CH655177A5

CH655177A5 - Messtastvorrichtung.

Info

Publication number: CH655177A5
Application number: CH4494/81A
Authority: CH
Inventors: Aglio Carlo Dall
Original assignee: Finike Italiana Marposs
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1981-07-08
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3125958A1; JPS5750603A; IT1135871B; IT8003477A0; US4393592A; JPH0258562B2; DE3125958C2

Description

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

60 Fig. 1 einen Aufriss einer Messvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein vergrössertes Detail, teilweise im Ausschnitt, der Messvorrichtung der Fig. 1.

65 Die Messvorrichtung 1 der Fign. 1 und 2 umfasst ein Aussengehäuse 2, das aus einem rostfreien Stahlrohr besteht, das auf dem Markt erhältlich ist. Der Querschnitt des Rohres ist praktisch quadratisch.

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Das Aussengehäuse 2 besitzt Wände, von denen drei, nämlich die Wände 3,4 und 5, in den Zeichnungen gezeigt sind, und deren Innenflächen soweit bearbeitet sind, dass sie jeweils zwei und zwei planparallel zueinander liegen.

In dem Gehäuse 2 ist ein Schenkelpaar 6 angeordnet.

Dieses umfasst ein Boden- oder Basiselement 7, das an der Wand 3 mit zwei rohrförmigen Nieten 8 und 9 befestigt ist, sowie ein am Element 7 befestigtes Element 10.

Das Element 7 besteht aus einem gebogenen Federstahlblech und weist einen Zwischenabschnitt 11 auf, der parallel zur Innenfläche der Wand 3 angeordnet ist, einen Endabschnitt 12, der in einer Richtung parallel zum Zwischenabschnitt 11 gebogen ist, sowie einen Abschlusssteg 13.

Der Endabschnitt 12 ist mit dem Zwischenabschnitt 11 durch einen Abschnitt 14 verbunden, der eine ebene Phase 15 aufweist, und einen Drehpunkt 16 einer Drehachse bildet, die senkrecht zur Ebene der Fig. 1 steht. Der Endabschnitt 12 kann begrenzte Drehbewegungen um den Drehpunkt 16 gegenüber dem Zwischenabschnitt 11 ausführen.

Der Abschlusssteg 13 ragt in eine Richtung, die senkrecht zur Richtung des Zwischenabschnittes 11 liegt und bildet eine Seitenöffnung 17, welche einen Teil einer Kabelklemme 18 aufnimmt.

Das Element 10 besteht aus gebogenem Federstahlblech und umfasst einen Zwischenabschnitt 19, der parallel zum Abschnitt 12 liegt und mit diesem verschweisst ist, sowie einen Steg 20. Dieser ist senkrecht zum Abschnitt 19 angeordnet und bildet ein Loch 21, in welches ein Ende 22 eines beweglichen Messschenkels 23 eingeführt ist, der an seinem anderen Ende einen Taster 24 trägt, welcher mit dem zu messenden mechanischen Werkstück in Berührung steht.

Die Nieten 8 und 9 weisen kreisförmige Köpfe 25 und 26 auf, die an der Aussenfläche der Wand 3 anliegen und rohr-förmige Schäfte 27 und 28, die in Löcher 29,30,31 und 32 des Gehäuses 2 sowie in Löcher 33,34 und 35 des Schenkelpaars 6 eingeführt sind. Nach der Vernietung erhalten die Nieten 8 und 9 zweite kreisförmige Köpfe 25' und 26', die zusammen mit den Köpfen 25 und 26 sowie den die Köpfe 25,25' und 26,26' verbindenden Schäften 27 und 28 das Schenkelpaar 6 an der Wand 3 festspannen. Der rohrförmige Schaft 27 passt in das Loch 35 mit einigem Radialspiel, das vorgesehen ist, damit sich der Abschnitt 19 während der Messauslenkungen des Tasters 24 um den Drehpunkt 16 drehen kann. Da jedoch der Abschnitt 19 am Messschenkel 23 befestigt ist, kann er als Teil dieses Messschenkels angesehen werden.

In die Abschnitte der rohrförmigen Schäfte 27 und 28, die aus der Wand 5 herausragen, sind rohrförmige Kappen 36 und 37 eingeführt, welche durch die Löcher 31 und 32 hindurchragen und an der Aussenfläche der Wand 5 anliegen.

Zwischen den kreisförmigen Köpfen 25 und 26 und der Aussenfläche der Wand 3, zwischen den rohrförmigen Kappen 36,37 und der Aussenfläche der Wand 5 und zwischen den Kappen 36 und 37 und den Schäften 27,28 ist ein Epoxyharzkleber verteilt, der eine wirksame Verbindung der zusammenpassenden Teile garantiert und auch das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses 2 durch die Löcher 29,30,31 und 32 verhindert.

Nach der Montage werden die Aussenflächen der kreisförmigen Köpfe 25 und 26 der rohrförmigen Kappen 36 und 37 sowie die Enden der Schäfte 27 und 28 abgeschliffen, so dass sie auf zwei planparallelen Flächen liegen.

Die Nieten 8 und 9 sowie die Kappen 36 und 37 bilden zwei Löcher oder Kanäle, die quer durch das Gehäuse 2 geführt sind, von denen jedoch nur der Kanal 38 in Fig. 1 gezeigt ist, die ein Aufspannen der Messvorrichtung an einen äusseren nicht gezeigten Träger mit Hilfe einer ebenfalls nicht gezeigten Spannvorrichtung ermöglichen.

Ein erstes Ende 40 einer Schraubenfeder 39, welche eine zu den Abschnitten 11 und 19 senkrecht stehende geometrische Achse darstellt, liegt am Teil 19 an, und das andere Ende 41 wirkt mit Justiermitteln 42 zusammen, mit welchen die Auflagekraft verstellt werden kann, die durch die Feder 39 am Ele-5 ment 10 und damit auch am Schenkel 23 aufgebracht wird, der mit diesem Element 10 verbunden ist. Der Abschnitt 19 weist einen herausragenden zylinderförmigen Teil 43 auf, dessen Mantellinien parallel zur Achse der Feder 39 verlaufen, wobei das Federende 40 und ein Loch 44, das koaxial io zur Feder 39 angeordnet ist, quer positioniert sind. Der herausragende zylinderförmige Teil 43 ist mit dem Element 10 einstückig ausgeformt, da er mit diesen in einem Vorfräsgang erzeugt wird.

Die Aussenwand 5 weist eine sich mit dem Loch 44 dek-ls kende Gewindebohrung 46 auf, in welcher eine Schraube 47 verschraubt ist.

Die Justiermittel besitzen ein bewegliches Element, das aus einer Kappe 48 mit einem zylinderförmigen Abschnitt 49 besteht, dessen Mantellinien parallel zur Achse der Feder 39 20 verlaufen, und mit einem Flansch 50. Der Flansch 50 besitzt eine seitliche Planfläche 51, die an einer Seitenfläche einer in Parallelepipedform ausgeführten Stütze 52 anliegt. Die Stütze ist am Zwischenabschnitt 11 in einer nicht gezeigten Weise befestigt.

25 Das Ende 41 der Feder 39 liegt an einer ebenen Fläche 53 des Flansches 50 senkrecht zu den Mantellinien des zylinderförmigen Abschnitts 49 an und ist quer zur Aussenfläche dieses zylinderförmigen Teils angeordnet.

Die Kappe 48 weist eine koaxiale zur Feder 39 angeordnete 30 Gewindebohrung 54 auf, in die eine Steuervorrichtung in Gestalt einer Schraube 55 verschraubt ist, die innerhalb der Wicklungen der Feder 39 liegt. Ein Endabschnitt der Schraube 55 ist mit einer Stütz- und Bezugskappe 56 verschraubt und mit dieser durch einen Epoxyharzkleber verrie-35 gelt.

Die Kappe 56 weist einen tragenden zylinderförmigen Abschnitt 57 auf, dessen Mantellinien parallel zur Achse der Feder 39 verlaufen. Der Abschnitt 57 ist mit einem geringen Radialspiel in einem zylinderförmigen Loch 58 im Zwischen-40 abschnitt 11 angeordnet. Auch die Kappe 56 weist einen in ein zylinderförmiges Loch 60 des Zwischenabschnittes 11 eingesetzten zylinderförmigen Flansch 59 auf, der koaxial zum Loch 58 angeordnet ist. Die Löcher oder Kanäle 58 und 60 verlaufen koaxial zur Feder 39.

45 Eine ebene Unterfläche 61 des Flansches 59 liegt an einer Fläche 62 an, welche die Oberflächen der Kanäle 58 und 60 miteinander verbindet, während die andere Unterfläche 63 an einer Innenfläche der Wand 3 anliegt.

Die Schraube 55 kann sich um ihre Längsachse drehen, so jedoch aufgrund der Kappe 56 kann sie sich nicht parallel zu dieser Längsachse gegenüber dem Schenkelpaar 6 bewegen.

Die Messvorrichtung 1 umfasst auch einen als Differentialtransformator ausgelegten Stellungsgeber 64, dessen feststehender Teil 65 mit dem Trägerelement 7 des Schenkelpaares 6 55 und dessen beweglicher Teil 66 mit dem Abschnitt 19 des Schenkelpaars verbunden ist. Der feststehende Teil 65 weist die Primär- und zwei Sekundärwicklungen des Differentialtransformators auf, während der bewegliche Teil 66 einen gegenüber den Wicklungen beweglichen Magnetkern trägt. 60 Ein Kabel 67 verbindet die Wicklungen des Gebers 64 mit einer nicht gezeigten Stromversorgungs-, Verarbeitungs- und Anzeigeeinheit. Das Kabel 67 ist durch eine Kabelklemme 18 geführt, welche es gegenüber dem Schenkelpaar 6 als Belastungsschutz festklemmt und damit verhindert, dass Lei-65 tungen zwischen der Stromversorgungs-, Verarbeitungs- und Anzeigeeinheit und den Wicklungen des Differentialtransformators unterbrochen werden.

Die Kabelklemme 18, eine Dichtung 68, eine Unterlag-

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scheibe 69 und eine auf die Kabelklemme 18 passende Überwurfmutter 70 dichten die Öffnung des Gehäuses 2 neben dem Steg 13 ab. Eine Gummidichtung 71 oder eine Dichtung aus Weichmetall, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer, ist zwischen der Schraube 47 und der Wand 5 angeordnet, um die Gewindebohrung 46 abzudichten.

Zwischen dem Messschenkel 23 und den Innenflächen des Gehäuses 2 sind eine Dichtung 72 und eine elastische Membran 73 angeordnet, um die Messvorrichtung abzudichten.

Die Messvorrichtung 1 arbeitet wie folgt.

Die Feder 39 drückt den Abschnitt 19 gegen einen nicht gezeigten Anschlag, der eine Linksdrehung des Abschnitts 19 begrenzt. Wenn das zu messende Werkstück in Messstellung gebracht wird und den Taster 24 berührt, so wird eine Rechtsdrehung des Schenkels 23 und des mit ihm verbundenen Abschnitts 19 um den Drehpunkt 16 bewirkt. Die Feder 39 wirkt dieser Drehung des Abschnitts 19 dadurch entgegen, dass sie an ihm eine Kraft aufbringt, welche den Taster 24 am Werkstück angedrückt hält. Die Drehung des Abschnittes 19 bewirkt eine Veränderung der gegenseitigen Stellung des festen Teils 65 gegenüber dem beweglichen Teil 66 des Gebers 64. Diese Veränderung wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, dessen Grösse von der Toleranzabweichung des zu messenden Werkstücks von einem Sollwert abhängt.

Die durch die Feder auf den Abschnitt 19 und damit auch die durch den Taster 24 auf das Werkstück aufgebrachte Kraft kann wie folgt durch die Justiermittel 42 verstellt werden.

Durch Lösen der Schraube 47 mit Hilfe eines Schraubendrehers kann die Schraube 55 der Justiermittel 42 über das Loch 44 und die Gewindebohrung 46 erreicht werden. Durch Anziehen der Schraube 55 wird die Kappe 48, die sich nicht drehen kann, weil die ebene Seitenfläche 51 an der Seitenfläche der Stütze 52 anliegt, schraubend auf die Schraube 55 gedrückt, wobei sie eine Translationsbewegung parallel zur Achse der Feder 39 durchführt. Die Translationsbewegung der Kappe 48 bewirkt eine Veränderung des Axialabstandes zwischen dem Ende 41, welches mit der Basisfläche 53 des Flansches 50 in Verbindung steht, und dem Ende 40, das sich nicht bewegen kann, da es mit dem Abschnitt 19 in Berührung steht, der seinerseits durch die Feder 39 gegen den vorerwähnten Anschlag gedrückt wird. Durch eine Verstellung des Abstandes zwischen den Enden 40 und 41 kann die auf den Abschnitt 19 ausgeübte Kraft der Feder 39 verändert werden und damit auch die Kraft, die durch den Taster 24 auf das zu s messende Werkstück ausgeübt wird. Wie bekannt, bewirkt eine Veränderung der Axiallänge der Schraubenfeder eine Änderung der Elastizitätskraft der Feder, die proportial der Veränderung ihrer Istlänge ist. Die Begrenzungen des Verstellbereiches der Justiermittel 42 werden durch die Berührung des Flansches 50 mit dem Abschnitt 11 und durch den Kontakt des zylinderförmigen Teils 49 mit dem Kopf der Schraube 55 bestimmt.

Die Justiermittel 42 ermöglichen eine torsionslose Verstellung der Feder 39.

Aus der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen geht hervor, dass die Justiermittel 42 und die Feder 39 nur sehr wenig Axialraum wegen der Anordnung der Schraube 55 innerhalb der Schraubenwicklungen der Feder beanspruchen.

Die Verbindung der Justiermittel 42 der Feder 39 mit dem Schenkelpaar 6 aus gebogenem Stahlblech kann durch eine einfache und billige Bearbeitung des Schenkelpaars, z.B. durch Durchbohren erreicht werden.

Die Justiermittel 42 können auch zur Verstellung von Federn dienen, die als Zugfedern arbeiten. Zu diesem Zweck genügt es, die Enden der Feder mit dem Abschnitt 19 und dem Flansch 50 entsprechend zu verbinden.

Ein Vorteil der Messtastvorrichtung besteht in der Möglichkeit, das Schenkelpaar 6 in das rohrförmige Gehäuse 2 einzuführen, wenn dieses bereits mit den Justiermitteln 42, der Stütze 52 und dem Stellungsgeber 64 bestückt ist, indem man das Schenkelpaar einfach von einem Ende des Gehäuses 2 aus einführt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, die Justiermittel 42 direkt von aussen zu erreichen, ohne das Schenkelpaar 6 aus dem rohrförmigen Gehäuse 2 herausziehen zu müssen.

Ausser dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Messtastvorrichtung für mechanische Werkstücke mit einem Träger, einem Messschenkel, Mitteln, welche den Schenkel mit dem Träger beweglich verbinden, mit einem am beweglichen Schenkel befestigten Taster, der mit der Oberfläche eines zu messenden Werkstücks in Berührung zu bringen ist, ferner mit einer Schraubenfeder, deren eines Ende mit dem Schenkel zusammenwirkt, sodann mit Justiermitteln mit einem beweglichen Element, das mit dem anderen Ende der Feder zusammenwirkt, um die durch die Feder auf den Schenkel ausgeübte Kraft zu verstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiermittel (42) ein Steuerelement (55) umfassen sowie ein Verbindungselement

(56), mit dem das Steuerelement (55) an den Träger (2) angeschlossen ist, wobei eine Justierung durch Drehen des Steuerelements (55) um die geometrische Achse der Feder erfolgt, dass das Steuerelement (55) koaxial zur Feder (39) und innerhalb der Wicklungen der Feder (39) angeordnet ist, sowie dass die Justiermittel (42) ein am Träger (2) befestigtes Teil (52) umfassen, welches mit dem beweglichen Element (48) zusammenwirkt, um zu verhindern, dass sich dieses dreht, wobei das Steuerelement (55) mit dem beweglichen Element

(48) zusammenwirkt, um dessen Axialverschiebung zu steuern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement eine Schraube (55) ist und das Verbindungselement ein an der Schraube (55) befestigtes Stütz- und Bezugselement (56) mit einem zylinderförmigen Abschnitt

(57) ist, das in einem durch den Träger (2) gebildeten Kanal

(58) untergebracht ist, damit sich die Schraube (55) um die Achse drehen kann, wobei ein radial verlaufender Flansch

(59) des Stütz- und Bezugselementes mit dem Träger (2) zusammenwirkt, um Axialversetzungen der Schraube (55) zu verhindern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element eine Kappe (48) mit einer Gewindebohrung (54) ist, die mit der Schraube (55) verschraubt ist, dass eine axiale Auflagefläche (53) für das andere Ende (41) oder Feder (39) und eine quer dazu angeordnete Bezugsfläche an einem zylindrischen Abschnitt

(49) der Kappe (48) mit der Feder (39) zusammenwirken, um eine Versetzung des anderen Endes (41) der Feder (39) senkrecht zur Achse zu verhindern.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Element (48) und das am Träger (2) befestigte Teil (52) einander zugekehrte Flächen (51) aufweisen, die zur Achse planparallel stehen, wobei diese Flächen miteinander zusammenwirken, um eine Drehung des beweglichen Elements (48) zu verhindern.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (19) ein Loch (44) aufweist, das koaxial zur Achse liegt, und Zugang zu der Schraube (55) gewährt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Träger ein Aussengehäuse bildet, dadurch gekennzeichnet, dass im Aussengehäuse (2) eine Bohrung (46) ausgeformt ist, die koaxial zur Achse verläuft und von aussen Zugang zur Schraube (55) gewährt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (23,19) ein senkrecht zur Achse angeordnetes ebenes Stahlblechelement (19) umfasst, das einen Abschnitt für eine axiale Auflagefläche für die Feder (39) bildet und einen hervorragenden Teil (43) mit einer quer zur genannten Auflagefläche angeordneten Bezugsfläche aufweist, der mit der Feder (39) zusammenwirkt, um Auslenkungen des ersten Endes (40) der Feder (39) in einer zur Achse senkrecht liegenden Richtung zu verhindern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechelement (19) und der hervorragende Teil (43) einstückig ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, s dass der Träger ein Aussengehäuse (2) darstellt, das im

Grunde aus einem rohrförmigen Abschnitt und einem ersten ebenen Stahlblechelement (7) besteht, das an einer Innenfläche des Gehäuses (2) befestigt ist, dass der Schenkel einen Abschnitt (23) umfasst, der ausserhalb des Gehäuses (2) io angeordnet ist, sowie einen Abschnitt (23,22,19) innerhalb des Gehäuses (2), wobei der innere Abschnitt ein zweites ebenes Stahlblechelement (19) aufweist, das mit dem ersten ebenen Stahlblechelement (7) verbunden ist und in Längsrichtung des Gehäuses (2) angeordnet ist, dass das zweite is ebene Stahlblechelement (19) mit einem hervorragenden Teil (43) versehen ist, welcher mit dem ersten Ende (40) der Feder (39) zusammenwirkt, zum Verhindern einer axialen und radialen Verschiebung des ersten Endes (40) der Feder (39) gegenüber dem zweiten Stahlblechelement (19), wobei die 20 geometrische Achse senkrecht zur Längsrichtung des Gehäuses verläuft, und dass das Gehäuse (2) und das erste ebene Stahlblechelement (7) zwei miteinander fluchtende Kanäle bilden, um Zutritt von aussen zum Steuerelement zu gewähren, das aus einer Schraube (55) besteht.

Bei einer bekannten Messtastvorrichtung berührt ein erstes 30 Ende einer eine geometrische Längsachse bestimmende Schraubenfeder einen beweglichen Schenkel und das andere Ende ruht auf dem Schraubenkopf einer in einer Gewindebohrung einer Stütze verschraubten Schraube, die im Inneren der Messtastvorrichtung oder des Messkopfes angeordnet ist. 35 Durch Anziehen oder Lösen der Schraube kann der Abstand zwischen dem Schraubenkopf und dem Abschnitt des Schenkels verändert werden, welcher mit der Feder in Berührung steht, und daher kann auch die durch die Feder auf den Schenkel ausgeübte Kraft verändert werden.

40 Wegen der Reibung, die zwischen den Enden der Feder und des Schraubenkopfes bzw. des Schenkels auftritt,

bewirkt eine Betätigung der Schraube eine Federtorsion, welche die Messgenauigkeit im Falle von Torsionsänderungen während des Einsatzes der Messtastvorrichtung be-45 einflussen kann. Ausserdem sind bei dieser bekannten Messtastvorrichtung die Abmessungen der Schraubenfeder und der Schraube übermässig gross.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Messtastvorrichtung mit einem Justiermittel zu schaffen, welches so die Federkraft von Rückhol- oder Druckfedern verstellen kann, um auf die Feder Axial verstellungen zu übertragen, und welche Vorrichtung gleichzeitig klein und billig ist.

Die Aufgabe wird durch eine Messtastvorrichtung gelöst, die erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des 55 Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet ist.