DE3317299C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Berührungs-Signalsonde mit einem Sondengehäuse zur kippbaren und vertikal beweglichen Halte­ rung einer Sonde, die in Kontakt mit einem Werkstück zu bringen ist, mit einer am oberen Ende des Sondengehäuses befestigten Deckplatte, mit einer in dem Sondengehäuse im wesentlichen stationär angeordneten Platte zur Halterung des oberen Teils der Sonde, mit drei auf im wesentlichen glei­ chen Winkelabständen zwischen der Platte und dem Sondenge­ häuse angeordneten Kontaktpunktkugeln, mit einer an einer unteren Berührungsfläche des Sondengehäuses ausgebildeten Auflagerfläche für die Kontaktpunktkugeln, mit wenigstens einer im Sondengehäuse ausgebildeten seitlichen Berührungs­ fläche, welche eine Anlagefläche für wenigstens eine An­ schlagkugel bildet, um eine seitliche Bewegung der Platte zu begrenzen, mit einer ersten Vorspanneinrichtung zur vertika­ len Vorspannung der Platte gegen die untere Berührungsfläche und mit einer zweiten Vorspanneinrichtung zur seitlichen Vorspannung der Sonde.

Eine derartige Berührungs-Signalsonde ist aus der DE-AS 23 65 984 bekannt. Bei dieser bekannten Berührungs-Signal­ sonde wird eine seitliche Bewegung der stationären Platte durch einen Zapfen und radial federnd vorgespannte Zentrier­ kugeln oder durch drei um einen zylindrischen Fortsatz der stationären Platte angeordnete Zentrierkugeln bewirkt. Hier­ bei wird es als nachteilig empfunden, daß eine seitliche Be­ wegung nur in einer Richtung, nämlich in Richtung der fe­ dernd vorgespannten Zentrierkugeln möglich ist und daß die stationäre Platte bei einer seitlichen Bewegung in Richtung auf die Vorspanneinrichtung keine definiert ausgebildete An­ schlagfläche zur Begrenzung dieser Bewegung vorfindet.

Aus der DE-AS 26 44 027 ist ein Taster bekannt, der in einem Gehäuse an zwei Stellen axial gelagert ist. Die Beweglich­ keit dieses Tasters ist auf eine Rotation um seine Längsach­ se und auf eine Kippbewegung der Längsachse beschränkt. Die Lagerung des Tasters im Gehäuse erfolgt an den zwei Lager­ stellen jeweils durch Lagerkugeln, was einen hohen konstruk­ tiven und fertigungstechnischen Aufwand bedeutet. Darüber hinaus ist der Taster in Axialrichtung fixiert.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Be­ rührungs-Signalsonde der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und die eine definierte seitliche Bewegung des Sondenkopfes relativ zum Sondengehäuse zuläßt.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß an der Platte nur eine einzige Anschlagkugel an­ gebracht ist, welche mit ihrem Umfang in seitlicher Richtung über die Platte hinausragt, daß die seitliche Berührungsflä­ che als ebene Fläche ausgebildet ist, die auf der Höhe der Platte angeordnet ist, daß an der Platte eine Rastkugel an­ gebracht ist, welche mit ihrem Umfang in seitlicher Richtung über die Platte hinausragt, daß das Sondengehäuse mit einer Einrastfläche ausgestattet ist, welche einen Einschnitt auf­ weist und auf der Höhe der Platte angeordnet ist, und daß der Einschnitt durch zwei ebene Flächen gebildet ist, an denen die Rastkugel in zwei Punkten anliegt, um eine seit­ liche Bewegung der Platte zu begrenzen.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, mit drei bis fünf Lagerpunkten die Bewegung der Sonde in axialer und achsnor­ maler Richtung zu definieren und zu begrenzen und die Grund­ stellung der Sonde in beiden Richtung festzulegen. Die Berührungs-Signalsonde gemäß der Erfindung ist darüber hin­ aus in beliebige Richtungen auslenkbar, ohne daß dadurch die Signalgebung beeinträchtigt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die in den Unter­ ansprüchen angegebenen Merkmale angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt der wesentlichen Teile einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Berührungs-Signal­ sonde;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt der wesentlichen Teile einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt der wesentlichen Teile einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5 und

Fig. 7 einen Schnitt der wesentlichen Teile einer vierten Ausführungsform.

In der Zeichnung ist ein im wesentlichen plattenförmiger Deckträger oder eine Deckplatte 12 durch Schrauben 11a und 11b an dem oberen offenen Ende eines zylindrisch geformten Sondengehäuses 10 befestigt, das am oberen Ende offen ist. Dieser Deckträger 12 ist mit einer sich nach oben erstreckenden Halterung 14 ausgestattet, um verbindbar mit oder lösbar von einem nicht dargestellten beweglichen Träger ange­ ordnet zu sein.

In einem der Halterung 14 gegenüberliegenden Teil des Sondengehäuses 10 ist eine Öffnung 16 ausgebildet, und ein Sondenschaft 18 erstreckt sich durch die Öffnung 16 und wird relativ zum Sondengehäuse 10 kippbar gehal­ ten. Eine stationäre Platte 20 ist im Sondengehäuse 10 eingebaut, und der vorstehend genannte Sondenschaft 18 ist an der stationären Platte 20 befestigt. Eine Sonde 22 ist mittels einer Schraube 23 auf dem vorderen Ende des Sondenschaftes 18 abnehmbar befestigt, so daß eine gewünschte Sonde 22 befestigt werden kann. Weiter ist an dem vorstehenden Ende der Sonde 22 eine Kugel 24, die in Kontakt mit einem zu messenden Werkstück gebracht werden soll, fest angebracht.

Zur genauen Positionierung und Halterung der stationären Platte 20 in dem Sondengehäuse 10 werden erfindungsgemäß eine gekippte Lage und eine vertikal verschobene Lage der stationären Platte 20 durch Lagesteuerelemente ge­ steuert, die unabhängig voneinander ausgebildet sind. Im einzelnen wird die vertikal verschobene Lage der stationären Platte 20 durch eine untere Berührungs­ fläche zur Lagerung und Halterung der Unterseite der stationären Platte 20 gestützt, und es wird die ge­ kippte Lage der stationären Platte 20 durch eine seit­ liche Berührungsfläche und eine Eingriffsfläche zur Lagerung und Halterung der seitlichen Oberfläche der stationären Platte 20 definiert. Nachfolgend wird die Halterung des Sondenschaftes 18 (stationäre Platte 20) in der gekippten und vertikal verschobenen Lage beschrieben.

Eine im wesentlichen fünfeckige säulenförmige stationä­ re Platte 20 ist am oberen Ende des Sondenschafts 18 angebracht, eine Anschlag-Kugel 26 mit einem sich in die seitliche Richtung der stationären Platte 20 erstreckenden seitlichen peripheren Rand ist an einer seitlichen Oberfläche der stationären Platte 20 befestigt, und es ist eine Rast-Kugel 28, die einen sich in die seitliche Richtung der stationären Platte 20 seitlichen peripheren Rand besitzt, an der anderen seitlichen Oberfläche der stationären Platte 20 durch einen Stützarm 30 der Rast-Kugel befestigt.

Durch die Schrauben 34a und 34b ist eine seitliche Berührungsfläche 32 an dem Sondengehäuse 10 befestigt, die dazu befähigt ist, gegen die Anschlag-Kugel 26 zur Einstellung der lateralen Bewegung der stationären Platte 20 anzustoßen. Eine Rast-Fläche 36 mit einem einrastenden Einschnitt 36a, der es zur Einstellung der Lage der stationären Platte 20 in lateraler Richtung ermöglicht, daß die Rast-Kugel 28 mit zwei Punkten daran anstößt, ist durch die Schrauben 38a und 38b an dem Sondengehäuse 10 befestigt. Als Folge davon stoßen die Anschlag-Kugel 26 gegen die seitliche Berührungsfläche 32 und die Rast-Kugel 28 gegen den einrastenden Einschnitt 36a der ein­ rastenden Fläche 36 an zwei Punkten davon, so daß die stationäre Platte 20 in seitlicher Richtung an drei Punkten gestützt werden kann, wobei eine Kontrolle der seitlichen Bewegung der stationären Platte 20 möglich wird.

Weiterhin sind an der unteren Oberfläche der stationären Platte 20 in im wesentlichen gleichwinkeligen Inter­ vallen drei Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c be­ festigt, von denen jede einen unteren peripheren Rand besitzt, der sich von der stationären Platte 20 nach unten erstreckt, und eine scheibenförmige untere Berührungsfläche 42, die gegen die vorstehend ge­ nannten Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c anstößt, ist an der unteren Fläche des Sondengehäuses 10 durch die Schrauben 44a und 44b befestigt. Als Folge davon stoßen die Kontakt-Kugeln 40a, 40b und 40c gegen eine untere Berührungsoberfläche 42a der unteren Be­ rührungsfläche 42, so daß die stationäre Platte 20 in der vertikalen Richtung durch drei Punkte gestützt werden kann, wodurch sich die Steuerung der vertikalen Bewegung der stationären Platte 20 ermöglicht.

Zusätzlich sind die Anschlag-Kugel 26, die Rast- Kugel 28 und die Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c von sphärischer Form, und die Kontaktoberflächen der seitlichen Berührungsfläche 32, des einrastenden Einschnittes 36a und der unteren Berührungsoberfläche 42a planar, wodurch die Bearbeitung der Anschlag- Kugel 26, der Rast-Kugel 28, der Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c, der seitlichen Berührungsfläche 32, des einrastenden Einschnittes 36a und der unteren Berührungsoberfläche 42a erleichtert wird, wodurch die Kosten reduziert werden können. Weiterhin gleiten die Anschlag-Kugel 26, die Rast-Kugel 28 und die Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c an den Kontaktoberflächen der seitlichen Berührungsfläche 32, des einrastenden Einschnitts 36a und der unteren Berührungsoberfläche 42a so, daß die Kontaktoberflächen gereinigt werden können, wodurch Betriebsstörungen ausgeschaltet werden können.

Zur Vorbeugung irregulärer Bewegungen der stationären Platte 20, die durch die untere Berührungsfläche 42, die seitliche Berührungsfläche 32 und die Rast-Fläche 36 gehalten wird, und um die stationäre Platte 20 aus der gekippten Position zurückzuführen, sind eine erste und eine zweite Vorspannungseinrichtung zur Vorspannung der stationären Platte 20 gegen die untere Berührungsfläche 42, die seitliche Berührungsfläche 32 und die Rast-Fläche 36 vorgesehen. Im folgenden werden die erste und die zweite Vorspannungseinrich­ tung beschrieben.

Die erste Vorspannungsfläche ist vorgesehen, um die unteren peripheren Ränder der Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c gegen die untere Berührungsfläche 42a der Berührungsfläche 42 zwingend vorzuspannen. In der Ausführungsform enthält die erste Vorspannungs­ einrichtung zwei Zugfedern 46a und 46b, von denen jede an ihrem Ende an den gegenüberliegenden Endteilen der stationären Platte 20 befestigt ist und das andere Ende an der unteren Berührungsfläche 42, und eine Kompressionsfeder 48, die sich zwischen dem Deck­ träger 12 und der stationären Platte 20 erstreckt. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, enthält die erste Vorspannungseinrichtung im einzelnen: Zwei Zugfedern 46a und 46b, von denen jede an ihrem einen Ende an den gegenüberliegenden Endteilen der stationären Platte 20 befestigt sind, und am anderen Ende an der unteren Berührungsfläche 42, um die stationäre Platte 20 gegen die untere Berührungsfläche 42 elastisch vorzuspannen und die stationäre Platte 20 gegen die untere Berührungsober­ fläche 42a elastisch vorzuspannen, und eine Kompressions­ feder 48, die an ihrem einen Ende mit dem zentralen Teil der Deckplatte 12 verbunden ist und an ihrem anderen Ende mit dem zentralen Teil der stationären Platte 20, um die stationäre Platte 20 zwingend gegen die untere Berührungsoberfläche 42a vorzuspannen. Um die Vorspannungskraft der Kompressionsfeder 48 justieren zu können, ist die Deckplatte 12 zusätz­ lich mit einem Federsitz 50 ausgestattet, um ein Endteil der Kompressionsfeder 48 aufzunehmen, und mit einer Justierschraube 52, um den Federsitz 50 vertikal zu bewegen, so daß die Vorspannungskraft der Kompressionsfeder 48 durch Justierung der Justier­ schraube 52 in ihrer linear beweglichen Lage einge­ stellt werden kann. Zur zwingenden Vorspannung der seitlichen peripheren Ränder der Anschlag-Kugel 26 und der Rast-Kugel 28 gegen die seitliche Be­ rührungsfläche 32 und den einrastenden Einschnitt 36a wird zusätzlich die zweite Vorspannungseinrichtung vorgesehen. In der Ausführungsform enthält die zweite Vorspannungseinrichtung eine Zugfeder 54, die an ihren einen Ende an der stationären Platte 20 befestigt ist und an ihrem anderen Ende an dem Sondengehäuse 10. Wie die Fig. 1 und 2 im einzelnen zeigen, enthält die zweite Vorspannungseinrichtung zur zwingenden Vor­ spannung der stationären Platte 20 gegen die seitliche Berührungsfläche 32 und die einrastende Fläche 36 eine Zugfeder 54, die an ihrem einen Ende mit einer vor­ deren Endfläche 20c, die zwischen zwei Seitenoberflächen 20a und 20b der stationären Platte 20 angeordnet ist und an ihrem anderen Ende mit einem die Feder aufneh­ menden Teil 56 des Sondengehäuses 10 verbunden ist.

Um die Vorspannungskraft der Zugfeder 54 justieren zu können, ist das Sondengehäuse 10 mit einem die Feder aufnehmenden Teil 56 und einer die Feder aufnehmenden Schraube 58 versehen, die justierbar im die Feder auf­ nehmenden Teil 56 angebracht ist und daran mit dem anderen Ende der Zugfeder 54 befestigt ist, so daß die Vorspannungskraft der Zugfeder 54 durch Justierung der die Feder aufnehmenden Schraube 58 in ihrer linear bewegbaren Lage eingestellt werden kann.

Folglich wird die stationäre Platte 20 vertikal be­ wegbar und kippbar im oben beschriebenen Sondenge­ häuse gehalten.

In der Ausführungsform erstreckt sich weiterhin ein Sperrelement 60 von einer seitlichen Oberfläche der stationären Platte 20 aus zu der Zugfeder 54 hin, und ein die Sperre aufnehmendes Element 62, das mit dem Sperrelement 60 zum Eingriff zu bringen ist, ist an der unteren Berührungsfläche 42 des Sondengehäuses 10 vorge­ sehen. Der Eingriff des Sperrelementes 60 mit dem die Sperre aufnehmenden Element 62 beugt einer zu starken Kippung der stationären Platte 20 vor und damit einer zu starken Kippung des Sondenschafts 18. Im einzelnen enthält das Sperrelement 60 einen stab­ förmigen Körper 64 und einen scheibenförmigen Kopf 66, der an einem Ende des Körpers 64 vorgesehen ist. Das vordere Endteil 64a des Körpers 64 ist an der stationären Platte 20 befestigt, und das die Sperre aufnehmende Element 62 besitzt die Form eines Blockes und ist an dem zentralen Teil davon mit einem einrastenden Einschnitt 62 versehen und durch die Schrauben 68a und 68b an der unteren Berührungsfläche 42 befestigt. Dann wird der Körper 64 des Sperrele­ ments 60 lose durch den einrastenden Einschnitt 62 des die Sperre empfangenden Elements 62 eingeführt, und die rückwärtige Oberfläche des Kopfs 66 des Sperrelements 60 wird in eine Lage gegenüber einer Endfläche 62 des die Sperre empfangenden Elements 62 ge­ bracht. Dazu wird die stationäre Platte 20 in eine Richtung zwischen der Frontseite und der Rückseite der Papierebene in der Fig. 1 gebracht. Der Körper 64 des Sperrelements 60 wird mit den Wänden des Ein­ schnitts des die Sperre empfangenden Elements 62 zum Eingriff gebracht, so daß die stationäre Platte 20 an einer zu starken Kippung gehindert wird. Wenn weiterhin die stationäre Platte 20 in einer Richtung, wie sie durch den Doppelpfeil A angezeigt wird, gekippt wird, und so die vorstehend genannte Richtung senkrecht schneidet, stößt der Kopf 66 des Sperrelements 60 ge­ gen eine Endfläche 62b des die Sperre aufnehmenden Elements 62 so daß die stationäre Platte 20 davon abgehalten wird, sich zu stark zu neigen.

Wie oben beschrieben wurde, kann der Sondenschaft 18 vertikal beweglich und kippbar gehalten werden, und die statische Lage des Sondenschafts 18 kann durch seitliche periphere Ränder der Anschlag-Kugel 26 und der Rast- Kugel 28 und die unteren peripheren Ränder der Kon­ taktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c stabilisiert werden. Erfindungsgemäß kann die Kontrolle der Lagen der stationären Platte 20 zur Fixierung der Sonde 22 (Sondenschaft 18) in der vertikalen Richtung und der seitlichen Richtung getrennt voneinander durch­ geführt werden. Um die stationäre Platte 20 sowohl in vertikaler Richtung als auch der seitlichen Richtung zum Eingriff zu bringen, werden die Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c vorgesehen, von denen jede einen un­ teren peripheren Rand besitzt, und die Anschlag-Kugel 26 und die Rast-Kugel 28, von denen jede einen seitli­ chen peripheren Rand hat, so daß mit einer vereinfachten Konstruktion eine ausreichend statische Lage der Sonde 22 nach Rückkehr in die Ausgangslage erhalten werden kann und eine stabile Positionierung der Sonde 22 durch­ geführt werden kann.

Im folgenden wird eine Beschreibung zur Bestimmung eines Kontaktes zwischen der Sonde 18 und dem zu messenden Werkstück gegeben.

In der Ausführungsform bilden die Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b, 40c und die untere Berührungsoberfläche 42a Paare von Hauptkontaktpunkten. Im einzelnen werden die unteren stationären Kontaktpunkte 70a, 70b und 70c, die in Kontakt mit den unteren peripheren Rändern der Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c gebracht werden sollen, in der unteren Berührungsoberfläche 42a der unteren Berührungsfläche 42 eingebettet und darauf fixiert. Die Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c und die unteren stationären Kontaktpunkte 70a, 70b und 70c bilden die Paare der Hauptkontakt­ punkte der Berührungs-Signalsonde.

In der Ausführungsform bilden weiterhin die Anschlag- Kugel 26, die Rast-Kugel 28, die seitliche Berührungsfläche 32 und die einrastende Fläche 36 ein Paar von Hilfskontaktpunkten. Im einzelnen wird der stationäre Hilfskontaktpunkt 72, der in Kontakt mit dem seitlichen peripheren Rand der vor­ stehend genannten Anschlag-Kugel 26 gebracht werden soll, in die seitliche Berührungsfläche 32 einge­ bettet und auf ihr fixiert, und zwei stationäre Hilfs­ kontaktpunkte 74a und 74b, die in Kontakt mit den seitlichen peripheren Rändern der vorgenannten Rast- Kugel 28 gebracht werden sollen, werden in den einrastenden Einschnitt 36a der einrastenden Fläche 36 eingebettet und auf ihr fixiert, wodurch die An­ schlag-Kugel 26, die Rast-Kugel 28, die stationären Hilfskontaktpunkte 72, 74a und 74b ein Paar von Hilfs­ kontaktpunkten der Berührungs-Signalsonde bilden.

Als Ergebnis werden durch die drei Paare der Haupt­ kontaktpunkte und die drei Paare der Hilfskontakt­ punkte sechs Paare von Kontaktpunkten der Berührungs- Signalsonde gebildet, so daß die Meßgenauigkeit ver­ bessert werden kann. Im einzelnen kann eine feine Neigung des Sondenschaftes 18 bestimmt werden, so daß die Leistung verbessert werden kann. Weiterhin kann die Rückkehr der Sonde in die Ausgangslage genauer bestimmt werden.

Dann werden die Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c und die unteren stationären Kontaktpunkte 70a, 70b und 70c in Serie und in alternierenden Richtungen zu­ einander angeordnet und weiterhin die Anschlag- Kugel 26 und die Rast-Kugel 28 und die stationären Hilfskontaktpunkte 72, 74a und 74b in Serie und in alternierenden Richtungen zueinander, wodurch die Gruppen der Hauptkontaktpunkte und die Paare der Hilfskontaktpunkte eine Serienschaltung bilden, so daß ein Kontakt der auf dem vorderen Ende des Sondenschaftes 18 befestigten Sonde 22 und des zu messenden Objekts durch einen nicht gezeigten Kontaktdetektor bestimmt werden kann. Im einzelnen werden dann, wenn kein Kontakt zwischen der Sonde 22 und dem zu messenden Werkstück besteht, alle drei Paare der Hauptkontaktpunkte, das heißt (die Kontaktpunkt-Kugel 40a, der untere stationäre Kontaktpunkt 70a), (die Kontaktpunkt-Kugel 40b, der untere stationäre Kontaktpunkt 70b) und (die Kontaktpunkt-Kugel 40c, der untere stationäre Kontaktpunkt 70c) in Kontakt miteinander gebracht, und weiterhin alle drei Paare der Hilfskontaktpunkte, d. h. (die Anschlag-Kugel 26, der stationäre Hilfs­ kontaktpunkt 72), (die Rast-Kugel 28, der stationäre Hilfskontaktpunkt 74a) und (die Rast-Kugel 28, der stationäre Hilfskontaktpunkt 74b), wodurch der Kon­ taktdetektor in einem leitenden Zustand ist. Wenn die Sonde 22 in Kontakt mit dem zu messenden Werk­ stück kommt, so führt bei dieser Anordnung der Sonden­ schaft 18 eine Neigung oder eine vertikale Bewegung aus, wodurch irgendein Paar von Kontaktpunkten der drei Gruppen der Hauptkontaktpunkte und der drei Hilfskontaktpunkte voneinander getrennt werden. Folglich kommt der Kontaktdetektor in einen nicht­ leitenden Zustand, so daß der Kontakt zwischen der Sonde 22 und dem zu messenden Werkstück nicht genau bestimmt werden kann.

Es wird nun eine Beschreibung der Wirkung der vor­ stehend beschriebenen Anordnung der erfindungsge­ mäßen Ausführungsform gegeben.

In den Fig. 1 und 2 wird die Sonde 22 kippbar und vertikal beweglich durch die Zugfedern 46a, 46b, die Kompressionsfeder 48 und die Zugfeder 54 gehalten, die unteren peripheren Ränder der Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c werden durch die Zugfedern 46a, 46b, die Kompressionsfeder 48 und die Zugfeder 54 in Kontakt mit der unteren Berührungsoberfläche 42a gebracht, und die seitlichen peripheren Kanten der Anschlag-Kugel 26 und der Rast-Kugel 28 werden mit der seitlichen Berührungsfläche 32 und der einrastenden Fläche 36 in Kontakt gebracht, so daß die statische Lage der Sonde 22 stabilisiert werden kann. Weiterhin wer­ den alle drei Paare von Hauptkontaktpunkten d. h. (die Kontaktpunkt-Kugel 40a, der untere stationäre Kontaktpunkt 79a), (die Kontaktpunkt-Kugel 40b, der untere stationäre Kontaktpunkt 70b) und (die Kontakt­ punkt-Kugel 40c, der untere stationäre Kontaktpunkt 70c) in Kontakt miteinander gebracht, weiterhin werden alle drei Paare der Hilfskontaktpunkte, d. h. (die Anschlag-Kugel 26, der stationäre Hilfskontaktpunkt 72), (die Rast-Kugel 28, der stationäre Hilfskontakt­ punkt 74a) und (die Rast-Kugel 28, der stationäre Hilfskontaktpunkt 74b) in Kontakt miteinander ge­ bracht, wodurch der Kontaktdetektor im leitenden Zustand ist.

Wenn dann die am vorderen Ende des Sondenschafts 18 befestigte Sonde 22 in Kontakt mit dem zu messenden Werkstück kommt, führt der Sondenschaft 18 (wie oben beschrieben) eine Neigung oder eine vertikale Bewegung aus, und jedes Paar der Kontaktpunkte der drei Paare der Hauptkontaktpunkte und der drei Hilfs­ kontaktpunkte wird voneinander getrennt, wodurch der Kontakt mit dem Kontaktdetektor bestimmt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt kann sich der Sondenschaft 18, selbst wenn der bewegbare Träger überschießt, sich relativ zum Sondengehäuse neigen, so daß der Sonden­ schaft 18 und die Sonde 22 vor einer Beschädigung be­ wahrt werden können. Weiterhin wird der Sondenschaft 18 durch das Sperrelement 60 und das die Sperre empfangende Element 62 so gesteuert, daß er sich nicht über einen vorbestimmten Winkel hinaus neigen kann, so daß die Zugfedern 46a, 46b, die Kompressionsfeder 48 und die Zugfeder 54 vor einer Verdrehung oder Be­ schädigung bewahrt werden können.

Wenn dann die Sonde 22 von dem zu messenden Werkstück gelöst wird, wird der Sondenschaft 18 durch die Vor­ spannungskräfte der Zugfedern 46a, 46b, der Kompressions­ feder 48 und der Zugfeder 54 rasch in die neutrale Stellung gebracht, und die seitlichen peripheren Ränder der Anschlag-Kugel 26 und der Rast-Kugel 28 kommen wieder in Kontakt mit der seitlichen Berührungsfläche 32 und der einrastenden Fläche 36, und die unteren peripheren Ränder der Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b und 40c kommen in Kontakt mit der unteren Berührungs­ oberfläche 42a der unteren Berührungsfläche 42, wodurch der Sondenschaft 18 in seiner statischen Lage stabilisiert wird und der Kontaktdetektor in den lei­ tenden Zustand zurückkehrt.

Wie oben beschrieben wurde, kann mit der vereinfachten Konstruktion gemäß der erfindungsgemäßen ersten Aus­ führungsform die ausreichende Rückkehr der Sonde in die Ausgangslage und die stabilisierte statische Bedingung der Sonde erreicht werden. Außerdem kann der Ausschlag der Sonde erweitert werden. Weiterhin wird die Lage der Sonde nicht eingeschränkt.

Weiterhin werden die untere Berührungfläche zur Kon­ trolle der vertikalen Bewegung der stationären Platte und die seitliche Berührungsfläche und die einrastende Fläche zur Kontrolle der seitlichen Be­ wegung der stationären Platte unabhängig voneinander vorgesehen, und weiterhin wird die stationäre Platte gegen die untere Berührungsfläche, die seitliche Be­ rührungsfläche und die einrastende Fläche durch die erste und die zweite Vorspannungseinrichtung ohne gegenseitige Beeinflussung vorgespannt, so daß sie gelagert und gehalten werden kann, ohne in ihrer Lage verschoben zu werden, und damit kann der stabile und genaue statische Zustand nach Rückkehr in die Ausgangslage der stationären Platte, d. h. der Sonde erhalten werden kann, wodurch eine Verbesserung der Meßgenauigkeit möglich ist.

Zusätzlich können gemäß der ersten Auführungsform die jeweiligen Bewegungen der stationären Platte in der vertikalen Richtung und der seitlichen Richtung durch Positionskontrollelemente, die unabhängig von­ einander gebildet sind, durchgeführt werden, der Meßdruck, d. h. der Kontaktdruck zwischen der Sonde und dem zu messenden Werkstück kann niedrig gehalten und auf den optimalen Wert eingestellt werden, und die Neigung und dgl. der stationären Platte und des Schaftes durch die Schwerkraft können ver­ hindert werden, so daß eine genaue Messung durchge­ führt werden kann, ohne daß diese durch die Lage der Sonde gestört wird. Weiterhin sind die jeweiligen Positionskontrollelemente unabhängig voneinander mit der ersten und der zweiten Vorspannungseinrichtung versehen. Aufgrund dieser Tatsache kann die augenblick­ liche Rückkehr der Sonde in die Ausgangsposition auch dann erreicht werden, wenn der zulässige Neigungswert größer ist, so daß ein sogenannter Gesamt-Überlaufwert vergrößert werden kann.

Gemäß der ersten Ausführungsform können weiterhin die stationäre Platte, die untere Berührungsfläche, die seitliche Berührungsfläche und die einrastende Fläche durch Verwendung ebener Platten und dgl., wie vorstehend aufgeführt, in sehr vereinfachten Konstruktionen aus­ gebildet werden, so daß die Herstellung von Teilen der Berührungs-Signalsonde erleichtert werden kann. Weiterhin kann die Kontrolle der Lagen der stationären Platte in der vertikalen und der seitlichen Richtung unabhängig voneinander durchgeführt werden, und es herrschen keine besonderen Beziehungen zwischen ihnen, wodurch es nicht notwendig ist, beide Positionskon­ trollelemente mit einer äußerst hohen Genauigkeit in ihrer gegenseitigen Lage anzuordnen, wodurch es möglich ist, die Berührungs-Signalsonde mit niedrigen Kosten herzustellen.

In der ersten Ausführungsform wird weiterhin die erste Vorspannungseinrichtung durch die zwei Zugfedern und Kompressionsfeder gebildet, kann aber auch nur durch zwei Zugfedern gebildet sein, die an den gegenüber­ liegenden Endteilen der stationären Platte vorge­ sehen sind, ohne Verwendung einer Kompressionsfeder.

Darüber hinaus kann gemäß der ersten Ausführungsform die Berührungs-Signalsonde kompakt und mit einem geringen Gewicht hergestellt werden. Es besteht deshalb nicht die Notwendigkeit, den beweglichen Träger mit einer festen Konstruktion auszuführen, wodurch die Kosten des Meßinstruments erniedrigt werden und die Kontrollierbarkeit verbessert werden kann.

In der ersten Ausführungsform bilden weiterhin die drei Gruppen der Hauptkontaktpunkte und die drei Gruppen der Hilfskontaktpunkte die Paare der Kontakt­ punkte der Berührungs-Signalsonde, aber es können auch entweder die drei Paare der Hauptkontaktpunkte oder die drei Paare der Hilfskontaktpunkte die Paare der Kontaktpunkte der Berührungs-Signalsonde bilden.

Mach der ersten Ausführungsform können weiterhin die seitliche Berührungsfläche 12 und die einrastbare Fläche 36 die Bewegung der stationären Platte 20 (Sondenschaft 18) in der seitlichen Richtung kontrol­ lieren und insbesondere die stationäre Platte 20 (Sondenschaft 18) daran hindern, um den Sondenschaft zu rotieren.

Die Fig. 3 zeigt die zweite Ausführungsform der Erfindung, und die Fig. 4 zeigt einen Schnitt davon.

In der zweiten Ausführungsform wird der untere periphere Rand der Anschlag-Kugel 26 verwendet, um eine (40c) der Kontaktpukt-Kugeln zu ersetzen. Im einzelnen sind die Kontaktpunkt-Kugeln 40a und 40b an der stationären Platte 20 mittels Kontaktstützarmen 76a und 76b befestigt, und weiterhin sind die Anschlag-Kugel 26 (Kontaktpunkt- Kugel 40c) und die Rast-Kugel 28 mittels eines Stützarms 78 für die Anschlag-Kugel und den Stützarm 30 für die Rast-Kugel fest an der stationären Platte 20 angebracht. Die statische Lage des Sondenschaftes 18 kann durch die unteren peripheren Ränder der Kontaktpunkt-Kugeln 40a, 40b, den unteren peripheren Rand der Anschlag- Kugel 26 und den seitlichen peripheren Rand der Rast- Kugel 28 stabilisiert werden. Folglich wird die An­ schlag-Kugel 26 dazu veranlaßt, die stationäre Platte 20 in zwei Richtungen zu stützen, so daß der Sonden­ schaft 18 durch Verwendung von 4 Kugeln zuverlässig stabilisiert werden kann, wodurch die Berührungs- Signalsonde in der Größe kompakt gehalten werden kann.

In der zweiten Ausführungsform kann in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform ein ausreichen­ der statischer Zustand der Sonde nach ihrer Rückkehr in die Ausgangsposition und ein stabilisierter stati­ scher Zustand der Sonde durch eine vereinfachte Konstruktion erreicht werden, und der Ausschlag der Sonde kann erweitert werden.

Fig. 5 zeigt die dritte Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 6 einen Schnitt davon.

In der dritten Auführungsform wird der untere peri­ phere Rand der Anschlag-Kugel 26 verwendet, um (40) der Kontaktpunkt-Kugeln zu ersetzen, und weiter­ hin den unteren peripheren Rand der Rast-Kugel 28, um eine (40b) der Kontaktpunkt-Kugeln zu ersetzen. Im einzelnen wird die Kontaktpunkt-Kugel 40a über den Kontaktpunkt-Kugel-Stützarm 76a an der stationären Platte 20 befestigt, und weiterhin die Anschlag-Kugel 26 (Kontaktpunkt-Kugel 40c) und die Rast-Kugel 28 (Kontaktpunkt-Kugel 40b) an der stationären Platte 20 über den Stützarm 78 der Anschlag-Kugel und den Stützarm 30 der Rast-Kugel fest angebracht. Die statische Lage des Sondenschaftes 18 kann dann durch den unteren peripheren Rand der Kontaktpunkt-Kugel 40a, den unteren peripheren Rand der Anschlag-Kugel 26, den unteren peripheren Rand und die seitlichen peripheren Ränder der Rast-Kugel 28 stabilisiert werden. Folglich wird die Anschlag-Kugel 26 dazu veranlaßt, die Sonde in zwei Richtungen zu stützen, und die Rast- Kugel 28 wird ebenfalls veranlaßt, die Sonde in zwei Richtungen zu stützen, wodurch die statische Lage der Sonde durch Verwendung von drei Kugeln zuverlässig stabilisiert und damit die Berührungs-Signalsonde kompakt gehalten werden kann. Zusätzlich kann in der Fig. 6 die Zugfeder 54 in irgendeiner Lage zwischen den Stützarm 30 der Rast-Kugel und den Stütz­ arm 78 der Anschlag-Kugel zwischengeschaltet werden. In der dritten Ausführungsform können in der gleichen Weise wie nach der ersten Ausführungsform ein ausrei­ chender statischer Zustand der Sonde nach jeder Rückkehr in die Ausgangsposition und ein stabilisierter statischer Zustand der Sonde mit einer einfachen Konstruktion erreicht werden, und der Ausschlag der Sonde kann erweitert werden.

In der dritten Ausführungsform, wie sie in den Fig. 5 und 6 gezeigt wird, können weiterhin drei Gruppen von Hauptkontaktpunkten und drei Paare von Hilfskontakt­ punkten die Gruppen der Kontaktpunkte der Berührungs- Signalsonde bilden. Im einzelnen können der untere periphere Rand der Anschlag-Kugel 26 (Kontaktpunkt- Kugel 40c), der unter periphere Rand der Rast-Kugel 28 (Kontaktpunkt-Kugel 40b) und der untere periphere Rand der Kontaktpunkt-Kugel 40a drei Gruppen von Haupt­ kontaktpunkten bilden, und der seitliche periphere Rand der Anschlag-Kugel 26 (Kontaktpunkt-Kugel 40c) und die seitlichen peripheren Ränder der Rast-Kugel 28 (Kontaktpunkt-Kugel 40b) können die drei Gruppen der Hilfskontaktpunkte bilden. Wenn die drei Gruppen der Hauptkontaktpunkte und die drei Gruppen der Hilfskon­ taktpunkte in Serie verbunden sind, wird es möglich, die Rückkehr der Sonde in die Ausgangsposition genau zu bestimmen.

Fig. 7 zeigt zusätzlich die vierte Ausführungsform der Erfindung, in welcher in der gleichen Weise wie nach der dritten Ausführungsform die statische Lage des Sondenschaftes 18 durch den unteren peripheren Rand der Kontaktpunkt-Kugel 40a, den unteren peripheren Rand und den seitlichen peripheren Rand der Anschlag- Kugel 26 und den unteren peripheren Rand und die seit­ lichen peripheren Ränder der Rast-Kugel 28 stabilisiert werden kann. In der vierten Ausführungsform werden der Stützarm 78 der Anschlag-Kugel und der Stützarm 30 der Rast-Kugel parallel zueinander angeordnet, was weiterhin zu einer kompakten Berührungs-Signalsonde beiträgt.

Claims (4)

1. Berührungs-Signalsonde mit
einem Sondengehäuse (10) zur kippbaren und vertikal beweglichen Halterung einer Sonde (22), die in Kontakt mit einem Werkstück zu bringen ist,
mit einer am oberen Teil des Sondengehäuses (10) befestigten Deckplatte (12),
mit einer in dem Sondengehäuse (10) im wesentlichen stationär angeordneten Platte (20) zur Halterung des oberen Teils der Sonde (22),
mit drei auf im wesentlichen gleichen Winkelabständen zwischen der Platte (20) und dem Sondengehäuse (10) angeordneten Kontaktpunktkugeln (40a,40b,40c),
mit einer an einer unteren Berührungsfläche (42) des Sondengehäuses (10) ausgebildeten Auflagerfläche (42a) für die Kontaktpunktkugeln (40a,40b,40c),
mit wenigstens einer im Sondengehäuse (10) ausgebildeten seitlichen Berührungsfläche (32),
welche eine Anlagefläche für wenigstens eine Anschlagkugel (26) bildet, um eine seitliche Bewegung der Platte (20) zu begrenzen,
mit einer ersten Vorspanneinrichtung (48) zur vertikalen Vorspannung der Platte (20) gegen die untere Berührungsfläche (42) und
mit einer zweiten Vorspanneinrichtung (54) zur seitlichen Vorspannung der Sonde (22), dadurch gekennzeichnet,

• a) daß an der Platte (20) nur eine einzige Anschlagkugel (26) angebracht ist, welche mit ihrem Umfang in seitlicher Richtung über die Platte (20) hinausragt,
• b) daß die seitliche Berührungsfläche (32) als ebene Fläche ausgebildet ist, die auf der Höhe der Platte (20) angeordnet ist,
• c) daß an der Platte (20) eine Rastkugel (28) angebracht ist, welche mit ihrem Umfang in seitli­ cher Richtung über die Platte (20) hinausragt,
• d) daß das Sondengehäuse (10) mit einer Einrastfläche (36) ausgestattet ist, welche einen Einschnitt (36a) aufweist und auf der Höhe der Platte (20) angeordnet ist, und
• e) daß der Einschnitt (36a) durch zwei ebene Flächen gebildet ist, an denen die Rastkugel (28) in zwei Punkten anliegt, um eine seitliche Bewegung der Platte zu begrenzen.

2. Berührungs-Signalsonde nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunktkugeln (40a, 40b, 40c) an der Platte (20) angebracht sind und über die Unterseite der Platte (20) hinausragen.

3. Berührungs-Signalsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagkugel (26) zugleich als eine (40c) der Kontaktpunktkugeln (40a, 40b, 40c) vorgesehen ist.

4. Berührungs-Signalsonde nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagkugel (26) und die Rastkugel (28) zugleich als zwei Kontaktpunktkugeln (40a, 40b, 40c) vorgesehen sind.