DE3444956C2 - - Google Patents
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- DE3444956C2 DE3444956C2 DE19843444956 DE3444956A DE3444956C2 DE 3444956 C2 DE3444956 C2 DE 3444956C2 DE 19843444956 DE19843444956 DE 19843444956 DE 3444956 A DE3444956 A DE 3444956A DE 3444956 C2 DE3444956 C2 DE 3444956C2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
- G01B3/002—Details
- G01B3/008—Arrangements for controlling the measuring force
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Bekannt sind Meßtaster, bei denen mittels eines umlaufenden
Zugmittels, in das ein vorgespanntes federndes Mittel einge
setzt ist, ein Maßstab (DE-GM 78 35 649) oder eine Ableseein
heit (DE-PS 26 05 020) bewegt werden, so daß beim Antasten
des Prüflings das relativ kurze vorgespannte federnde Mittel
nur wenig in seiner Vorspannung verändert wird, wodurch re
lativ kleine Meßkraftanstiege erzielt werden. Ebenso kleine
Meßkraftanstiege können realisiert werden, indem man einen
von Hand frei beweglichen Meßbolzen nur in der Höhe der Meß
stelle mit einem relativ kurzem federnden Mittel beaufschlagt,
welches sich gegen ein an der Meßstelle festgelegtes Teil, das
sonst mit dem Meßbolzen freibeweglich ist, abstützt (DE-OS
30 45 355).
Sind z. B. bei einer Meßschraube größere Meßkräfte zum Fest
klemmen des Prüflings erwünscht, kann das federnde Mittel
durch eine Ratsche ergänzt werden (DE-OS 3 13 673).
Aus der DE-OS 31 37 682 ist ein Tastmeßgerät bekannt, bei dem
die Meßkraftfeder, die einerseits am Tastbolzen festgemacht
ist, an einem Hebel angreift, der an seinem einen Ende im
Gehäuse kippbar gelagert ist und mit seinem anderen Ende un
ter eine Gleitfläche an Tastbolzen greift, wobei die Feder
zwischen den beiden Enden des Hebels angelenkt ist, so daß
nur ein bestimmter Teil der Kraft der vorgespannten Feder als
Meßkraft am Tastbolzen wirksam wird. Bei einer Verschiebung
des Tastbolzens in seine obere Stellung wird die Meßkraftfe
der nur geringfügig gedehnt, da ihr einer Angriffspunkt am
Hebel sich mit dem Tastbolzen mit bewegt. Diese Lösung ist
vorteilhaft nur bis 20 mm Meßweg anwendbar, da sonst wegen
des langen Hebels die Baugröße unvertretbar zunimmt.
Die Erfindung ermöglicht den Aufbau eines Meßtasters für lan
ge Meßwege, der einfach und klein gebaut ist und mit konstan
ter Meßkraft arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßtaster mit
nur wenigen Einzelteilen für die Meßkrafterzeugung, und ohne
Meßkraftanstieg am Tastbolzen, zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die im Kennzeichen des
Anspruches 1 genannten Maßnahmen gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Meß
tasters ergibt sich aus den Maßnahmen im Kennzeichen der Un
teransprüche.
Ist der Tastbolzen mit Maßstabkörper maximal aus dem Meßta
ster hinausgeschoben, dann befindet sich der Teil der Rolle
mit dem veränderlichen Radius mit der Stelle die dem Radius
des anderen Teils der Rolle entspricht, in horizontaler Po
sition, so daß die beiden Zugmittel an den Enden eines
gleichschenkligen Hebels angreifen, wodurch die Kraft der
vorgespannten Zugfeder im Verhältnis 1 : 1 als Meßkraft auf den Maßstab
körper übertragen wird. Durch eine Bewegung des Maßstabkör
pers in den Meßtaster hinein wird über das am Maßstabkörper
befestigte Zugmittel die Rolle im Uhrzeigersinn gedreht. Da
bei wickelt sich das mit der Zugfeder verbundene Zugmittel
auf den Teil der Rolle, dessen Radius sich nach einer drei
viertel Umdrehung auf einen minimalen Wert verringert. Der
Umfang des anderen Teils der Rolle ist so bemessen, daß die
Rolle während des gesamten Meßweges, z. B. 60 mm, eine drei
viertel Umdrehung macht. Die Zugfeder wird so weit gedehnt,
wie sich das an ihr befestigte Zugmittel während einer drei
viertel Umdrehung auf die Rolle wickelt. Die Kraft der Zug
feder steigt durch die Drehung an. Der Radius der Rolle ver
ringert sich entsprechend diesem Kraftanstieg, d. h. der He
belarm, an dem die Zugfeder nun stärker zieht, ist entspre
chend kürzer, so daß auf das Zugmittel am Maßstabkörper an
jeder Stelle des Meßweges die gleiche Kraft wirkt.
Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung näher erläutert
werden. Es zeigt
Fig. 1 Längsschnitt durch den Meßtaster,
Fig. 2 Schnitt A-A in Fig. 1.
Am Grundkörper 1 ist der Maßstabkörper 2, an dem der Tastbolzen
3 fluchtend angebracht ist, in einer Wälzführung präzise gera
degeführt. Die Wälzführung besteht aus einer am Grundkörper 1,
im wesentlichen parallel zu einem Spannschaft 7, fest angeord
neten Führungsleiste 4 und einer einstellbaren Führungsleiste
5, die mittels in einer fest am Grundkörper 1 angebrachten
Zustelleiste 6 gehaltenen Stellelementen 8 genau parallel
zum Maßstabkörper 2 am Grundkörper 1 angeordnet wird, so daß
die Wälzführung mit ausreichend kleinem Spiel einstellbar ist.
Die Führungsleisten 4, 5 und der Maßstabkörper 2 enthalten
Längsnuten in denen die Wälzkörper 9, die durch den Käfig 10
gegeneinander gehalten werden, abrollen.
Mittels Spannschaft 7 kann der Meßtaster in einem Meßständer
eingespannt werden.
Am oberen Ende des Maßstabkörpers 2 ist ein Zugmittel 11
festgemacht, dessen anderes Ende fest und aufwickelbar mit ei
ner, am Grundkörper 1 drehbar gelagerten Rolle 13 verbunden
ist. Der Umfang der Rolle 13, deren Radius am ganzen Umfang kon
stant bleibt, ist so bemessen, daß sie während des gesamten
Meßweges, z. B. 100 mm, eine dreiviertel Umdrehung macht.
Die Rolle 13 weist einen Teil 13′ auf, dessen Radius sich aus
gehend vom Radius der Rolle 13 nach einer dreiviertel Umdreh
ung auf einen minimalen Wert verringert. Am Teil 13′ ist ein
Zugmittel 12 fest und aufwickelbar angebracht, dessen anderes
Ende mit einer Zugfeder 14 verbunden ist, die andererseits an
einem gegenüber dem Grundkörper 1 verstellbaren Befestigungs
element 16 eingehängt ist. Das Befestigungselement 16 ist mit
tels eines arretierbaren Befestigungselements 17, z. B. in drei
Stufen, verstellbar. Auf diese Weise kann die Vorspannung der
Zugfeder 14, z. B. für drei verschiedene Meßpositionen, vari
iert werden. Untere Position kleine Vorspannung, Meßkraft 1,5 N,
für Tastbolzenbewegung nach unten. Mittlere Position für Tast
bolzen in waagerechter Lage des Meßtasters und obere Position
für eine Tastbolzenbewegung nach oben, wenn Meßtaster über
Kopf benutzt wird.
Die o. g. Meßkraft wird in der in Fig. 1 gezeigten Stellung,
Tastbolzen mit Maßstabkörper ganz unten, erreicht. Dabei wir
ken die Zugmittel 11, 12 an der Rolle 13, 13′ an den Enden
eines gleichschenkligen Hebels, wodurch die Kraft der Zug
feder 14 1 zu 1 als Meßkraft auf den Maßstabkörper 2 über
tragen wird.
Durch eine Veränderung des Radius der Rolle 13, z. B. durch
die Aufteilung der Rolle 13 in vier radial verstellbare Seg
mente (nicht dargestellt), besteht eine weitere Möglichkeit
der Variation der Meßkraft.
Bei einer Bewegung des Maßstabkörpers 2 in den Meßtaster
hinein wird über das Zugmittel 11 die Rolle 13 im Uhrzeiger
sinn um eine dreiviertel Umdrehung gedreht. Gleichzeitig
wird das Zugmittel 12 auf die Rolle 13′ aufgewickelt und die
Zugfeder 9 um die Aufwickellänge des Zugmittels 12 gedehnt.
Der Radius der Rolle 13′ verringert sich proportional der
Zunahme der Kraft der Zugfeder 14, so daß entlang des gesam
ten Meßweges das anfangs eingeleitete Moment, Kraft der Fe
der 14 mal Hebelarm 18 immer konstant ist, bis zu der größten
Kraft der Feder 14, nach einer dreiviertel Umdrehung der Rol
le 13, 13′ , mal Hebelarm 19.
In den Maßstabkörper 2 ist genau in der Führungsebene des
Maßstabkörpers 2 ein Glasmaßstab 21 eingesetzt, der im Durch
lichtverfahren von einer fotoelektrischen Ableseeinheit 20
abgetastet wird. Die Signale der Ableseeinheit 20 werden von
einem batteriegespeisten Spezialschaltkreis verarbeitet und
in einer LCD-Anzeige digital angezeigt. Alle elektrischen und
elektronischen Baugruppen sind im Gehäuse 22 untergebracht
(teilweise nicht dargestellt).
Im Schnitt in Fig. 2 ist die Anordnung der Rolle 13, 13′
auf einer gemeinsamen Achse 15 und die Anordnung der foto
elektrischen Bauelemente zu sehen.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, ein Präzisions
längenmeßgerät für lange Meßwege mit einem Minimum an Bau
elementen zur Meßkrafterzeugung aufzubauen, wobei an den meß
kraftübertragenden Bauelementen nur wenig Reibung auftritt.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht in der entlang
des gesamten Meßweges sehr genau konstanten und einstellbaren
Meßkraft, zu deren Realisierung nicht über die Mindestbaugrö
ße eines Meßtasters hinausgegangen werden mußte, und daß der
Meßtaster völlig netzunabhängig arbeitet.
Claims (3)
1. Meßtaster, insbesondere für lange Wege, bestehend aus ei
nem, an einem Grundkörper präzise gerade geführten Maßstabkör
per, an dem fluchtend ein Tastbolzen angekoppelt ist, der mit
Kraftübertragungselementen zur Erzeugung der Meßkraft zusammen
wirkt,
dadurch gekennzeichnet, daß
am Grundkörper (1) eine Rolle (13) drehbar gelagert ist, auf
die zwei Zugmittel (11, 12) aufwickelbar sind, daß der Auf
wickelradius für das eine Zugmittel am gesamten Umfang kon
stant ist und der Aufwickelradius für das andere Zugmittel
sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert und das eine
Zugmittel mit dem oberen Ende des Maßstabkörpers (2) verbunden
ist und das andere Zugmittel über eine vorgespannte Zugfeder
(14) verstellbar am Grundkörper (1) angelenkt ist.
2. Meßtaster nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rolle (13) aus einem Teil (13) mit konstantem Radius und
einem Teil (13′) mit einem Radius, der sich in Abhängigkeit
vom Drehwinkel verändert, besteht, die auf einer gemeinsamen
Achse (15) zusammengefügt sind.
3. Meßtaster nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Radius des radiusveränderlichen Teils (13′) der Rolle
(13) an einer Stelle dem Radius des anderen Teils (13) der
Rolle (13) entspricht und nach einer dreiviertel Umdrehung
seinen kleinsten Wert aufweist.
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1984
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