung des Hallsensors nicht vorliegen, kann stören macht aber ein genaues Ausmessen derselben unter Berücksichtigung des mechanischen Systems mit erforderlich, was teuer ist. Ferner ist die an den Aus- einem Frequenzgang bis zu 100 kHz gearbeitet werden, gangsklemmen 42 erhaltene Meßspannung mit einem 40 Bei dem Zahnmeßtaster nach der Erfindung beträgt die Trägerrest von 20 mV behaftet, der nicht beseitigt wer- Ausgangsimpedanz 1 Ohm (gegenüber 50 Kiloohm bei den kann. Solange das Meßsignal direkt an ein Schreibsy- dem bekannten Meßtaster), wodurch die Störsicherheit stern angelegt wird, das eine mechanische Dämpfung wesentlich größer ist. Weiter erfordert das Meßsystem aufweist, macht sich der Trägerrest nicht nachteilig des Zahnmeßtasters nach der Erfindung keine spezielle bemerkbar. Heute werden die Meßsignale aber über 45 Speisung, d. h. die bei dem bekannten Zahnmeßtaster A/D-Wandler geleitet und in einem Rechner weiterver- vorgesehene Konstantstromquelle entfällt. Der größere arbeitet, wobei dann der Trägerrest zu fehlerhaften Auslaufweg ermöglicht im übrigen einen wesentlich grö-Ergebnissen führen kann. Vermeiden ließe sich das bloß, ßeren Meßweg von ± 500 μηι (gegenüber ± 150 μηι bei wenn mit sehr viel größerem Schaltungsaufwand oder dem bekannten Zahnmeßtaster), wenn die gleiche Meßmit einer Gleichspannung gearbeitet würde, wobei letzte- 50 genauigkeit von beispielsweise 2% zugrunde gelegt wird, res bei dem induktiven Meßsystem M' des bekannten Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Aus-Zahnmeßtasters aus den dargelegten Gründen aber nicht gestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der möglich ist. Unteransprüche.

Weiter erfolgt bei dem bekannten Zahnmeßtaster die In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 Speisung des Meßsystems M' aus einer besonderen exter- ⁵⁵ wird das statische Magnetfeld durch zwei Dauermagnete nen Stromquelle, die aus einer (nicht dargestellten) inte- erzeugt, die gemäß den Ausgestaltungen der Erfindung grierten Schaltung besteht. Dieser Aufwand ist notwen- nach den Ansprüchen 3 und 4 entweder an dem Tasterdig, weil ein Sperrschwinger mit einem konstanten Strom balken oder an dem Gehäuse befestigt sind, wobei die versorgt werden muß, damit er im gesamten vorgesehe- Befestigung an dem Tasterbalken bevorzugt wird, weil in nen Temperaturbereich richtig arbeiten kann. ⁶⁰ diesem Fall an den beweglichen Teil des Meßsystems

Außerdem ist bei dem Meßsystem M' der Ausgang keine elektrischen Leitungen angeschlossen zu werden r>r\o\

hochohmig. Es ist aber stets vorteilhafter, wenn daran brauchen, denn dann ist auch der Hallsensor in dem UUr

angeschlossene lange Leitungen einen niederohmigen Gehäuse unbeweglich angeordnet.

Abschluß hätten, weil dann störende Einstreuungen In der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5

geringer wären. ⁶⁵ läßt sich durch den Konzentratorring einerseits die Fluß-

Schließlich 1st bei dem Meßsystem M' des bekannten dichte zwischen den Dauermagneten konzentrieren und

Zahnmeßtasters der Frequenzgang relativ klein, denn er andererseits lassen sich magnetische Fremdeinflüsse

beträgt nur etwa 0,5 kHz. In dem Meßsystem M' hat der 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 oder dergleichen 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,

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 F i g. 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 F i g. 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 Fi g. 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

55 keine besondere Behandlung wie Glühen oder dergleichen 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 Haligenerator 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 μπι (gegenüber etwa 150 μπι 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 Magnethalter 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 Anschlußstif- _ ten· 60 und den Anschlußbuchsen 58 eine Verbindung COPY 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 F1 g. 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 Rl mit dem invertierenden Eingang des Operatlonsverstärkers 76 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 76 ist über einen Widerstand Rl 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 Pl auf dargestellte Weise mit dem invertierenden Eingang dieses Operationsverstärkers verbunden. Die nicht-Invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 76 und 78 sind über Widerstände R4 bzw. R5 mit der Speisestromquelle verbunden. Die Anschlüsse 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. Cl 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 thermisch stabil eine Spannung unabhängig von eventuellen Schwankungen 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 Pl mit einem Widerstand Rl im Schleiferkreis auf dargestellte Weise mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 76 verbunden. Hinter dem Widerstand Rl wird die durch das Potentiometer Pl 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 μπα eine Ausgangsspannung von 10 mV entspricht.

Durch die Einstellung der Verstärkung (an Pl) und der Nullpunktkorrekturspannung (an Pl) können auf elektrischem Wege mechanische Exzentrizitäten auf einfache Weise ausgeglichen 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 trägerrestfrei. Aus dem gleichen Giund kann auch ein sehr großer Frequenzgang 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 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 Widerstandswerte sind in Kiloohm angegeben und es handelt sich jeweils um Filmwiderstände von 1/8 Watt):

Bezugs zeichen	Bauelement	Wert	Typ
76,78	Operationsverstärker		IC 1458
Pl	Drahtpotentiometer	20
P2	Drahtpotentiometer	5
Rl	Widerstand	10
R2	Widerstand	10
R3	Widerstand	10
R4	Widerstand	5
R5	Widerstand	5
R6	Widerstand	15
R7	Widerstand	5
Cl, C2	Kondensatoren	0,1 μΡ
80	Referenz spannungsgeber		ICLM 113 (Nation. Semicond.)
50	Hallsensor		92 SS 12 2 (Honeywell)
	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

COPV

Claims

Patentansprüche:

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 zueinander 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 die beiden relativ zueinander bewegbaren Teile des Meßsystems (M) aus einer Vorrichtung (54) zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes bzw. aus einem Hallsensor (50) bestehen und daß die Anpaßschaltung (56) an dem Gehäuse (14) befestigt ist.

2. Zahnmeßtaster nach Anspruch I, 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.

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. jo

5. Zahnmeßtaster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnethalter (52) von einem Konzentratorring (62) aus Stahl umgeben ist.

6. Zahnmeßtaster nach einem der Ansprüche ! bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallsensor (50) eine auf einem Keramikpiättchen 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.

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