DE3444364C2 - - Google Patents

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DE3444364C2 DE3444364A DE3444364A DE3444364C2 DE 3444364 C2 DE3444364 C2 DE 3444364C2 DE 3444364 A DE3444364 A DE 3444364A DE 3444364 A DE3444364 A DE 3444364A DE 3444364 C2 DE3444364 C2 DE 3444364C2
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    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/002Constructional details of contacts for gauges actuating one or more contacts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors

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Description

In automatischen Bearbeitungszentren und Koordinaten­ meßsystemen benötigt man genau arbeitende Vorrichtungen zur Lokalisierung der Flächen von Werkstücken. Eine Mög­ lichkeit entsprechender Messungen besteht darin, eine sogenannte Berührungssonde zu verwenden, in der eine Tastspitze in eine Position gebracht wird, wo sie die festzustellende Fläche berührt, so daß dadurch eine Be­ wegung aus ihrer Ruhelage heraus hervorgerufen wird. Die Tastsonde enthält zwei Träger, von denen einer fest und der andere beweglich angeordnet und mit der Tastspitze verbunden ist. Jeder Träger ist mit einem oder mehreren elektrisch leitfähigen Kontaktelementen versehen, die auf ihm befestigt sind und entsprechenden Kontaktelemen­ ten an dem anderen Träger gegenüberstehen. Wenn die Tast­ spitze aus ihrer Ruhelage herausbewegt wird, so ändern sich die elektrischen Eigenschaften zwischen einander gegenüberstehenden Kontaktelementen. Diese Änderung der elektrischen Eigenschaften wird typisch durch das Öffnen der Kontakte bewirkt, und die damit verbundene Änderung des elektrischen Widerstandes wird in einer elektrischen Schaltung ausgewertet, die ein Signal an die Maschinen­ steuerung übermittelt. Das Signal der Tastsonde wird bei der Bestimmung der Lage der X-, Y- und Z-Achse des Ti­ sches oder der Maschinenspindel genutzt, um die Position der überprüften Werkstückfläche zu berechnen.
In bisherigen Tastsonden werden Kugelkontakte verwendet, die auf einem beweglichen Träger in Form einer mit der Tastspitze verbundenen schwenkbaren Platte befestigt sind. Diese Kugelkontakte stehen einem zweiten Kontaktsatz ge­ genüber, der flache Kontaktflächen hat. Diese Kontakte sind an einem festen Träger befestigt. Andere Tastsonden verwenden erste Kontakte in Form radial stehender Stifte, die durch zwei konvergierende kugelige Flächen einge­ schlossen werden, welche durch feststehende Kugellager gebildet sind. In diesem Zusammenhang wird auf die US- Patente 41 53 998, 42 88 925, 41 38 823 und 43 97 093 hingewiesen.
Der Nutzen von Tastsonden der beschriebenen Art hängt von ihrem Vermögen ab, genaue und wiederholbare Messun­ gen durchzuführen. Oft ist eine Sonde erwünscht, die wiederholbare Messungen innerhalb eines Bereichs von 1 Mikron oder weniger durchführt. Wenn die Sonde mehrere Messungen auf ein und derselben Werkstückfläche durch­ führt, soll also die berechnete Werkstückposition nicht mehr als ca. 1 Mikron Abweichung zwischen den Messungen aufweisen.
Bei Sonden dieser Art ist es erforderlich, die Kontakte gegenüber anderen elektrisch leitfähigen Elementen zu isolieren. Es wurden unterschiedliche Isolationsverfahren angewendet, von denen einige auch in den vorstehend ge­ nannten Druckschriften erläutert sind. Beispielsweise verwendet das US-Patent 41 38 823 Komponenten aus einem synthetischen Harz, an denen die Kontakte befestigt sind. Um jedoch die Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit zu erfüllen, die an eine kommerziell einsatzfähige Sonde zu stellen sind, werden bei den meisten handelsüblichen Sonden Metallkörper als Träger für die Kontaktelemente verwendet. Diese Metallkörper haben zwar eine gute Biege­ festigkeit, sie verursachen jedoch Probleme der elek­ trischen Isolierung der Kontaktelemente infolge ihrer eigenen elektrischen Leitfähigkeit. Allgemein wird elo­ xiertes Aluminium für die Träger verwendet (die eloxier­ te Schicht ist nichtleitend), und die Kontakte werden mit einem Epoxyharz an der eloxierten Fläche befestigt. Nachteiligerweise ist aber diese Fläche empfindlich gegen Kratzer oder Eindringen des Epoxymaterials, wodurch sich ihre Isolationseigenschaften verschlechtern und eine ungenaue Sondenfunktion die Folge ist.
Dem Fachmann ist geläufig, daß die Herstellung und die Montage von Tastsonden dieser Art mit Schwierigkeiten verbunden sein kann. Die Kontaktelemente müssen elek­ trisch beschaltet werden, und bei relativ kleinen kon­ struktiven Ausführungen der Tastsonde kann dies zu Proble­ men führen, die nicht leicht vermeidbar sind. Die gesamte Tastsonde muß so konstruiert sein, daß sie stabil ist und auch über längere Zeiträume betrieben werden kann, wobei gleichzeitig die Genauigkeit der durchgeführten Messungen nicht beeinträchtigt werden darf. Somit besteht ein Bedürfnis für eine Sondenkonstruktion, die leichter hergestellt werden kann und dabei doch die hohen Funktions­ und Genauigkeitsanforderungen erfüllt.
Eine Tastsonde gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 ist aus der DE-OS 27 43 665 bekannt. Bei die­ ser sind an einer Schwenkplatte kugelförmige Kontakt­ elemente angeordnet, die dazu dienen, einen auf einem mit Leiterbahnen versehenen Träger ausgebildeten Strom­ kreis zu schließen oder zu öffnen. Beim Schließen des Stromkreises überbrückt das kugelförmige Kontaktelement zwei in Reihe geschaltete Leiterbahnabschnitte. Nach­ teilig ist hierbei, daß zur Herstellung der leitenden Verbindung zwischen den beiden Leiterbahnabschnitten der Strom über zwei Kontaktstellen fließen muß, wodurch infolge des an den Kontaktstellen jeweils wirkenden Übergangswiderstandes der Gesamtwiderstand im Strom­ kreis groß wird. Ferner ist die Schaltgenauigkeit der Tastsonde verringert, da sich der durch zwei Kontakt­ stellen definierte Schaltpunkt bereits bei kleinen Ab­ weichungen von der richtigen Lage der Schwenkplatte zum Träger verändert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Tastsonde anzugeben, die unter Beibehaltung vorgegebener Schalteigenschaften mit einer verringerten Zahl von Kontaktstellen auskommt und zusätzlich eine hohe Wiederholungsgenauigkeit hat.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß zum Schließen des Stromkreises, wodurch ein Schaltsignal erzeugt wird, die Kontaktgabe über eine geringere Zahl von Kon­ taktstellen erfolgt als beim Stand der Technik, ohne daß sich die Schalteigenschaften der Tastsonde ver­ schlechtern. Durch die verrringerte Zahl der Kontakt­ stellen ist auch die Summe der Übergangswiderstände, die bei der Kontaktgabe an den Kontaktstellen zwangs­ läufig entstehen, im geschlossenen Stromkreis kleiner als beim Stand der Technik. Das bedeutet auch, daß die neue Tastsonde unempfindlich auf eine Oxidation oder Verschmutzung der Kontaktelemente reagiert. Die Redu­ zierung der Kontaktstellen bei der Kontaktgabe zwischen den Kontaktelementen der Schwenkplatte und dem Träger auf nur eine Kontaktstelle bewirkt zusätzlich, daß La­ geverschiebungen zwischen den Kontaktelementen keinen Einfluß auf den Schaltpunkt haben. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Schalt­ verhaltens der Tastsonde erreicht.
Bei einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung sind die Träger für die Kontaktelemente aus einem elektrisch nichtleitenden Material mit hoher Biegefe­ stigkeit hergestellt. Vorzugsweise bestehen sie aus einem solchen faserverstärkten Kunststoff, bei dem der Faseranteil im Bereich von 7,5 bis 40 Volumenprozent liegt. Die hohe Biegefestigkeit solcher Kunststoff­ träger verleiht der Tastsonde eine ausgezeichnete Leistung, wobei gleichzeitig die Konstruktion ins­ besondere hinsichtlich der Isolation der Kontakt­ telemente wesentlich vereinfacht wird.
Die Erfindung wirkt sich auf die gesamte Konstruktion der Tastsonde vorteilhaft aus. Einer der Träger für die Kontaktsätze hat die Form einer Schwenkplatte, in die die Kontaktelemente des ersten Kontaktsatzes eingesetzt sind. Der zweite Träger hat die Form eines Einsatzes, der an einer starren Metallplatte der Tastsonde gehal­ ten ist. Ein zweiter Satz von Kontaktelementen ist auf dem zweiten Träger angeordnet und steht dem ersten Kon­ taktsatz gegenüber, wenn sich die Tastspitze in ihrer Ruhelage befindet, und die Öffnung eines Kontakts kann durch eine geeignete Schaltung ausgewertet werden. Die elek­ trische Beschaltung der Schaltervorrichtung erfolgt ein­ fach, jedoch zuverlässig. Eine erste elektrische Verbin­ dung erfolgt zwischen der Auswerteschaltung und einem der Kontaktelemente auf der schwenkbaren Platte. Eines der Kontaktelemente des zweiten Kontaktsatzes ist elek­ trisch mit der metallischen Platte verbunden, die über das Sondengehäuse auf Massepotential liegt, wodurch die elektrische Verbindung mit der Auswerteschaltung herge­ stellt wird, welche gleichfalls über das Sondengehäuse mit Masse verbunden ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise Draufsicht auf eine Tastsonde,
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Schaltervorrichtung der Tastsonde,
Fig. 3 eine vereinfachte Seitenansicht der zusammen­ gebauten Schaltervorrichtung in Blickrichtung bezüglich Fig. 2 von links nach rechts,
Fig. 4 den Schnitt 4-4 nach Fig. 3 und
Fig. 5 einen vereinfachten Querschnitt einer anderen möglichen Konstruktion zur Verbindung der Schaltervorrichtung mit einem Sondengehäuse.
In Fig. 1 ist eine Tastsonde 10 dargestellt, deren Gehäu­ se 12 in Schlitze eines Drehzentrums, beispielsweise einer Drehbank, eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist auf ein solches Sondengehäuse jedoch nicht beschränkt und kann beispielsweise auch dann angewendet werden, wenn die Tastsonde in die Spindel eines Bearbeitungszentrums einzusetzen ist. In einem solchen Fall kann das Sonden­ gehäuse eine andere Form haben und ist dann mit einem Adapter zum Einsatz in die Spindel versehen. Die Erfin­ dung bezieht sich insbesondere auf die Schaltervorrich­ tung 14 der Tastsonde 10. Diese wird manchmal auch als Sondenkopf bezeichnet und kann in einigen Fällen auch als separate Einheit aufgebaut sein, die an verschiedenen Sondengehäusen befestigt werden kann, wie es noch im Zu­ sammenhang mit Fig. 5 erläutert wird.
Die Tastsonde 10 hat eine Tastspitze 16, die mit einem Objekt in Berührung zu bringen ist, beispielsweise mit einer Werkstückfläche. Wenn die Tastspitze 16 berührt wird, so wird sie aus ihrer Ruhelage bewegt, wodurch sich eine Änderung der elektrischen Eigenschaften der Schal­ tervorrichtung 14 ergibt. Dies wird im folgenden noch eingehender beschrieben. Diese Änderung der elektrischen Eigenschaften wird in einer geeigneten elektronischen Schaltung 18 ausgewertet, die in dem Sondengehäuse ange­ ordnet ist. Die Schaltung 18 ist mit einer Stromquelle verbunden, die durch eine Batterie 20 gebildet ist. Bei Feststellung eines Tastspitzenkontaktes gibt die Schal­ tung 18 ein Signal an die Maschinensteuerung (nicht dar­ gestellt) ab, wodurch angezeigt wird, daß die Tastspitze 16 die zu prüfende Werkstückfläche berührt hat. Das Signal kann in verschiedenster Weise übertragen werden. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren besteht darin, mit­ tels einer Leuchtdiode 22 ein Infrarotsignal zu erzeugen und es an einen fernen Empfänger zu übertragen. Geeignete Übertragungsmöglichkeiten sind in den US-Patenten 43 28 623 und 44 01 945 sowie in den DE-Patentanmeldungen P 34 22 102.6 und P 32 13 313.8 erläutert. Andere Über­ tragungsprinzipien können jedoch gleichfalls eingesetzt werden.
Im folgenden wird die Konstruktion der Schaltervorrich­ tung 14 erläutert. Sie enthält Kontaktträger 24 und 26 aus einem elektrisch nichtleitenden Material hoher Bie­ gefestigkeit. Der Kontaktträger 24 ist mit der Tastspit­ ze 16 verbunden und gemeinsam mit ihr bewegbar. Der Kon­ taktträger 26 ist fest angeordnet. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel hat der Kontaktträger 24 die Form einer dreieckigen Schwenkplatte mit drei gleichmäßig zueinan­ der beabstandeten Kontakten in Form von Kugelstiften 28, 30 und 32, die an dem Kontaktträger 24 in noch zu beschrei­ bender Weise befestigt sind. Diesem ersten Kontaktsatz steht ein zweiter Kontaktsatz gegenüber, dessen Kontakte die Form von Scheiben 34, 36, 38 haben, welche am Kon­ taktträger 26 befestigt sind.
Befindet sich die Tastspitze 16 in ihrer Ruhelage, so werden die Kugelkontakte 28 bis 30 gegen die jeweilige Scheibe 34 bis 38 gedrückt. Jedes dieser drei Kugel- Scheiben-Paare bildet einen elektrischen Schalter, und diese drei Schalter sind in noch zu beschreibender Weise elektrisch miteinander in Reihe geschaltet. Die Kontakte werden mit einer Blattfeder 40 aufeinander ausgerichtet gehalten. Diese Blattfeder 40 hat eine Lasche 42, die mit dem beweglichen Kontaktträger 24 über einen Halte­ block 44 und Schrauben 46 und 48 verbunden ist. Der Um­ fang der Blattfeder 40 ist zwischen dem Gehäuse 12 und einer metallenen Trägerplatte 50 gehalten. Die Schalter­ vorrichtung 14 wird gegen schädliche Umwelteinflüsse durch eine Membran 52 und einen O-Ring 54 geschützt, wel­ che durch eine Außenplatte 56 festgehalten sind. Die Außenplatte 56 ist an der Trägerplatte 50 mit Schrauben 58 befestigt. Die Trägerplatte 50 ist in ähnlicher Weise mit dem Sondengehäuse 12 durch Schrauben 60 verbunden.
Wenn die Tastspitze 16 ein Objekt berührt, so wird sie aus ihrer Ruhelage herausbewegt, wodurch der schwenkbare Kontaktträger 24 gekippt wird und mindestens einer der Kugelkontakte 28 bis 32 von seinem Scheibenkontakt 34 bis 38 abgehoben wird. Dadurch wird einer der Kugel- Scheiben-Schalter geöffnet, und dies wird durch die Schaltung 18 ausgewertet, welche ein entsprechendes Signal über die Leuchtdiode 22 abgibt.
Sondenkonstruktionen dieser allgemeinen Art müssen eine elektrische Isolation der Kontaktelemente gegenüber an­ deren elektrisch leitfähigen Sondenbestandteilen ent­ halten. Außerdem müssen die Kontaktträger eine sehr hohe Biegefestigkeit bei minimaler Nachgiebigkeit aufweisen, um den vorgegebenen Sondenfunktionen gerecht zu werden. Die Kontaktträger sollen eine Biegefestigkeit aufweisen, die vorzugsweise über 120 Newton/mm2 liegt. Es wurde festgestellt, daß durch Verwendung eines faserverstärk­ ten Kunststoffs für die Kontaktträger 24 und 26 diese beiden Anforderungen erfüllt werden können.
Die Kontaktträger 24 und 26 sind im dargestellten Aus­ führungsbeispiel Spritzgußteile aus glasfaserverstärk­ tem Kunstharz. Das Verhältnis von Fasermaterial zu Kunst­ harz sollte so hoch sein, daß die geforderte Biegefestig­ keit erreicht wird, jedoch nicht so hoch, daß die Kon­ taktträger brüchig werden oder Probleme beim Spritzen entstehen. Der Glasfaseranteil sollte 7,5 bis 40 Volumen­ prozent betragen, wobei vorzugsweise ein Glasfaseranteil von ca. 30 Volumenprozent anzustreben ist.
Verschiedene Kunstharze können für die Kontaktträger ver­ wendet werden, jedoch hat sich Polybutylenterephthalat (PBT) als ausgezeichnetes Material erwiesen.
Besondere Beachtung muß der Befestigungsweise der Kon­ taktelemente sowie deren Beschaltung gegeben werden. Die Kontakte 28 bis 32 bestehen aus Wolframkarbidkugeln, die mit Beryllium-Kupferschäften 64 verlötet oder verschweißt sind. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Schäfte in Boh­ rungen eingesetzt, die sich in dem Kontaktträger 24 be­ finden. Das Ende des Schaftes 64 ist mit einer Umfangs­ nut 66 versehen. Eine gebogene, elektrisch leitfähige Folie 68 hat an jedem Ende Öffnungen, die in die Nuten 66 der Schäfte der Kontaktelemente 28 bis 30 einrasten und die elektrische Verbindung herstellen. Eine zweite Folie 70 umgibt einen Ansatz 73 auf dem Kontaktträger 24 und ist ähnlich auf das Ende des Schaftes des Kontaktelemen­ tes 32 gedrückt. Die Kontaktelemente werden auf beiden Seiten des Kontaktträgers 24, wie Fig. 4 zeigt, durch elektrisch leitfähiges Epoxymaterial 72 und 74 festge­ halten. Eine Schraubenfeder 67 drückt auf die Folie 70 und erfüllt den doppelten Zweck des Andrucks des Kontakt­ trägers 24 an den festen Kontaktträger 26 und der elek­ trischen Verbindung zwischen der Schaltung 18 im Sonden­ gehäuse 12 und der Schaltervorrichtung 14.
Der feste Kontaktträger 26 hat die Form eines C-Ringes, der in eine Vertiefung 80 eingepaßt ist, welche in der Trägerplatte 50 ausgebildet ist. Die Außenfläche des Kon­ taktträgers 26 ist mit zwei gebogenen Schlitzen 82 und 84 versehen. Der Schlitz 82 ist größer und so ausgebildet, daß er an seinen Enden die beiden Scheibenkontakte 34 und 36 aufnimmt. Eine elektrisch leitfähige Folie 86 liegt im Schlitz 82, und auf ihr sitzen die Scheibenkontakte 34 und 36. Der vertiefte Bereich zwischen den Scheibenkon­ takten 34 und 36 ist mit elektrisch leitfähigem Epoxy­ material ausgefüllt, durch das die Scheibenkontakte an ihrer Stelle gehalten werden.
Eine Folie 88 liegt in dem kleineren Schlitz 84. Ein Ende der Folie 88 hat eine Öffnung 90, die auf Öffnungen 92 und 94 des Kontaktträgers 26 bzw. der Trägerplatte 50 ausgerichtet ist. Ein elektrisch leitfähiger Stift 96 ist durch die Öffnungen 90 bis 94 geführt, und sein Kopf steht in Kontakt mit der Folie 88, während sein Schaft in elektrischem Kontakt mit der Trägerplatte 50 steht. Dies ist deutlich in Fig. 4 zu erkennen. Der Scheiben­ kontakt 38 ist am anderen Ende der Folie 88 angeordnet, und elektrisch leitfähiges Epoxymaterial 98 hält diese Anordnung an ihrer Stelle.
Die vorstehend beschriebene Konstruktion vereinfacht die elektrische Beschaltung der Kugel-Scheiben-Schalter derart, daß sich ein guter elektrischer Aufbau ergibt. Die elektrische Beschaltung wird am besten an Hand der Fig. 1 und 2 erläutert. Der negative Pol der Batterie 20 ist mit dem metallenen Sondengehäuse 12 über eine nor­ male Federklammer 19 verbunden. Der positive Anschluß ist mit der Schaltung 18 verbunden. Die Schaltung 18 im Sondengehäuse 12 ist über eine in Fig. 1 gestrichelt gezeigte Verbindung 21 mit der Schraubenfeder 67 der Schaltervorrichtung 14 verbunden. Das andere Ende der Schraubenfeder 67 berührt die Folie 70, die mit dem Ku­ gelkontakt 32 verbunden ist. Dieser ruht auf dem Schei­ benkontakt 36 und bildet mit diesem einen ersten Schal­ ter. Der Scheibenkontakt 36 ist elektrisch über die Fo­ lie 86 mit dem Scheibenkontakt 34 verbunden. Dieser steht dem Kugelkontakt 28 gegenüber und bildet mit diesem den zweiten Schalter. Der Schaft des Kugelkontaktes 28 ist über die Folie 68 mit dem Schaft des Kugelkontaktes 30 verbunden. Der Kugelkontakt 30 steht dem Scheibenkontakt 38 gegenüber und bildet mit diesem den dritten Schalter. Alle diese Schalter sind elektrisch miteinander in Reihe geschaltet. Der Scheibenkontakt 38 ist mit der metallenen Trägerplatte 50 über die Folie 88 und den Stift 96 ver­ bunden. Da die Trägerplatte 50 aus Metall besteht und physikalisch mit dem metallenen Sondengehäuse 12 verbun­ den ist, bildet sie einen Massekörper, der den elektri­ schen Stromkreis zurück zur Batterie 20 und zur Schal­ tung 18 im Sondengehäuse 12 schließt.
Fig. 5 zeigt eine vorzugsweise Sondenkonstruktion mit einem separaten Kopf 100, der die Schaltervorrichtung enthält. Hierbei werden dieselben Grundkomponenten wie bereits beschrieben verwendet, so daß diese mit denselben Bezugszeichen wie zuvor versehen, jedoch zusätzlich mit einem Strich gekennzeichnet sind. Das Sondengehäuse 12′ besteht aus Metall und enthält die Batterie 20′, die Schaltung 18′ und eine oder mehrere Leuchtdioden 22′ in der dargestellten gegenseitigen Zuordnung. Ein Ende des Sondengehäuses 12′ ist mit einer mit Innengewinde verse­ henen runden Fassung 102 versehen, in der eine elektri­ sche Anschlußvorrichtung 104 angeordnet ist, welche mit der Schaltung 18′ verbunden ist.
Der Kopf 100 besteht aus Metall und hat an einem Ende ein Gewinde, mit dem er in die Fassung 102 eingeschraubt werden kann. Die Anschlußvorrichtung 104 wird dabei mit der Schraubenfeder 67′ verbunden, wodurch die elektrische Verbindung mit den drei Kugel-Scheiben-Schaltern herge­ stellt wird. Die Trägerplatte 50′ ist mit dem metallenen Kopfgehäuse verbunden und schließt den Stromkreis zurück über die Fassung 102 am Sondengehäuse 12′. Durch den se­ paraten Kopf 100 wird es möglich, ein und dieselbe Schal­ tervorrichtung in Verbindung mit unterschiedlichen Son­ dengehäusen zu verwenden, wobei jedes dieser Sondenge­ häuse einem jeweiligen Einsatzzweck in einer Maschine angepaßt sein kann. Beispielsweise paßt das längliche und kreisrunde Batteriegehäuse 12′ der in Fig. 5 gezeig­ ten Sondenkonstruktion in Halter für Bohrstangen, wäh­ rend der rechteckige Querschnitt des Sondengehäuses 12 nach Fig. 1 in erster Linie in Schlitzen von Drehfuttern verwendet werden kann.
Unabhängig von der Art des Sondengehäuses oder der Signalübertragung verleiht die erfindungsgemäße Schal­ tervorrichtung der Tastsonde ausgezeichnete Meßgenauig­ keit bei gleichzeitiger Vereinfachung ihrer Konstruktion.

Claims (13)

1. Tastsonde mit einer beweglichen Tastspitze zur Be­ rührung eines Objekts, mit einer elektronischen Aus­ werteschaltung, die durch Bewegung der Tastspitze bei Objektberührung durch eine mit der Tastspitze betätigbare Schaltervorrichtung schaltbar ist, die eine die Tastspitze lotrecht tragende, unter Druckeinwirkung einer Schraubenfeder stehende, einen ersten, aus Kontaktelementen bestehenden Kontaktsatz tragende Schwenkplatte und einen dieser auf einem Träger gegenüberstehen­ den zweiten Kontaktsatz aus paarweise miteinander verbundenen Kontaktelementen umfaßt, wobei durch Bewegung der Schwenkplatte ein über den zweiten Kontaktsatz verlaufender Stromkreis aus einer Reihenschaltung von Schaltstrecken schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Kunststoff-Schwenkplatte (24) ge­ tragenen Kontaktelemente (28, 30, 32) den Kontakt­ elementen (34, 36, 38) des auf dem Kunststoff- Träger (26) angeordneten zweiten Kontaktsatzes di­ rekt gegenüberstehen, und daß die Kontaktelemente (28, 30, 32; 34, 36, 38) eines jeden Kontaktsatzes paarweise derart miteinander verbunden sind, daß jede Schaltstrecke durch ein Kontaktelement (z.B. 30) des ersten und ein Kontaktelement (38) des zweiten Kontaktsatzes gebildet ist, wobei die Kon­ taktgabe zwischen den Kontaktelementen (28, 30, 32; 34, 36, 38) über nur eine Kontaktstelle er­ folgt.
2. Tastsonde nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkplatte (24) und/oder der Träger (26) aus faserverstärktem, elektrisch nichtleitendem Kunststoff bestehen und daß als Fasermaterial vorzugsweise Glasfasern mit einem Anteil von 7,5 bis 40 Volunenprozent vorge­ sehen sind.
3. Tastsonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als Kunststoff Polybutylenterephthalat vorge­ sehen ist.
4. Tastsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (26) ein in einer feststehenden metallischen Platte (50) ange­ ordneter Einsatz ist.
5. Tastsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kontaktsatz drei Kontaktelemente (28, 30, 32; 34, 36, 38) hat, daß jedes Kontaktelement (28, 30, 32) des ersten Kontaktsatzes einen länglichen, die Schwenkplatte (24) durchdringenden Schaft (64) hat, der an seinem einen Ende in einer kugelförmigen Konfiguration endet und an seinem entgegengesetzten Schaft­ ende eine Nut (66) hat, und daß eine elektrische Verbindung zwischen zwei Kontaktelementen (28, 30) des ersten Kontakt­ satzes über eine Folie (68) verläuft, die mit Preßsitz in der jeweiligen Nut (66) in dem Schaft (64) der beiden Kon­ taktelemente sitzt.
6. Tastsonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das dritte Kontaktelement (32) an seinem Schaft­ ende mit einer weiteren, auf der Schwenkplatte (24) liegenden Folie (70) verbunden ist, an der die Schraubenfeder (67) als elektrische Kontaktfeder anliegt.
7. Tastsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz mindestens einen in einer seiner Flächen ausgebildeten bogenförmigen Schlitz (82) aufweist und daß der zweite Kontaktsatz Schei­ ben (34, 36, 38) umfaßt, von denen zwei in dem Schlitz (82) angeordnet und über eine in dem Schlitz (82) liegende Folie miteinander verbunden sind.
8. Tastsonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß eine dritte Kontaktscheibe (38) des zweiten Kontaktsatzes in einem zweiten in dem Einsatz ausgebildeten Schlitz (90) angeordnet ist, der Mittel zur elektrischen Verbindung der dritten Kontaktscheibe (38) mit der metalli­ schen Platte (50) aufweist.
9. Tastsonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittel zur elektrischen Verbindung eine in dem zweiten Schlitz (90) liegende zweite Folie (88) und einen elektrisch leitfähigen Stift (96) umfassen, der an seinem einen Ende mit der Folie (88) gekoppelt ist und ei­ nen Schaftabschnitt aufweist, der durch den Einsatz hindurch in die metallische Platte (50) ragt.
10. Tastsonde nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste und der zweite Schlitz (82, 90) in dem Einsatz mit einem leitfähigen Epoxyharz gefüllt sind.
11. Tastsonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit ei­ ne elektronische Auswerteschaltung, die Schaltvorrichtung und eine Batterie enthaltenden Sondengehäuse, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sondengehäuse (12) aus Metall be­ steht und den über die Schaltervorrichtung (28, 30, 32; 34, 36, 38), die elektronische Auswerteschaltung (18) und die Batterie (20) ver­ laufenden Stromkreis schließt.
12. Tastsonde nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schaltervorrichtung (24′) in einem separaten Kopf (100) angeordnet ist, der mit dem Sondengehäuse (12′) verschraubt ist.
13. Tastsonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sondengehäuse (12′) eine Anschlußvorrich­ tung (104) enthält, die bei Verschrauben des Kopfes (100) mit einer in diesem angeordneten Kontaktfeder (67′) zur elektrischen Verbindung der Schaltervorrichtung (24′) mit dem Signalgenerator (18′) in Berührung kommt.
DE19843444364 1983-12-05 1984-12-05 Tastsonde Granted DE3444364A1 (de)

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