DE3338695T1

DE3338695T1 - Zweirichtungs-Berührungssensor

Info

Publication number: DE3338695T1
Application number: DE19833338695
Authority: DE
Inventors: Hideo Kawasaki Kanagawa Sakata; Takeshi Yamamoto
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1982-03-31
Filing date: 1983-03-29
Publication date: 1984-04-05
Also published as: WO1983003467A1; GB2139357A; JPS58169001A; GB2139357B; US4561190A; GB8327749D0; DE3338695C2; JPH0239721B2

Description

Beschreibuna

Zweirichtungs-Beruhrungssensor

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Zweirichtungs-Berührungssensor zur elektrischen Kontaktermittlung mit einem zu messenden Werkstück oder dergleichen.

Zugrundeliegender Stand der Technik Bei Meßinstrumenten, wie einer Höhenmeßeinrichtung, ist im allgemeinen ein Berührungssensor verwendet worden, um den Kontakt zwischen einem Fühler und einem Werkstück mit hoher Genauigkeit zu ermitteln.

Die bekannten Berührungssensoren sind derart ausgelegt, daß sie in zwei Richtungen arbeiten, wie dies im japanischen Gebrauchsmuster Kokai (offengelegt) Nr. 86157/79 beispielsweise angegeben ist. Eine Schwierigkeit bei der üblichen Auslegung ergibt sich jedoch dann, wenn die Arbeitsrichtung während der Messung geändert wird. Eine Fläche des sphärischen Meßelements, das in Kontakt mit dem zu messenden Werkstück ist, wird um eine Durchmesserlänge des Meßelements verschoben, so daß sich ein Fehler ergibt, der von der Arbeitsrichtung abhängig ist. Bei der Anwendung der vorstehend beschriebenen Sensoren muß daher die Betriebsart auf nur eine Richtung beschränkt werden oder ein Rechner muß eingesetzt werden, um eine Korrektur einer Länge, die äquivalent einem Radius des Meßelements ist, vorzunehmen.

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Sensorschaltungen der bekannten Berührungssensoren sind derart ausgelegt, daß die Schaltung geöffnet wird, wenn das Meßelement in Kontakt mit dem Werkstück oder dergleichen kommt. Dies bedeutet, daß die Schaltung im Grundzustand geschlossen ist, wobei der Energieverbrauch vergleichsweise hoch ist, so daß die bekannte Sensorschaltung insbesondere nicht auf einfache Weise an kompakte batteriebetriebene Meßinstrumente angepaßt werden kann.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Zweirichtungs-Berührungssensor zu schaffen, der fähig ist, einen Fehler infolge der Arbeitsrichtung zu vermeiden und den Energieverbrauch zu minimalisieren.

Offenbarung der Erfindung

Zur Erreichung des vorstehend beschriebenen Ziels sieht die Erfindung vor, daß der Fühlerschaft, der an einem Ende mit einem sphärischen Meßelement und am anderen Ende mit einem Kontaktelement versehen ist, auf einem Hauptsensorkörper drehbar gelagert ist, daß eine Positionssteuereinrichtung vorgesehen ist, die diesen Fühlerschaft auf einer Nullachse hält, daß ein Paar von elektrischen Kontaktpunkten in den Bewegungsrichtungen des Kontaktelements und in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, wobei das Kontaktelement dazwischen angeordnet ist, und daß, wenn einer der Anlagepunkte, an denen das Meßelement gegen ein zu messendes Werkstück anliegt, mit der Nullachse fluchtet, das Kontaktelement in Kontakt

gQ mit einem der beiden elektrischen Kontaktpunkte kommt, wobei ein Fehler infolge der Arbeitsrichtung ausgeschaltet wird und gleichzeitig das Kontaktelement und der elektrische Kontaktpunkt in Kontakt miteinander kommen, um eine Abtasteinrichtung zur Minimalisierung des Energieverbfauchs zu schließen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die äußere Form einer Ausbildungsform nach der Erfindung

zeigt,

Figur 2 ist eine Schnittansicht davon,

₁₍~) Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der Halterung eines Paares von Kontaktplatten zeigt, und

Figur 4 ist ein Schaltplan, der eine Abtasteinrichtung zeigt.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu ^tert·

In den Figuren 1 und 2 ist ein Hauptkörper 1 im allgemeinen aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, in Form einer etwa quadratischen Stütze ausgelegt und an den oberen und unteren Flächen des Vorderteils mit schräg verlaufenden Flächen versehen, die in Richtung nach vorne schräg verlaufen. Ferner ist der Hauptkörper 1 an seiner hinteren Endfläche mit einem vorstehenden Schaft 2 versehen, der an einer Gleiteinrichtung eines Meßinstruments beispielsweise anbringbar ist und an einer Seitenfläche steht ein Befestigungsrohr 10 zur Aufnahme einer Leitung vor, die an ihrem vorderen Ende mit einem Stecker 8 versehen ist. Ferner ist in dem Hauptkörper 1 ein Freiraum 3 ausgebildet, der am vorderen Endabschnitt zwischen den gegenüberliegenden Seitenwandungen 4 mit einem Ausschnitt 6 versehen ist, der mit dem Freiraum 3 über eine Gleit-

führungsöffnung 5 in Verbindung steht und an dessen oberer Fläche eine öffnung 7 ausgebildet ist, die mit dem Raum 3 in Verbindung steht.

An den vorstehend genannten gegenüberliegenden Seitenwandungen 4 ist ein Drehzapfen 12 drehbar gelagert, dessen gegenüberliegende Endteile durch die gegenüberliegenden Seitenwandungen 4 verlängert sind, von den gegenüberliegenden Seitenflächen des Hauptkörpers 1 vorstehen und mit Hilfe von Muttern 11 gegen Verschiebung gesichert sind. Ein Fühlerschaft 13 ist an diesem Drehzapfen 12 an einem Teil angebracht, der sich in dem Ausschnitt 6 befindet. Der Fühlerschaft 13 weist auf: ein erstes Halteelement 14, das auf dem Drehzapfen 12 auf eine solche Weise angebracht ist, daß es drehbar und mittels einer Schraube (nicht gezeigt) festlegbar ist; und ein zweites Halteelement 15, das so ausgelegt ist, daß es das erste Halteelement 14 von gegenüberliegenden Seiten einspannt und auf dem Drehzapfen 12 derart angebracht ist, daß es drehbar und mittels einer nicht gezeigten Schraube festlegbar ist. Diese ersten und zweiten Halteelemente 14 und 15 sind jeweils sie durchsetzend mit Gewindeabschnitten 16 und 17 versehen, die den Drehzapfen 12 senkrecht schneiden und die öffnungen haben, die in Gegenrichtungen zueinander weisen. Der Gewindeabschnitt 16 ist mittels einer Gewindeverbindung lösbar mit einem Meßelementschaft 14 verbunden, der an seinem vorderen Ende mit einem sphärischen Meßelement 18 versehen ist. Der Gewindeabschnitt 17 ist mittels einer Gewindeverbindung lösbar mit einem Kontaktelementschaft 21 verbunden, der an seinem vorderen Ende mit einem Kontaktelement 20 versehen ist. Diese ersten und zweiten Halteelemente 14 und 15, der Meßelementschaft 19 und der Kontaktelementschaft 21 bilden den Fühlerschaft 13. Der

3g Meßelementschaft 19 und der Kontaktelementschaft 21 sind

hierbei fluchtgerecht miteinander auf einer geraden Linie ausgerichtet und ihre Mittelachsen werden von einer Positionssteuereinrichtung 31 derart abgestützt, daß diese mit der Nullachse M fluchten. Ferner ist der Meßelementschaft 19 fest mit dem zweiten Halteelement 14 mit Hilfe einer Stellschraube 25 verbunden. Diese Stellschraube 15 wird gelöst und ein Gewindeverbindungsteil des Meßelementschafts 19 mit dem Gewindeabschnitt 16 wird auf einen IQ solchen Wert eingestellt, daß die Position des Meßelements 18 relativ zum Drehzapfen 12 einstellbar ist.

Die Positionssteuereinrichtung 31 weist auf: ein Eingriffsstück 32, das senkrecht zur Mittelachse des Fühlerschafts 13 zwischen dem zweiten Halteelement 15 des Fühlerschafts 13 und dem Kontaktelementschaft 21 vorgesehen ist; ein Vorbelastungselement 33, das gleitbeweglich in der Gleitführungsöffnung 5 vorgesehen ist; und eine Feder 34, die das Vorbelastungselement 33 in Richtung auf das Eingriffsstück 32 vorbelastet.

Auf der Öffnung 7 ist eine Abdeckplatte 41 angebracht. Eine Tragplatte 43, die aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, ist über eine Schraube 14 fest mit einem stufenförmig abgesetzten Teil verbunden, das zwischen dem Raum 3 und der öffnung 7 angeordnet ist. Die Abdeckplatte 41 ist mit einer darin ausgebildeten Fensteröffnung 45 versehen, mit der eine lichtdurchlässige Kappe 46 verbunden ist. Die Tragplatte 43 hat ein darauf angebrachtes Anzeigeelement 47, wie eine Leuchtdiode, die an einer Stelle angeordnet ist, die der Fensteröffnung gegenüberliegt. Ferner ist ein Führungsschaft 49, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, mittels einer Schraube 48 etwa auf dem Mittelteil der Tragplatte 43 in

gg dem Raum 3 angebracht und schneidet die vorstehend genannte Nullachse M senkrecht.

Der Führungsschaft 49 ist an seinem Bodenende mit einem Bund 50 ausgebildet, der einen geringfügig größeren Durchmesser hat, und an seinem Mittelabschnitt ist eine ringen förmige V-Nut 51 jeweils ausgebildet. Ferner ist ein Distanzelement 52, das um die Ringnut 51 vorgesehen ist, mit Hilfe einer Stellschraube 53 fest mit dem Führungsschaft 49 verbunden, wobei das vordere Ende der Stellschraube 53 in Eingriff mit der Ringnut 51 ist. Ferner

-J^q sind Kontaktplatten 54A und 54B, die aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, und ein Paar von elektrischen Kontaktpunkten bilden, gleitbeweglich auf dem Führungsschaft 9 angeordnet, wobei das Distanzelement 52 von oben und unten zwischengelegt ist. Das Distanzelement 52 ist

·, ρ- an seinem vorderen Seitenteil mit einem Ausschnitt 55 in Bewegungsrichtung des Kontaktelements 20 des Fühlerschafts 13, d.h. in axialer Richtung des Führungsschafts 49 entsprechend Figur 3 ausgebildet. Ferner ist das Paar von Kontaktplatten 54A und 54B in Richtung auf das Distanz-

2Q element 5 3 mit Hilfe einer Feder 56A vorbelastet, die zwischen der Tragplatte 4 3 und der oberen Kontaktplatte 54A eingeschlossen ist und einer Feder 56B, die zwischen dem Bund 55 und der unteren Kontaktplatte 54B jeweils eingeschlossen ist. Die Dicke des Distanzelements 52 wird hierbei derart bestimmt, daß ein Abstand d_ von den zugeordneten Kontaktplatten 54A, 54B zu der Umfangsflache des Kontaktelements 20 sich durch folgende Gleichung ausdrükken läßt.

^d2 = ^X2 /¹I ' ^d1

wobei 1^ ein Abstand vom Drehpunkt des Fühlerschafts 13, d.h. vom Drehzapfen 12 zu der Mitte des Meßelements 18, I₂ ein Abstand von dem Drehzapfen 12 zu der Mitte des Kontaktelements 20, und d.. der Radius des Meßelements 18 ^ist·

Wenn bei dieser Anordnung der Fühlerschaft 13 um den Drehzapfen 12 gedreht wird und ein Anlagekontakt 18A oder 18B auf der Umfangsfläche des Meßelements 18, das in Anlagekontakt mit einem Werkstück W ist, mit der Nullachse M fluchtet, kommt das Kontaktelement 20 unmittelbar in Berührung mit der Kontaktplatte 54A oder 54B, so daß eine Schaltung einer Abtasteinrichtung 61 geschlossen wird.

Nach Figur 4 ist in der Abtasteinrichtung 61 einer der Anschlüsse 8A des Steckers 8 über das Anzeigeelement 47 jeweils mit einem Paar von Kontaktplatten 54A und 5 4B verbunden und der andere Anschluß 8B ist mit dem Fühlerschaft 13 verbunden, der sich einer der beiden Kontaktplatten 54A und 54B annähern kann oder sich von diesen wegbewegen kann. Wenn das Kontaktelement 20 des Fühlerschafts 13 entweder in Kontakt mit der Kontaktplatte 54A oder der Kontaktplatte 54B kommt, wird das Anzeigeelement 47 "ein"-geschaltet und ein abgegebenes Kontaktsignal wird einer Baugruppe, wie einem Steuerteil eines Meßinstruments, zugeleitet, die mit dem Stecker 8 verbunden ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise dieser Ausfuhrungsform beschrieben.

Im Falle des Messens einer Länge zwischen den Flächen A-B des zu vermessenden Werkstücks W, wie dies beispielsweise in der Zeichnung gezeigt ist, oder des Messens einer absoluten Länge von einem vorbestimmten Ausgangspunkt zu den Flächen A-B unter Verwendung dieses Berührungssensors, wird der Schaft 2 des Hauptkörpers 1 fest mit der Gleiteinrichtung eines Meßinstruments (nicht gezeigt) verbunden und dieser Berührungssensor wird durch das Arbeiten der Gleiteinrichtung in den Figuren 1 und 2 nach unten bewegt. Das Meßelement 18 des Fühlers 13 liegt gegen die zu

messende Fläche A bei dieser Bewegung an und wenn anschließend das Meßelement 18 weiter nach unten bewegt wird, dann wird der Fühlerschaft 13 um den Drehzapfen 12 in Uhrzeigerrichtung in Figur 2 gedreht, wobei die Feder 34 zusammengedrückt wird.

Wenn hierbei eine Tangentenlinie des Meßelements 18 mit der Nullachse M fluchtet, d.h. wenn ein Anlagepunkt 18A

■j^Q des Meßelements 18, der gegen die zu vermessende Fläche A anliegt, mit der Nullachse M fluchtet, dann kommt das Kontaktelement 20 des Fühlerschafts 13 in Berührung mit der Kontaktplatte 54B. Dann wird die Schaltung der Abtasteinrichtung 61 geschlossen, wobei das Anzeigeelement 47

j·5 "ein"-geschaltet wird und gleichzeitig wird dem Meßinstrument ein Kontaktsignal geliefert. Hierdurch wird bei dem Meßinstrument eine Länge von dem Ausgangspunkt zu der zu vermessenden Fläche A auf der Basis des Bewegungswertes der Gleiteinrichtung angezeigt. Da folglich das Meßele-

2Q ment 18 gegen die zu vermessende Fläche A anliegt und ferner eine Bewegungsgröße gemessen werden kann, bevor der Anlagepunkt 18A zur Fluchtung mit der Nullachse M kommt, braucht kein Fehler entsprechend des Radius des Meßelements 18 korrigiert zu werden. Ferner wird die Schaltung in der Abtasteinrichtung 61 hierbei geöffnet, so daß man einen sparsamen Energieverbrauch, der Abtasteinrichtung 61 erreichen kann.

Bei Bestätigung des "Ein"-Schaltens des Anzeigeelements QQ 47 infolge des Schließens der Schaltung in der Abtasteinrichtung 61 hält eine die Messung durchführende Bedienungsperson das Arbeiten der Gleiteinrichtung an. Da es jedoch in Wirklichkeit schwierig ist, das Arbeiten der Gleiteinrichtung zum gleichen Zeitpunkt wie das Schließen oc der Schaltung in der Abtasteinrichtung 61 anzuhalten,

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wird der Fühlerschaft 13 weiter in Uhrzeigerrichtung in Figur 2 gedreht. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich die Kontaktplatte 5 4B, die in Berührung mit dem Kontaktelement des Fühlerschafts 13 gebracht ist, in Figur 2 gegen die Federkraft der Feder 56B nach unten, so daß Beschädigungen an dem Werkstück W und diesem Berührungssensor verhindert werden. Ferner bleibt das Kontaktelernent 20 noch in Berührung mit der Kontaktplatte 54B, so daß ein Fehlersignal IQ infolge eines Zitterns oder dergleichen von seinem Auftreten gehindert werden kann.

Wenn nach der zuvor beschriebenen Meßarbeit die mit der Messung betraute Bedienungsperson dann diesen Berührungs-

l§ sensor in den Figuren 1 und 2 nach oben durch Betätigen der Gleiteinrichtung des Meßinstruments zurückstellt, wird der Fühlerschaft 13 durch die Federkraft der Feder 34 in Gegenuhrzeigerrichtung in Figur 2 gedreht und nachdem das Meßelement 18 von der zu vermessenden Fläche A freigekom-

2Q men ist, wird die Mittelachse des Meßelements 18 in einem Zustand gehalten, in dem sie mit der Nullachse M fluchtet. Wenn ferner der Fühlerschaft 13 gedreht wird, wird die Kontaktplatte 54B durch die Federkraft der Feder 56B in Richtung auf das Distanzelement 52 bewegt und die Kontaktplatte 5 4B wird in einer vorbestimmten Position in einem Abstand d₂ von der Umfangsflache des Kontaktelements 20 durch das Distanzelement 52 gehalten.

Die vorstehende Beschreibung trifft auf den Fall zu, wenn go das Meßelement 18 gegen die zu messende Fläche B anliegt. Insbesondere wird der Berührungssensor in den Figuren 1 und 2 nach oben bewegt, nachdem das Meßelement 18 des Fühlerschafts 13 gegen die zu vermessende Fläche B anliegt und dieser Berührungssensor weiter nach oben bewegt gi- wird, dann wird der Fühler schaft 13 um den Drehzapfen 5 in Gegenuhrzeigerrichtung in Figur 2 gedreht. Wenn hierbei

der Anlagepunkt 18B des Meßelements 18, der gegen die zu messende Fläche B anliegt, mit der Nullachse M fluchtet, kommt das Kontaktelement des Fühlerschafts 13 in Berührung mit der Kontaktplatte 54A, wobei die Schaltung in der Abtasteinrichtung geschlossen wird.

Folglich unabhängig von der Drehrichtung des Fühlerschafts 13, d.h. seinen Arbeitsrichtungen, / kann man ein Kontaktsignal erhalten, wenn einer der beiden Anlagepunkte 18A und 18B des Meßelements 18 die Nullachse M erreicht. Es besteht daher keine Notwendigkeit, den Fehler entsprechend des Radius des Meßelements 18 zu korrigieren.

Wenn andererseits tiefe öffnungen C und D eines Werkstücks W' in Figur 2 vermessen werden, wird der Meßelementschaft 19 des Fühlerschafts aus dem ersten Halteelement 19 genommen und ein langer, gesondert hergestellter Meßelementschaft 19 wird fest mit dem ersten Halteelement 14 verbunden, so daß man die Messung dieser Tiefenöffnungen durchführen kann. Hierbei ist der gesondert hergestellte Meßelementschaft 19 derart ausgebildet, daß der Durchmesser des Meßelements 18 mit zunehmender Länge des Meßelementschafts 19 größer wird, so daß die vorstehend genannte Gleichung (1) erfüllt werden kann.

Wenn die Innendurchmesser der Tiefenöffnungen C und D klein sind, wird der Durchmesser des Meßelements 18 nicht mit zunehmender Länge des Meßelementschaftes 19 größer. Anstelle hiervon wird die Dicke des Distanzelements 52 entsprechend gewählt, so daß die Gleichung (1) erfüllt werden kann.

Da folglich bei der Ausführungsform nach der Erfindung der Fühlerschaft 13, der an einem Ende mit dem sphärischen Meßelement 18 und am anderen Ende mit dem sphärischen Kon-

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taktelement 20 versehen ist, auf dem Hauptkörper 1 des Sensors drehbar gelagert ist, ist die Positionssteuereinrichtung 31 vorgesehen, um die Mittelachse dieses Fühlerschaftes 13 in Flucht mit der Nullachse M zu halten, und das Paar von elektrischen Kontaktplatten 54A und 54B ist in den Bewegungsrichtungen des Kontaktelements 20 angeordnet. Wenn hierbei einer der Anlagepunkte 18A und 18B, an denen das Meßelement 18 gegen die zu vermessende Fläche anliegt, fluchtgerecht mit der Nullachse M ist, kommt das Kontaktelement 20 in Berührung mit einer der beiden Kontaktplatten 54A und 54B, um die Schaltung in der Abtasteinrichtung 61 zu schließen, so daß das Werkstück W immer auf der Nullachse M unabhängig von der Drehrichtung der Fühlerachse 13, d.h. von der Anlagerichtung des Meßelements 18 abgetastet werden kann, wodurch ermöglicht wird, daß ein Fehler infolge der Arbeitsrichtungen ausgeschaltet ist. Daher besteht keine Notwendigkeit, daß das Meßinstrument eine Fehlerkorrekturaufgabe entsprechend des Radius des Meßelements 18 vornimmt, so daß der Sensor mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Die Schaltung in der Abtasteinrichtung 61 ist offen, bis einer der Anlagepunkte 18A und 18B des Meßelements 18 die Nullachse M erreicht, so daß der Energieverbrauch der Abtasteinrichtung 61 reduziert werden kann.

Das Eingriffsstück 32 ist senkrecht zum Fühlerschaft 13 angeordnet, das Vorbelastungselement 33 ist auf dem Hauptkörper 1 derart vorgesehen, daß es längs der Nullachse M gleitbar ist, und dieses Vorbelastungselement 33 ist in Richtung des Eingriffsstücks 32 durch die Feder 34 vorbelastet, wobei der Fühlerschaft 13 in einer solchen Weise gehalten werden kann, daß seine Mittelachse mit der NuIlachse M fluchtet, so daß der Fühlerschaft 13 nicht durch die Anordnung des Hauptkörpers 1 behindert ist, der an dem

Meßinstrument oder dergleichen anzubringen ist. Darüberhinaus ist die Vorbelastungskraft der Feder 34 der Meßkraft zugeordnet, so daß man durch die Änderung der Vorbelastungskraft der Feder 34 eine gewünschte Meßkraft wählen kann.

Der Zwischenraum an den beiden Kontaktplatten 54A und 54B wird durch die Dicke des Distanzelements 5 3 bestimmt, so daß der Abstand d„ von jeder der Kontaktplatten 54A und 54B zu der Umfangsflache des Kontaktelements 20 die vorstehend genannte Gleichung (1) erfüllen kann, wobei 1.. der Abstand von dem Drehpunkt des Fühlerschafts 13, d.h. des Drehzapfens 12 zu der Mitte des Meßelements 18, 1- der Abstand vom Drehzapfen 12 zu der Mitte des Kontaktelements 20 und d₂ der Radius des Meßelements 18 ist, so daß ein Kontaktsignal immer an einer genauen Position erzeugt werden kann. Ferner wird das Anzeigeelement 47 in Abhängigkeit von dem Kontaktsignal "ein"-geschaltet, so daß ein übermäßiges Weiterlaufen vermieden werden kann.

Selbst wenn ein Weiterlaufen auftritt, können die beiden Kontaktplatten 54A und 54B entgegen der Federwirkung der Federn 56A und 56B entlastet werden, so daß Beschädigungen am Werkstück und am Berührungssensor vermieden werden können. Ferner bleiben in diesem Fall das Kontaktelement 20 des Fühlerschafts 13 und die Kontaktplatte 54A oder 54B aufgrund des Federungsvermögens der Federn 56A und 56B in Kontakt miteinander, so daß ein Fehlersignal infolge des Zitterns und dergleichen nicht auftreten kann.

Der Meßelementschaft 19 des Fühlerschafts 13 ist lösbar angebracht, so daß durch das Ersetzen des Meßelementschaftes 19 durch einen anderen ermöglicht wird, daß die Messung durchgeführt werden kann, selbst wenn die zu vermessenden Fläche in einer Tiefenöffnung oder in einer öffnung

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mit einem kleinen Durchmesser sind. In diesem Fall kann der Durchmesser des Meßelements 18 oder die Dicke des Distanzelements 52 in Abhängigkeit von der Länge des Meßelementschafts 19 geändert werden, wobei das Ersetzen des Meßelementschafts 19 keinen Fehler verursacht.

Ferner wird die Stellschraube 25 gelöst, um die Größe der Gewindeeingriffsverbindung der Stellschraube in dem Ge- IQ windeabschnitt 16 des Meßelements 19 einzustellen, wobei die Position des Meßelements 18 bezüglich des Drehzapfens

12 einstellbar ist, so daß der Abstand 1- von außen wunschgemäß eingestellt werden kann, um auf einfache Weise die vorstehend angegebene Gleichung zu erfüllen.

Beim Arbeiten kann die Abtasteinrichtung 61 derart ausgelegt sein, daß die Schaltung von dem Fühlerschaft 13 zu dem Anschluß 8B durch eine Schaltung von dem Fühlerschaft

13 mit dem Anschluß 8B durch das Werkstück W ersetzt werden kann. In Figur 4 brauchen die oberen und unteren Kontaktplatten 54A und 54B nicht notwendigerweise in einem Anschluß zusammengefaßt zu v/erden, sondern sie können einzeln mit voneinander gesonderten Anschlüssen über das Anzeigeelement verbunden werden und diese Anschlüsse können mit einer der Elektroden der Energiequelle über den Steuerteil des Meßinstruments verbunden sein, so daß man ermitteln kann, ob die Kontaktplatte 54A oder 54B in Berührung mit dem Kontaktelement 20 gebracht worden ist, um eine Unterscheidung der Drehrichtung des Fühlerschafts 13 zu

gQ ermöglichen. Ferner braucht das Meßelement 18 nicht notwendigerweise sphärisch zu sein, sondern kann auch in Bewegungsrichtung (in Figur 2 in vertikaler Richtung) bezüglich der Mittelachse symmetrisch ausgebildet sein. Ferner ist die Erfindung auch für den Fall anwendbar, bei dem ein

gg hin- und hergehend bewegliches Element an vorbestimmten Positionen jeweils oder dergleichen Teile beispielsweise

angehalten wird. Dies stellt zusätzlich zu dem Fall des Meßinstruments gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein weiteres Anwendungsbeispiel dar.

Nach der Erfindung kann immer ein Kontaktsignal an einer

vorbestimmten Position unabhängig von der Richtung erhalten werden, in der das Meßelement gegen das zu vermessende Werkstück anliegt, so daß man einen Zweirichtungs- IQ Berührungssensor bereitstellen kann, bei dem kein Fehler infolge der Arbeitsrichtung auftritt und dessen Energieverbrauch gering ist.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Der Zweirichtungs-Berührungssensor nach der Erfindung ist zum Stoppen eines hin- und hergehend beweglichen Elements an vorbestimmten Positionen zusätzlich zu dem Befestigen an einem Höhenmeßinstrument oder an anderen Meßinstrumenten zum Messen von Abmessungen eines zu vermessenden Werk stücks verwendbar. Auf jeden Fall ist der Berührungssensor in dem Fall anwendbar, wenn das Meßelement des Berührungssensors einen Anlagekontakt zwischen dem Meßelement und einem relativ zum Meßelement beweglichen Element abtastet, um hierdurch eine bestimmte Information zu erhalten. Insbesondere ist er in einer Lage zweckmäßig, bei der die Richtungen der Relativbewegung zwei Richtungen sind, die um 180° einander entgegengesetzt sind. Bei diesem Fall kann der Berührungssensor zuverlässig nur für eine Richtung verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

1. ^Zweirichtungs-Berührungssensor, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper (1), einen Fühlerschaft (13), der auf dem Hauptkörper (1) drehbeweglich gelagert ist, an einem Ende mit einem Meßelement (18) symmetrisch in Bewegungsrichtung bezüglich einer Nullachse (M) und am anderen Ende mit einem Kontaktelement (20) versehen ist, eine Positionssteuereinrichtung (31), die den Fühlerschaft (13) auf der Nullachse (M) hält, ein Paar elektrischer Kontaktpunkte (54A, 54B), die auf dem Hauptkörper (1) in Bewegungsrichtung des Kontaktelements (20) des Fühlerschafts (13) unter Zwischenlage des Kontaktelements (20) zwischen denselben vorgesehen sind, und durch eine Abtasteinrichtung (61) zur Abtastung der elektrischen Leitung zwischen einem der elektrischen Kontaktpunkte (54A, 54B) und dem Kontakt-

element (20), wobei, wenn ein Anlagepunkt (18A, 18B) des Meßelements (18), das in Anlageberührung mit einem zu vermessenden Werkstück (W) ist, mit der Nullachse (M) fluchtet, das Kontaktelement (20) in Berührung mit einem der elektrischen Kontaktpunkte (54A, 54B) kommt.

2. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glei-

-^Q chung d_? = l^/l..·«!,. erfüllt ist, wobei mit 1.. ein Abstand von einem Drehpunkt (12) des Fühlerschafts (13) zu der Mitte des Meßelements (18), mit I₂ ein Abstand von dem Drehpunkt (12) des FühlerSchafts (13) zu der Mitte des Kontaktelements (20) , mit d.. ein Radius des

, c Meßelements (18) und mit d_o ein Zwischenraum zwischen ίο ζ

jedem der elektrischen Kontaktpunkte (54A, 54B) und dem Kontaktelement (20) bezeichnet ist.

3. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 2, da-2Q durch gekennzeichnet, daß das Paar

elektrischer Kontaktpunkte (54A, 54B) an gegenüberliegenden Seiten eines Distanzelements (53) gehalten ist, das auf dem Hauptkörper (1) derart vorgesehen ist, daß sie einen Abstand voneinander haben, der die 2g Gleichung erfüllt.

4. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Paar elektrischer Kontaktpunkte (54A, 54B) in Bewegungs-

„Q richtung des Kontaktelements (20) bewegbar ist und in Richtung auf das Distanzelement (53) vorbelastet ist.

5. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß die Positionssteuereinrichtung (31) ein Eingriffsstück (32), das

Τ,-

senkrecht zum Fühlerschaft (13) angeordnet ist, ein Vorbelastungselement (33), das auf dem Hauptkörper (1) derart vorgesehen ist, daß es längs der Nullachse (M) bec wegbar ist, und eine Feder (34) aufweist, die das Vorbelastungselement (33) in Richtung auf das Eingriffsstück (32) vorbelastet.

6. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 2, da-

durch gekennzeichnet, daß die Positionssteuereinrichtung (31) ein Eingriffsstück (32), das senkrecht zum Fühlerschaft (13) angeordnet ist, ein Vorbelastungselement (33), das auf dem Hauptkörper (1) derart vorgesehen ist, daß es längs der Nullachse (M) bewegbar ist, und eine Feder (34) aufweist, die das Vorbelastungselement (33) in Richtung auf das Eingriffsstück (32) vorbelastet.

7. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 3, da-

_on durch gekennzeichnet, daß die Positionssteuereinrichtung (31) ein Eingriffsstück (32), das senkrecht zum Fühlerschaft (13) angeordnet ist, ein ■ Vorbelastungselement (33), das auf dem Hauptkörper (1) derart vorgesehen ist, daß es längs der Nullachse (M) bewegbar ist, und eine Feder (34) aufweist, die das Vorbelastungselement (33) in Richtung auf das Eingriffsstück (32) vorbelastet.

8. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 4, da-

_or. durch gekennze ichnet, daß die Positionssteuereinrichtung (31) ein Eingriffsstück (32), das senkrecht zum Fühlerschaft (13) angeordnet ist, ein Vorbelastungselement (33), das auf dem Hauptkörper (1) derart vorgesehen ist, daß es längs der Nullachse (M)

„p. bewegbar ist, und eine Feder (34) aufweist, die das Vorbelastungselement (33) in Richtung auf das Eingriffsstück (32) vorbelastet.

9. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13), abgesehen von den beiden'Endabschnitten des Fühlerschafts (13), die das Meßelement (18) und das Kontaktelement (20) jeweils aufweisen, wenigstens der dem Meßelement (18) zugeordnete Endabschnitt lösbar in einem Teil des Fühlerschafts (13) anbringbar ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

10. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13), abgesehen von den beiden Endabschnitten des Fühlerschafts (13), die das Meßelement (18) und das Kontakt- !5 element (20) jeweils aufweisen, wenigstens der dem Meßelement (18) zugeordnete Endabschnitt lösbar in einem Teil des Fühlerschafts (13) anbringbar ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

11- Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13), abgesehen von den beiden Endabschnitten des Fühlerschafts (13), die das Meßelement (18) und das Kontaktelement (20) jeweils aufweisen, wenigstens der dem Meßelement (18) zugeordnete Endabschnitt lösbar in einem Teil des Fühlerschafts (13) anbringbar ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

12. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 4, dagO durch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13), abgesehen von den beiden Endabschnitten des Fühlerschafts (13), die das Meßelement (18) und das Kontaktelement (20) jeweils aufweisen, wenigstens der dem Meßelement (18) zugeordnete Endabschnitt lösbar in gg einem Teil des Fühlerschafts (13) anbringbar ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

13. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 5, dadurch ge kenn ζ e i chne t, daß beim Fühlerschaft (13), abgesehen von den beiden Endabschnitten des Fühlerschafts (13), die das Meßelement (18) und das Kontaktelement (20) jeweils aufweisen, wenigstens der dem Meßelement (18) zugeordnete Endabschnitt lösbar in einem Teil des Fühlerschafts (13) anbringbar ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

14. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13) der das Meßelement (18) enthaltende Teil lagemäßig verstellbar fest mit einem Teil des Fühler-

jc Schafts (13) verbunden ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

15. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fühler-

2Q schaft (13) der das Meßelement (18) enthaltende Teil lagemäßig verstellbar fest mit einem Teil des Fühlerschafts (13) verbunden ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

16. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13) der das Meßelement (18) enthaltende Teil lagemäßig verstellbar fest mit einem Teil des Fühlerschafts (13) verbunden ist, der drehbeweglich auf dem

OQ Hauptkörper (1) gelagert ist.

17. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13) der das Meßelement (18) enthaltende Teil oc lagemäßig verstellbar fest mit einem Teil des Fühlerschafts (13) verbunden ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

1.8. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13) der das Meßelement (18) enthaltende Teil lagemäßig verstellbar fest mit einem Teil des Fühlerschafts (13) verbunden ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.

19. Zweirichtungs-Berührungssensor nach Anspruch 9, da- YQ durch gekennzeichnet, daß beim Fühlerschaft (13) der das Meßelement (18) enthaltende Teil lagemäßig verstellbar fest mit einem Teil des Fühlerschafts (13) verbunden ist, der drehbeweglich auf dem Hauptkörper (1) gelagert ist.