DE2551361A1 - Allseitig wirkender elektronischer tastkopf fuer messmaschinen - Google Patents
Allseitig wirkender elektronischer tastkopf fuer messmaschinenInfo
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Description
Digital Electronic Automation, S.p.A.
Moncalieri (Torino), Italien
Allseitig wirkender elektronischer Tastkopf für
Meßmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen allseitig wirkenden elektronischen
Tastkopf bzw. eine Sonde, aar eine Abweichung aus
der Gleichgewichtslage anzeigt und insbesondere zur Anwendung an Meßmaschinen geeignet ist.
Eine bekannte Ausführungsform solcher Tastköpfe oder Sonden besteht im wesentlichen aus einer Pfanne, die am oberen Ende
des TastkopfStabes angebracht ist, von der aus drei Stifte
nach außen weisen, deren Achsen Winkel von 120° bilden. Diese Stifte reichen mit ihrem anderen Ende in die Nahe von Isolierkörpern,
auf denen seitlich eines jeden Stiftes und in Kontakt mit diesem drei Kugelpaare angebracht sind. Diese Kugelpaare
sind elektrisch mit Hilfe von Drähten in Serie geschaltet, so daß sie in Verbindung mit den Stiften nicht nur eine Halterung
sondern auch einen mechanisch betätigten Schalter bilden, der wegen des Kontaktes eines jeden Stiftes mit den zugehörigen
Kugeln nur dann schließt, wenn sich der Tastkopfstab in der
einzig stabilen Gleichgewichtslage befindet. Der Kontakt des TastkopfStabes mit der zu untersuchenden Oberfläche verursacht
nämlich eine Auslenkung desselben aus der Gleichgewichtslage,
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so daß als Folge davon mindestens ein Stift von der zugehörigen
Kugel abhebt und einer der Schalter geöffnet wird. Dies bewirkt ein elektrisches Signal, das von der Meßmaschine benutzt
werden kann.
Die Bauform und Anordnung der vorgenannten Ausführungsform eines Tastkopfes ist jedoch aus kinematischer Sicht nicht zufriedenstellend.
Weiterhin ent- tehen bei der bekannten Ausführung während des
Meßvorganges einige Nachteile. Nachdem nämlich der Tastkopf die zu untersuchende Oberfläche berührt und der Schalter sich durch
eine Verschiebung des Stabes geöffnet hat und daraus ein Signal zur Meßmaschine übertragen wurde, kommt es manchmal, insbesondere
bei langsamen Messungen, vor, daß schon nach kurzer Zeit ein fehlerhaftes Schließen des Schalters auftritt und ein
falsches Signal zur Meßmaschine übertragen wird. Auch wenn der Tastkopf in eine Position zurückgebracht wird, in der der Stab
in seine Gleichgewichtslage zurückkehrt und der Schalter schließt, macht der Stab dennoch eine Vielzahl von gedämpften
Schwingungen; dies bewirkt eine Reihe von Schaltbewegungen, die wiederum fehlerhafte Anzeigen zur Maschine übertragen.
Es iat demnach Aufgabe der Erfindung, einen allseitig wirkenden elektronischen Tastkopf bzw. eine derartige Sonde zu schaffen,
der eine neue Anordnung all derjenigen Elemente aufweist, die den Schalter bilden, so daß die vorgenannten Nachteile vermieden
werden.
Eine weitere Aufge.be der Erfindung ist es, für den allseitig
wirkenden elektronischen Tastkopf bzw. die Sonde miniaturisierte elektronische Schaltkreise vorzusehen, die die Übertragung
von falschen Signalen zur Meßmaschine während der Meßphasen
vermeiden, insbesondere während der Öffnungs- und Schließungsphase des von dem Tastkopfstab betätigten Schalters.
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Um einen sicheren und wirksamen Einsatz des Tastkopfes an vollautomatischen Meßmaschinen zu gewährleisten, ist es ferner
angebracht, zur Meßmaschine ein entsprechendes Signal zu übertragen, das den Zustand des Schalters, nämlich offen oder geschlossen,
anzeigt.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein allseitig wirkender elektronischer Tastkopf vorgesehen wird, der
aus einem Stab, der in Kontakt mit der zu untersuchenden Oberfläche gebracht werden kann, aus einem beweglichen Körper, der
mit diesem Stab Vv bunden ist und einem ortsfesten Körper besteht,
und diese beweglichen bzw. festen Körper elektrische Kontaktelemente enthalten, welche zusammen einen Schalter mit
mindestens einem Kontakt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die stabile Gleichgewichtslage des beweglichen Körpers in bezug
auf den festen Körper eine statisch bestimmte Gleichgewichtslage ist, ohne überflüssige Einschränkungen, wobei der
Schalter ausschließlich bei dieser einigen stabilen Gleichgewichtslage geschlossen wird.
In den Unteransprüchen 2 bis 15 sind für die Aufgabenlösung
vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen aufgeführt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend eine
beispielhafte Ausführungsform mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigt:
Fig. 1 den Tastkopf in einem Axialschnitt,
Fig. 2, 3, 4, 5 und 6 Schnitte entlang der Linie II-II, IH-III, IV-IV, V-V, bzw. VI-VI
des Tastkopfes nach Fig, I,
Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch das hintere Anschlußstück des Tastkopfes nach Fig. 1,
das die Elektronik zum Anschluß an die Meßmaschine enthält, und
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•Η.
Fi'_,. 8 ein Blockdiagramm der elektronischen. Schaltung des Tastkopfes, der der Erfindung
zugrundeliegt.
Der in Fig. 1 dargestellte Tastkopf besteht aus einer zylindrischen
Hülse 1 als Aussenkörper mit geschliffener Oberfläche,
deren oberes Ende mit einer Öffnung 2 mit Innengewinde versehen ist. An dem unteren Ende der Hülse 1 sind drei Säulen 3
angebracht, die senkrecht nach unten weisen und auf dem Umfang gleichmäßig mit einem Abstand von 120° verteilt angeordnet sind.
Am unteren Enue der Säulen 3 ist mittels Schrauben 4 ein
Block 5 befestigt, z.B. aus Aluminium. Dieser Block 5, der in Fig. 2 deutlicher erkennbar ist, hat die Form einer ringförmigen
Krone mit einer zentralen, konischen Bohrung 6, deren Querschnitt gegen das untere Ende des Tastkopfes hin gleichmäßig
zunimmt. Im oberen Teil des Blockes 5, der mittels Anodisierunc) isoliert ist, ist eine Erhebung 7 bzw. ein Nocken mit
ebener Oberfläche, ein Paar Kugeln 8 und drei Kugeln 9 angebracht.
Die Erhebung 7 ragt über die Fläche des Blockes 5 mit ihrer
ebenen Oberfläche hinaus.
Die Kugeln 8 sind derart angeordnet, daß sie etwa zur Hälfte
über die Oberfläche des Blockes 5 hinausragen. Sie sind weiterhin entlang einer Achse angeordnet, die senkrecht zu einer
Linie durch das Zentrum der Bohrung 6 verläuft, welche einen Winkel von 120° mit der Ebene durch den Mittelpunkt der Erhebung
7 bildet.
Auch die Kugeln 9 sind derart angeordnet, daß sie etwa zur Hälfte über die obere Fläche des Blockes 5 hinausragen und daß
sie an d ■. Ecken eines gleichseitigen Dreiecks liegen. Die
Verbindungslinien zwischen dem Mittelpunkt des gleichseitigen
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Dreiecks aus den Kugeln 9, dem Mittelpunkt der Erhebung 7 und dex halben Distanz der Kugeln 8 und jeweils dem Mittelpunkt
der Bohrung 6 bilden einen Winkel von 120 .
Auf der oberen Fläche des Blockes 5 ist eine isolierende Anschlußplatte
11 von derselben Form wie die Oberfläche des Blockes 5 befestigt, mit freigespartem Raum für die Gehäuse
des Blockes 7 und die Kugeln 8 und 9.
Die AnschlußnTatte 11 trägt eine gedruckte Schaltung. Daran
sind ein Eingctngsanschluß 12 zwischen der äußeren Kante und
einer der Kugeln 8, eine Verbindung 13 zwischen der anderen Kugel 8 und dem Block 7 und drei Ausgangsanschlüsse 14, wovon
jeder zwischen einer der Kugeln 9 und der äußeren Kante der Anschlußplatte 11 liegt, untergebracht.
Auf dem festen Block 5 ist ein beweglicher Block 16 angebracht, der ebenfalls aus Aluminium hergestellt und ungefähr wie der
Teil einer Kugelkappe geformt ist. Dieser hat schräge äußere Schlitze 17 in einem Winkel von 120 angeordnet, die sich nach
oben neigen und den Durchtritt der Säulen 3 erlauben.
Am unteren Ende des beweglichen Blockes 16, das ebenfalls z.B. mittels Anodisierung isoliert ist, befindet sich ein Stift 18
und zwei Kugeln 19 und 20. Der Stift 18 ist so angeordnet, daß er etwa zur Hälfte seines Querschnitts über die untere Oberfläche
des Blockes 16 hinausragt und seine Achse durch das Zentrum der unteren Fläche des Blockes 16 zeigt und zwar so,
daß diese die Ebene auf der Hälfte der Entfernung zwischen den
Kugeln 8 trifft.
Die Kugeln 19 und 20 sind so angebracht, daß sie etwa zur Hälfte ihres Querschnitts über die untere Fläche von Block 16
hinausragen und ihr Mittelpunkt zn den zwei Ebenen gehört, die
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im Winkel von 120 zueinander angeordnet sind und durch den
Mittelpunkt, von der Erhebung 7 bzw. durch das gleichseitige Dreieck, das durch die Kugeln 9 definiert wird, gehen. An
der unteren Fläche von Block 16 ist eine isolierende Anschlußplatte 21 angebracht, deren Form gleich der Oberfläche von
Block 16 ist und Raum für die Gehäuse von Stift 18 und die Kugeln 19 und 20 beinhaltet. Außerdem trägt die Anschlußplatte
21 eine gedruckte Schaltung. Auf diese Platte ist eine Verbindung 22 zwischen den Kugeln 19 und 20 hergestellt.
Der bewegliche Block lö hat eine axiale Bohrung 23 zur Aufnahme
eines vertikalen VerbxndungsStabes 24, der am Block 16
befestigt ist und am unteren Ende des Außenkörpers 1 durch die Öffnung 6 des festen Blockes 5 austritt.
Um die gewünschten Messungen ausführen zu können, wird das Ende des Meßstabes (nicht gezeigt) mittels einer Ringmutter 26
in üblicher Weise an den vertikalen, mit Kerben 25 versehenen Verbindungsstab 24 befestigt.
Das obere Ende des Blockes 16 stellt ein Lager für eine zylindrische
Schraubenfeder 27 dar, deren anderes Ende auf einer Kappe 28 ruht, die in einem zylindrischen Sitz 29 gleitet.
Auf der Kappe 28 ruht das Ende einer Stellschraube 31. Diese greift in das Gewindedurchgangsloch 32, welches axial in einen
Block 33 eingeformt ist, der sich in der Öffnung befindet und darin mittels'eines Gewinderings 34 eingeschraubt ist.
An dem Block 3^ ist ein elektrischer Stecker j6 befestigt -, der
fünf Kontakte und einen mechanischen Zentrierstift 37 aufweist, der senkrecht angebracht ist und mit der Hälfte seiner Länge
aus dem Block 33 nach oben weist. Der block. 33 ist abgestützt gegen eine innere Schulter 38 der Hülse 1, mittels einer Pfanne
41, in d<är eine axiale Bohrung 42 für den Durchgang der
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Stellschraube 31 sowie zwei Ausnehmungen 43 für den Durchgang der elektrischen Verbindungsdrähte (nicht gezeigt) vom Stecker
36 durch den zylindrischen Sitz 29 zu der Signallampe 94 (siehe Fig. 8) führt, die innerhalb der Kappe 28 angebracht
ist.
Unter der Kappe 28 ist ein ringförmiger Abstandshalter 44 angebracht
„ der an den Säulen 3 befestigt ist. Er besteht aus Plexiglas und hat den Zweck, die Signallampe gegen Stöße des
beweglichen Blockes 16 zu schützen. Im Zwischenteil der Hülse
1 ist ein Durchgangskanal 45 für die Verbindungsdrähte 46 vom Stecker 36 zu den oberen Endkontakten einer gedruckten Schaltung
eingearbeitet. Diese ist auf eine ringförmige zylindrische Hülle 47 aufgebracht, die aus isolierendem, semitransparentem
Material besteht und zwischen der äußeren unteren Kante der Hülse 1 und der äußeren Kante des festen Blockes 5 angebracht
ist und etwa denselben Außendurchmesser wie die Hülse 1 hat. Die unteren Endkontakte der gedruckten Schaltung auf
der zylindrischen Hülle 47 sind mit der Eingangsklemme 12 und der Ausgangsklemme 14 der Anschlußplatte 11 verbunden.
Auf den zylindrischen Außenkörper 1 kann ein mit Gewinde versehenes
Endstück 50 (Fig. 7) einer zylindrischen Verlängerung 51 eingeschraubt werden, und zwar in die mit einem Gewinde versehene
Öffnung 2. Das Endstück 50 ist ebenfalls geschliffen und sein äußerer Durchmesser ist gleich dem des Außenkörpers
1. In das Endstück 50 ist ein zylindrischer Innenraum 52 eingearbeitet, der einex. Block 53 enthält, in welchem wiederum
ein zylindrischer Sitz 56 angebracht ist, der etwa die Abmessungen des Zentrierstiftes 37 hat. Außerdem ist an dem Block
ein elektrischer Stecker 57 sowie mittels Schrauben 58 ein Träger 59 für miniaturisierte Bauelemente (nicht gezeigt) angebracht,
die die elektrische Verbindung mit der Meßmaschine herstellen. Das obere Ende des Trägers 59 greift in einen
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Schlitz ctes Blockes 61 ein, der am oberen Ende einer Gewindeöffnung
62 der Verlängerung 51 eingeformt und gegen den Träger 59 mittels einer Ringmutter 63 und einer Gegenmutter 64
verriegelt ist, welche in die Öffnung 62 eingeschraubt sind und drei Gummiringe 65 in axialer Richtung zusanaaenpressen.
In dem Block 61 ist ein elektrischer Stecker 66 und ein Zentrierstift
67, der mit der Hälfte seiner Länge über die Oberseite des Blockes 61 hinausragt, angebracht. Außerdem ist in
dem Block 61 eine Öffnung 68 vorgesehen, um einen Durchlaß für die elektrischen Verbindungen (nicht gezeigt) des Steckers
66 zu den mxniaturisxerten Bauelementen des Trägers 59 zu bilden. Entspr eckende elektrische Verbindungen (nicht gezeigt)
sind auch zwischen den Elementen des Trägers 59 und dem elektrischen Stecker 57 vorgesehen.
Die miniaturisierten Bauelemente der elektrischen Verbindung zwischen der Meßmaschine werden, nachdem sie auf dem Träger
befestigt und bevor sie in die Verlängerung 51 eingebracht wurden, nach bereits bekannten Techniken mit Harz vergossen, um
so einen Zylinder zu erhalten, dessen äußerer Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Verlängerung
51. Dieser Zylinder wird anschließend in das Innere der Verlängerung 51, zusammen mit den Blöcken 53 und 61, eingebracht
und zwar derart, daß dieser Zylinder und die Blöcke 53 und sich frei in der Verlängerung 51 drehen können. In die oben
mit einem Gewinde versehene Öffnung 62 kann dann ein anderes mit Gewinde versehenes Endstück einer weiteren zylindrischen
Verlängerung 51, ähnlich der schon beschriebenen, angeschraubt werden. Alternativ dazu kann die zylindrisc 3 Verlängerung
auch mit dem Kopf einer Meßmaschine verbunden werden (nicht gezeigt).
Die elektrischen Schaltkreise des erfindungsgemäßen Tastkopfes,
die in Fig. 8 gezeigt werden, enthalten eine Speiseklemme 71
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für die Spannung +V, die mittels der L itung 72, welche aus
der E ingang ski einine 12 der Anschlußplatte 11 besteht, über die
Serienschaltung der Kontakte der Zwischenschalter 73 und 74 verbunden ist. Diese zwei Schalter 73 und 74 bestehen aus der
einen Kugel 8 und dem Stift 18 bzw. aus demselben Stift 18 und der anderen Kugel 8. Der Schalter 74 ic. ^ dan.» mittels der
Verbindung 13 mit dem einen Kontakt eines Schalters 75 verbunden, welcher aus dem Block 7 und der Kugel 19 besteht. Der
Schalter 75 ist wiederum durch die Verbindung 22 mit den drei Kontakten der Schalter 76 verbunden, die aus der Kugel 20 bzw.
einer der Kuc^xn 9 bestehen.
Die drei Schalter 76 sind mit einem logischen Addiernetüwerk
79, einer Oderverknüpfung verbunden', die Verbindung besteht aus
dem Ausgangsanschluß 14 der Anschlußplatte 11, der Verbindung 46 und den elektrischen Steckern 36 und 57. Der Ausgang der
Oderverknüpfung ist direkt bzw. komplementiert auf die Eingänge
zweier Speicherschaltkreise 80 und 81 und einem Verzögerungsschaltkreis 82 geführt. Die Schaltkreise 80 und 81 sind monostabile
Multivibratoren, die so ausgeführt .sind, daß sie durch
entgegengesetzte Flanken der Eingangssignale angestoßen werden und anschließend keine Signale derselben Art über eine einstellbare
Zeit hinaus annehmen. Darüber hinaus verfügen sie über einen Ausgang 84, der während einer vorher eingestellten
Zeit die Funktion des anderen Schaltkreises verriegelt.
Der Ausgang des Schaltkreises 80 gelangt- dann zum Schaltkreis
85, um von diesem in ein Ausgangssignal 86 einer vorher gewählten Form und Dauer, z.B. 20 ^isec, so umgeformt zu werden,
daß dieses der Meßmaschine zugeführt werden kann.
Der Ausgang der Verzögerungsschaltung 82, die z.B. aus logischen Gattern aufgebaut werden kann, führt dann zu einem Gatterkreis
87, dem außerdem als Bestätigungssignal der Ausgang 84 des Speicherkreises 80 augeführt ist. Der Ausgang des Gatter-
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kreises 87 erzeugt ein Signal 88, das der Maschine den Geschlossen-
oder Offen-Zustand des Schalters des Tastkopfes
anzeigt.
Der Ausgang des Oderschaltkreises 79 geht außerdem als Übereinstimmungssignal
zu einem Gatterkreis 91, der am Eingang durch ein Rechtecksignal niederer Frequenz, z.B. 4 Hz, aus
einem Generator 92 beaufschlagt wird und welches ein Ausgangssignal
für die Signallampe 94 liefert.
Die Signale 86 und 88 gelangen zur Meßmaschine über die Verbindungen
des elektrischen Steckers 66 ohne irgendeine äußere Verbindung mit dem zylindrischen Außenkörper 1 und der zylindrischen
Verlängerung 51.
Der erfindungsgemäße Tastkopf arbeitet folgendermaßen:
Ist das Ende des Meßstabes oder des Meßfühlers, welcher an dem
senkrechten Verbindungsstab 24 befestigt ist, nicht in Kontakt mit der zu untersuchenden Oberfläche, so ist es gemäß der
Werkzeugachse, z.B. vertikal, in einer isost&mischen Gleichgewichtstellung,
welche durch das Widerlager des beweglichen Blockes 16 unter dem Druck der Feder 27 auf den festen Block
5 gegeben ist. Die so bestimmte statische Gleichgewichtslage ist tatsächlich gemäß einem mathematischen exakten Modell
dreifach, zweifach und einfach bestimmt. Im vorliegenden Fall wird dies erreicht durch die Kugel 20, die auf den drei Kugeln
9 lagert, durch den Stift 18, der auf den zwei Kugeln 8 lagert und durch die Kugel 19, die auf der ebenen Erhebung 7 lagert.
Kommt das Ende des Meßstabes mit der zu untersuchenden Oberfläche in Berührung, so wird er seitlich ausgelenkt und/oder
angehoben. Dies geschieht entsprechend mit dem beweglichen Block 16, der ebenfalls ausgelenkt und/oder angehoben wird,
was durch die Schlitze 17 und die Führungssäulen 3 ermöglicht
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wird. Die Säulen 3, die eine Führung des beweglichen Blockes 16 bezüglich seiner stabilen Gleichgewichtslage bilden, verhindern
außerdem eine Drehung des Blockes 16, wenn z.B. der Meßstab an dem vertikalen Verbindungsstab 24 angebracht wird.
Aus diesem Grund öffnet zumindest einer der Schalter 73, 74 75 und 76, was ein Öffnen des Schalters des Tastkopfes als
ganzes bewirkt und so am Ausgang des Schaltkreises 79 ein vom Ruhezustand verschiedenes Signal, z.B. eine logische "1",
erscheinen läßt.
Dementsprechend wird der Schaltkreis 80 angestoßen, der wiederum den Schaltkreis 85 anstößt, welcher ein Signal 86 zur Meßmaschine
überträgt und für eine passende Zeitdauer, z.B. 0,1 see, die Schaltkreise 81 und 87 blockiert. Aus diesem Grund wird
während der Zeit von 0,1 see das Signal 86 durch eventuelle fälschliche Kontaktschließungen des Tastkopfschalters nicht
gestört.
Deshalb gibt das Signal 88 der Maschine, nachdem die Zeit von 0,1 see abgelaufen ist, auch eine Information über den Öffnungszustand
des Schalters? d.h. der Gatterkreis 87 arbeitet so, daß das Signal 88 sicher nach dem Signal 86 die Maschine
erreicht. Ist dies nicht der Fall, liegt ein anomaler Arbeitszustand vor. Der Verzogerungsschaltkreis 82 hat dagegen die
Aufgabe, zu verhindern, daß das Ausgangssignal des Schaltkreises 79 vor dem Ubereinstimmungssignal 84 am Eingang des
Gatterkreises*87 ankommt. Das Ausgangssignal des Schaltkreises
79 öffnet außerdem den Übertragungsweg für das Generatorsignal 92 zur Signallampe 94, die periodisch aufleuchtet und
erlischt.
Anschließend, wenn der Tastkopf in die statisch bestimmte Gleichgewichtslage unter der Wirkung der Feder 27 zurückkehrt,
schließen alle Schalter 73, 74, 75 und 76, was ein Signal logisch "0" an der Ausgangsklemme des Schaltkreises 79 bewirkt.
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Dadurch wird der Schaltkreis 81 angestoßen, er verriegelt für eine gewisse Zeitdauer, z.B. 0.1 see, den Schaltkreis 80.
Auf diese Weise wird das signal 86 während der anschließenden Prellvorgänge des Tastkopfschalters blockiert bis der Tastkopf
in seine stabile Gleichgewichtslage zurückgekehrt ist. Wie zuvor wird, nachdem der Tastkopf praktisch in seine Gleichgewichtslage
zurückgekehrt ist, ein Sigi^l 88 zur Maschine
übertragen, welches diese über den Zustand dt. s Schalters informiert.
Dieses signal Ic jisch "0" schaltet außerdem über den Gatterkreis
91 die Versorgung der Signallampe 94 ab, d.h. diese erlischt wieder.
Der erfindungsgemäße Tastkopf bietet zahlreiche Vorteile in bezug auf Zuverlässigkeit und Genauigkeit. Außerdem ist der
Tastkopf leicht einzubauen und von relativ einfacher Konstruktion. Der Tastkopf, der ein Signal abgeben soll, das seine Abweichung
von der Gleichgewichtslage mittels einer Öffnung der Schaltereinheit anzeigt, muß nicht unbedingt exakt koaxial zum
Meßstab montiert werden. Es ist also nicht nötwendig, daß die Kontaktpunkte zwischen den verschiedenen Elementen des festen
Blockes 5 und des beweglichen Blockes 16 streng, d.h. mit sehr kleiner Toleranz, derselben Ebene angehören, die orthogonal
zur Achse des Tastkopfes liegt. Andererseits ist die Wiederholbarkeit der Bewegungen des Tastkopfstabes in die drei
Raumrichtungen, da die Lage des beweglichen Blockes 16 zu dem festen Block 5 statisch bestimmt ist, mit der notwendigen Genauigkeit
sichergestellt.
Des weiteren ergeben die Verbindungen zwischen d^n verschiedenen
Elementen, lie die Schalter des festen Blockes 5 und des beweglichen Blockes 16 mittels der gedruckten Schaltung und
der Anschlußplatte 11 und 21 bilden, eine sichere und stabile elektrische Verbindung.
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An den Außenkörper 1 des Tastkopfes können auf sehr einfache Weise verschiedene Verlängerungen 51 angefügt werden. Diese
können mit miniaturisierten Schaltkreisen ausgerüstet sein
oder auch nicht. Im vorliegenden Fall enthalten sie die Verbindungen zwischen den Steckerstiften 57 und 66, um die Eindringtiefe der Meßmaschine zu vergrößern. Die angewendete Art der axialen Verbindung der Enden der Verlängerung 51 stellt
sicher, daß kein äußeres Verbindungskabel aus der Verbindung zum Kopf der Meßmaschine austritt.
können mit miniaturisierten Schaltkreisen ausgerüstet sein
oder auch nicht. Im vorliegenden Fall enthalten sie die Verbindungen zwischen den Steckerstiften 57 und 66, um die Eindringtiefe der Meßmaschine zu vergrößern. Die angewendete Art der axialen Verbindung der Enden der Verlängerung 51 stellt
sicher, daß kein äußeres Verbindungskabel aus der Verbindung zum Kopf der Meßmaschine austritt.
Die besc'uriebfciiie Ausgestaltung des Tastkopfes, der die Erfindung
verkörpert, kann Änderungen und Abweichungen in Form und Ausführung unterworfen werden, ohne daß dadurch der
Schutzumfang der erfindungsgemäßen Idee berührt wird.
Schutzumfang der erfindungsgemäßen Idee berührt wird.
A 9454 e-r
12. Nov. 1975
12. Nov. 1975
609826/0891
Claims (15)
- Patentansprüche :l\ Allseitig wirkender Tastkopf für Meßnuischinen, der aus einem Stab besteht, welcher mit der zu untersuchenden Oberfläche in Kontakt gebracht wird, einem beweglichen Körper, der mit diesem Stab verbunden, ist und einem festen Trägerkörper für diesen beweglichen Körper, wobei der feste und der bewegliche Körper elektrische Kontaktelemente enthalten, welche zusammen einen Schalter mit mindestens einem Kontakt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die stabile Gleichgewichtslage des beweglichen Körpers in bezug auf den festen Körper statisch bestimmt ist, ohne überschüssige Einschränkungen, wobei der Schalter ausschließlich in dieser stabilen Gleichgewichtslage geschlossen ist.
- 2. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Körper einer elastischen Kraft gegen den festen Körper ausgesetzt ist und die statisch bestimmte Gleichgewichtslage dreifach, zweifach und einfach zwischen den zwei Körpern bestimmt ist.
- 3. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dreifache, zweifache und einfache Bestimmtheit mittels einer ersten Kugel, einem Satz von drei Kugeln, auf dem die erste Kugel unter Kontakt ruht, einem Stift und einem Paar Kugeln, auf denen der Stift unter Kontakt ruht und einer zweiten Kugel und einer Ebene, auf der diese zweite Kugel unter Kontakt ruht, erreicht wird.
- 4. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kontaktelemente, die zu dem festen und dem beweglichen Körper gehören, die dreifache, zweifache und einfache Bestimmtheit der Gleichgewichtslage bewirken.609826/089 1
- 5. Elektrischer Tastkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem äußeren Körper zylindrischer Form eingeschlossen ist, dessen oberes Ende mit einer Öffnung versehen ist, um dort eine zylindrische Verlängerung aufzunehmen und zu befestigen, die den gleichen Durchmesser wie der äußere Körper hat, wobei die Verbindung zwischen dem äußeren Körper und der Verlängerung ein elektrisches Koppelelement aus mindestens zwei elektrischen Verbindungssteckern und einem mechanischen Koppelelement aus einem Zentrierstift und einem Sj ι r besteht.
- 6. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verlängerung, und zwar im oberen Teil, mindestens ein elektrischer Verbindungsstecker und mindestens ein Zentrierstift vorgesehen sind zur elektrischen und mechanischen Verbindung dieses Stückes mit dem Kopf einer Meßmaschine oder mit einer anderen derartigen Verlängerung des gleichen Außendurchmessers .
- 7. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Körper am Außenkörper mit mindestens drei Säulen befestigt und der bewegliche Körper mit Schlitzen zur Aufnahme der Säulen versehen ist, und daß die Säulen eine axiale Rotation des beweglichen Körpers verhindern.
- 8. Elektrischer Tastkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den festen und beweglichen Körpern Anschlußplatten befestigt sind, die gedruckte Schaltungen tragen, welche die elektrischen Verbindungen zwischen den elektrischen Kontaktelementen und den Zuführungs- und Ausgangsklemmen zur Herstellung der Parallel- und/oder Serienverschaltung zwischen den Kontakten'bilden.
- 9. Elektrischer Tastkopf nach nem der Ansprüche 1 bis 8, da-609826/0891durch gekennzeichnet, daß er Einrichtungen enthält, die es ihm ermöglichen, der Meßmaschine im Augenblick des ersten Öffnens des SchalLers ein Signal zu liefern und die für eine eingestellte Zeit die Übertragung weiterer Signale zur Meßmaschine verhindern und diese Einrichtungen außerdem verhindern, daß über eine voreingestellte Zeit Signale zur Meßmaschine vom Augenblick des ersten Schließens des Kontaktes an und später übertragen werden.
- 10. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen mindestens ein Paar Speicherelemente umfassen, wovon eines beim Öffnen und das andere beim Schließen des Schalters angestoßen wird, und daß die zwei Speicherelemente gegenseitig so verschaltet sind, daß die Aktivierung des einen der beiden verhindert, daß das andere aktiviert wird und jedes der beiden Speicherelemente über eine vorher eingestellte Zeit aktiv bleibt, wobei dasjenige Speicherelement, welches beim Öffnen des Schalters aktiv wird, ein Signal zur Meßmaschine liefern kann.
- 11. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 10 in Abhängigkeit von Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 9 in Abhängigkeit von Anspurch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung mittels drei in Serie geschalteter Kontakte hergestellt wird, die in einfacher und doppelter Weise bestimmt sind, und diese wiederum in Serie zu drei parallel geschalte ten Kontakten" liegen, die dreifach bestimmt sind, und die Ausgänge der drei Schalter parallel auf den Einga. g eines logischen Oderschaltkreises geführt sind, dessen Ausgang mit den zwei Speicherelementen verbunden ist.
- 12. Liektrischer Tastkopf nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in Abhängigkeit von einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannten Einrichtungen mittels609826/0891miniaturisierter elektrischer oder elektronischer Schaltkreise ausgeführt und in dem vorgenannten Verlängerungsstück untergebracht sind.
- 13. Elektrischer Tastkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er weitere Einrichtungen enthält, die der Meßmaschine nach einer vorher eingestellten Verzögerungszeit ein zweites Signal liefern, welches den Geschlossen- oder Offenzustand des Schalters anzeigt, wobei die vorher eingestellte Verzögerung dafür sorgt, daß das zweite Signal aus den vorgenannten Einrichtungen die Maschine nach dem ersten Signal erreicht.
- 14. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung aus einem Gatterschaltkreis, der das zweite Signal liefert, und durch den Speicherschaltkreis gesteuert wird, der das Signal zu der Maschine liefert, und einem Verzögerungsschaltkreis, dem das Signal von dem Schalter zugeliefert wird und der dieses zu dem Gatterschaltkreis nach Erhalt des Kontrollsignals weitergibt, besteht.
- 15. Elektrischer Tastkopf nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels Speicherschaltkrexs auf die Maschine übertragene Signal ein impulsförmiges Meßsignal mit vorherbestimmter Form und Dauer ist und daß das zweite Signal, das von der zweitgenannten Einrichtung erzeugt wird, ein Gleichspannungssignal ist, dessen Pegel davon abhängt, ob der Schalter/offen oder geschlossen ist»A 9454 e-fc
12. Nov. 1975609826/0891
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