DE9005121U1

DE9005121U1 - Measuring device

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Publication number: DE9005121U1
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Priority date: 1990-05-05
Filing date: 1990-05-05
Publication date: 1990-07-19
Anticipated expiration: 2000-05-06

Description

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Dipl.-Ing. Horst Knäbel, Friedenstraße 10a, 4005 Meerbusch 1Dipl.-Ing. Horst Knäbel, Friedenstrasse 10a, 4005 Meerbusch 1

Meßvorrightunc Measuring device

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Enait.ti.-u.ivr der Maßs oder MaM ^erunger eines Heßgegenstandes, beispielsweise eiirms Werkstückes, bv _ehend aus eines; dem Meßg-c jenstand zugewandten, bewegbaren Mac lied, eir.*r Strahlungsquelle,, einem St hlungsempfanger und einem zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger angeoreirsv i, c; tischen Dämpfungskeil.The innovation relates to a device for measuring and dimensioning a measuring object, for example a workpiece, consisting of a movable member facing the measuring position, a radiation source, a radiation receiver and a damping wedge positioned between the radiation source and the radiation receiver.

Es sind berührungslose optische Meßvorrichtungen bekannt, die nur dann einsetzbc-r sind, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. So muß beispielsweise ein berührungslos zu vermes- ;.nd(ir Gegenstand sorgfältig gereinigt werden und darf keinen Flüssigkeitsfilm aufweisen. Die Oberflächenrauhigkeit des Meßgegenstandes darf ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, und der Meßgegenstand muß zusätzlich eine brauchbare Reflektionscharakteristik aufweisen. Das Messen von Bohrungen, insbesonr&lgr; dere wenn diese einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt besitzen und tief sind, kann mit den bekannten, berührungslosen, optischen Meßvorrichtungen nicht durchgeführt werden.Non-contact optical measuring devices are known which can only be used if certain conditions are met. For example, an object to be measured non-contact must be carefully cleaned and must not have a film of liquid. The surface roughness of the object to be measured must not exceed a certain level and the object to be measured must also have a usable reflection characteristic. The measurement of bores , especially if they have a relatively small cross-section and are deep, cannot be carried out with the known non-contact optical measuring devices.

Berührende, den Meßgegenstand abtastende Meßvorrichtungen sind in den Fällen, wo der Meßgegenstand die vorerwähnten Voraussetzungen nicht erfüllt, den berührungslosen Meßvorrichtungen überlegen. Berührende Meßvorrichtungen können auch im rauhen Werkstattbetrieb eingesetzt werden und erfassen mit ihrer Tastspitze insbesondere die für eine Passung wichtigeren Rauhigkeitsspitzen einer zu messenden Oberfläche des Meßgegenstandes.Contact measuring devices that scan the object being measured are superior to non-contact measuring devices in cases where the object being measured does not meet the aforementioned requirements. Contact measuring devices can also be used in rough workshop conditions and, with their probe tips, detect the roughness peaks on the surface of the object being measured, which are particularly important for a fit.

''■ Aus dem Bereich faseroptischer Sensoren ist es bekannt, zwi- % sehen den einander zugewandten Enden einer lichtsendenden und i| einer lichtempfangenden Faser pinen sogenannten optischen Dampf imgsSeil su schieben, der 6. .1 lachtstrom proportional des Verschiebe- bzw. Meßweges schwächt. Damit ist die Schwächung des Lichtetromes ein Haß für den Weg eines mit dem Dämp- ''■ It is known from the field of fiber optic sensors that a so-called optical vapor can be pushed between the mutually facing ends of a light-emitting and a light-receiving fiber, which weakens the light current in proportion to the displacement or measuring path. The weakening of the light current is thus a function of the path of a fiber connected to the damping.

f» fungskeil verbundenen Heß- bzw. Tastgliedes. Da bei derartigen 4 bekannten Sensoren durch die Prismenform des Dämpljngsksiles '; eine Ablenkung des Lichtbündels erfolgt, sind zusätzliche Kom-I pensationskeile oder andere optische Einrichtungen erforderte -' lieh. Es ist auch bekannt, Plansc^eiben mit kontinuierlich ü veränderter Dämpfungsintensität zu verwenden, deren Linearität s verlauf aber nur unzureichend die an ein präzises Meßgerät gestellten Vorgaben erfüllen kann. Darüber hinaus haben % die bekannten, faseroptischen Sensoren den Nachteil, daß durchf» sensing element connected to the damping wedge. Since the light beam is deflected by the prism shape of the damping wedge in such known sensors, additional compensation wedges or other optical devices are required. It is also known to use flat disks with continuously changing damping intensity, the linearity of which, however, can only inadequately meet the requirements of a precise measuring device. In addition, the known fiber-optic sensors have the disadvantage that

die*Übertragungsverluste bzw. die Unterschiede infolge von ; Strahlengangsänderungen und Deformation der Fasern unsystema- ; tische Meßfehler entstehen, die durch das Einbringen besondef rer Referenzstrecken zu kompensieren versucht werden. Derar- - tige Kompensationsmaßnahmen sin^ aufwendig und stehen bisher dem praktischen Einsatz der bekannten faseroptischen Sensoren entgegen.the transmission losses or differences due to changes in the beam path and deformation of the fibers result in unsystematic measurement errors, which are attempted to be compensated for by introducing special reference distances. Such compensation measures are complex and have so far prevented the practical use of the known fiber optic sensors.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ermittlung der Maße oder Maßänderungen eines Meßge-I qenstandes, beispielsweise eines Werkstückes, zu schaffen, die ' die Vorteile der Optoelektronik mit den Votzügen einer berührdend&n, d.h., einer tastenden bzw. mechanisch koppelbaren Meßvorrichtung in sinnvoller und kostengünstiger Weise miteinander verknüpft. Dabei soll die Meßvorrichtung einen kleinen, insbesondere raumsparenden Aufbau aufweisen, so daß auch Meßvorgänge an schwer zugänglichen Stellen, beispielsweise in engen und tiefen Bohrungen, durchgeführt werden können.The innovation is therefore based on the task of creating a device for determining the dimensions or dimensional changes of a measuring object, for example a workpiece, which combines the advantages of optoelectronics with the advantages of a contact, i.e. a scanning or mechanically coupled measuring device in a sensible and cost-effective manner. The measuring device should have a small, particularly space-saving structure, so that measuring processes can also be carried out in places that are difficult to access, for example in narrow and deep holes.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorgeschlagen, daß das bewegbare Meßglied fest mit dem optischen Dämpfungekeil oder mit der Strahlungsquelle verbunden und der optische Dämpfungskeil relativ zur Strahlungsquelle bewegbar ist, daß die einen gebündelten Strahl abgebende Strahlungsquelle mit Abstand von einer zumindest annähernd parallel zur Meßrichtung verlaufenden Keilfläche des optischen Dämpfungskeiles angeordnet ist und daß sich der Strahlungsempfänger auf der anderen Keilfläche deo optischen Dämpfungskeiles befindet und mit dersel- ^- ben optisch und mechanisch verbunden ist.To solve this problem, it is proposed in a device of the type described above that the movable measuring element is firmly connected to the optical attenuation wedge or to the radiation source and that the optical attenuation wedge is movable relative to the radiation source, that the radiation source emitting a bundled beam is arranged at a distance from a wedge surface of the optical attenuation wedge that runs at least approximately parallel to the measuring direction, and that the radiation receiver is located on the other wedge surface of the optical attenuation wedge and is optically and mechanically connected to the same.

Bei einer derartigen Vorrichtung wird durch die Relativbewegung des DämpfungskeiIs zur Strahlungsquelle bzw« zum Strahlungsleiter der ausgesendete Strahl entsprechend der sich ändernden Keilstärke proportional abschwächt. Dementsprechend ändert sich auch das vom Strahlungsempfänger abgegebene Siqnal, welches dem ermittelten Maß bzw. der festgestellten Maßänderung entspricht. Kompensationseinrichtungen sind hierbei nicht mehr erforderlich. Die vorgeschlagene Vorrichtung weist einen korn= pakten, insbesondere raumsparenden Aufbau auf, so daß damit auch Messungen an schwer zugänglichen Stellen, insbesondere in f engen und tiefen Bohrungen, durchgeführt werden können. Diese Vorrichtung ist auch für die Messung von Längen, Wegen und Wegänderungen, beispielsweise an Stellgliedern und deren Positionierung einsetzbar. Da koppelbare Wsgmeßsysteme oft die Basis für Meßgeräte von anderen physikalischen Größen bilden, lassen sich gerade mit diesem vorgeschlagenen einfachen, kleinbauenden und preiswerten Prinzip auch Meßvorrichtungen für Kraft, Druck, Geschwindigkeit, Beschleunigung und dergleichen in sinnvoller Weise erstellen.In such a device, the relative movement of the damping wedge to the radiation source or to the radiation conductor causes the emitted beam to be attenuated proportionally to the changing wedge thickness. The signal emitted by the radiation receiver, which corresponds to the determined dimension or the determined change in dimension, also changes accordingly. Compensation devices are no longer required. The proposed device has a compact, particularly space-saving design, so that measurements can also be carried out in places that are difficult to access, particularly in narrow and deep boreholes. This device can also be used to measure lengths, paths and path changes, for example on actuators and their positioning. Since linkable measuring systems often form the basis for measuring devices for other physical quantities, this proposed simple, compact and inexpensive principle can also be used to create measuring devices for force, pressure, speed, acceleration and the like in a sensible way.

Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Neuerung sind in den Ansprüchen 2 - lü offenbart.Further features of a device according to the innovation are disclosed in claims 2 - 6.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand in einer Zeichnung dargestellter Ausfüh'unysbeispiele näher erläutert. Dabei zeigenThe innovation is explained in more detail below using examples shown in a drawing.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Neuerung,Fig. 1 is a longitudinal section through a device according to the innovation,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Fig. 1 entlang der Linie II-II,Fig. 2 is a section through the device of Fig. 1 along the line II-II,

Fig. 3 einen Meßdorn mit vier Vorrichtungen gemäß der Fig. 1,Fig. 3 a measuring mandrel with four devices according to Fig. 1,

Fig. 4 eine weitere Ausbildung einer Meßvorrichtung gemäß der Neuerung,Fig. 4 shows a further embodiment of a measuring device according to the innovation,

Fig. 5 eine Meßvorrichtung mit einen axial verschiebbaren Meßglied undFig. 5 a measuring device with an axially displaceable measuring element and

Fig. 6 eine Meßvorrichtung mit einem schwenkbaren Meßglied.Fig. 6 a measuring device with a pivotable measuring element.

In den Fign. 1 und 2 der Zeichnung ist eine Meßvorrichtung gezeigt, die zur Ermittlung, insbesondere zur Überprüfung dss Maßes einer verhältnismäßig engen und dazu noch tiefen Bohrung dient. Diese Vorrichtung bestellt aus einem rohrförmigen Gehäuse 1, welches an seinem in Fig. 1 links dargestellten Ende durch eine Scheibe 2 geschlossen ist. Das rohrförmige Gehäuse 1 hat einen Außendurchmesser von etwa 8 mm und eine Länge von etwa 25 - 30 mm. Diese Scheibe 2 dient einerseits als Schutz und kann andererseits als Anschlag verwendet werden. In das andere Ende des rohrförmigen Gehäuses 1 ist ein Stopfen 3 eingesetzt, durch den ein mehradriges Anschlußkabel 4 nach innen geführt ist. Im Inneren des rohrförmigen Gehäuses 1 befindet sich ein Zwischenstück 5, welches den Innenraum des rohrförmigen Gehäuses 1 in zwei Kammern 6,7 unterteilt.In Figs. 1 and 2 of the drawing, a measuring device is shown that is used to determine, in particular to check, the size of a relatively narrow and deep bore. This device consists of a tubular housing 1, which is closed at its end shown on the left in Fig. 1 by a disk 2. The tubular housing 1 has an external diameter of about 8 mm and a length of about 25 - 30 mm. This disk 2 serves as protection on the one hand and can also be used as a stop on the other. A plug 3 is inserted into the other end of the tubular housing 1, through which a multi-core connecting cable 4 is guided inwards. Inside the tubular housing 1 there is an intermediate piece 5 that divides the interior of the tubular housing 1 into two chambers 6, 7.

In die Kammer 7 ist eine Laserdiode 8 eingesetzt, die mit dem Kabel 4 verbunden ist. Die Laserdiode 8 wird in vorteilhafter Weise auf einen konstanten Lichtstrom geregelt, der an der dem Anschlußkabel 4 abgewandten Seite aus der Laserdiode 8 austritt. Mit geringem Abstand von der Laserdiode 8 ist in das Zwischenstück 5 eine optische Faser 9 eingesetzt, die als sogenannte Muitimodfaser ausgebildet ist und einen Durchmesser von etwa 0,02 - 0,1 mm besitzt.A laser diode 8 is inserted into the chamber 7 and is connected to the cable 4. The laser diode 8 is advantageously regulated to a constant light flux which exits the laser diode 8 on the side facing away from the connecting cable 4. An optical fiber 9 is inserted into the intermediate piece 5 at a short distance from the laser diode 8. This fiber is designed as a so-called multi-mode fiber and has a diameter of approximately 0.02 - 0.1 mm.

Diese optische Faser 9 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel O im Zentrum des rohrförmigen Gehäuses 1 und endet mit Abstand vor der Scheibe 2. Das der Scheibe 2 zugewandte Ende der optischen Faser 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer um 45* zur Faserachse verlaufenden Peflektionsflache versehen, die die Strahlen rechtwinklig zur Faserachse ablenkt und durch die zylindrisch konvexe Mantelfläche der abisolierten Faser gebündelt aussendet.In this embodiment O, this optical fiber 9 runs in the center of the tubular housing 1 and ends at a distance in front of the disk 2. The end of the optical fiber 9 facing the disk 2 is provided in this embodiment with a reflection surface running at 45* to the fiber axis, which deflects the rays at right angles to the fiber axis and emits them in a bundle through the cylindrically convex surface of the stripped fiber.

Im Zwischenstück 5 sind ferner zwei Blattfedern 10,11 kragarm-In the intermediate piece 5 there are also two leaf springs 10,11 cantilevered

artig DeteBLX^Lf v*xe eiJTSiii.cij.xa nixk iuidvoiiu »x^t %«*».·. ww».— -... - — enden. Die Blattfeder 10 nimmt eine aus Hartmetall oder Keramik bestehende Kugel 12 auf, die ein Tastelement bildet und von einer als Rollmembran ausgebildeten Dichtung 13 umschlossen ist. Die Kugel 12 stützt sich mit ihrem inneren Peripherie auf der Blattfeder 11 ab, wobei durch die zusätzliche Blattfeder 10 sichergestellt ist, daß die Blattfeder 11 nur mit der für ihre Durchbiegung erforderlichen Kraft und frei von äußeren Q'serkräften belastet wird.The leaf spring 10 accommodates a ball 12 made of hard metal or ceramic, which forms a feeler element and is enclosed by a seal 13 designed as a rolling membrane. The ball 12 rests with its inner periphery on the leaf spring 11, whereby the additional leaf spring 10 ensures that the leaf spring 11 is only loaded with the force required for its deflection and is free from external forces.

Wie insbesondere die Fig. 2 erkennen läßt, ist an der Unterseite der Blattfeder 11 ein Dämpfungskeil 14 fest angeschlossen, der aus Neutralfilterglas, einem sogenannten Graufilter, besteht. Dabei ist der Dämpfungskeil 14 so an der BlattfederAs can be seen in particular in Fig. 2, a damping wedge 14 is firmly connected to the underside of the leaf spring 11, which consists of neutral filter glass, a so-called gray filter. The damping wedge 14 is attached to the leaf spring in such a way that

11 angeordnet, daß er sich mit seiner parallel zur Meßrichtung verlaufenden Keilfläohe 15 im Bereich des abgeschrägten Endes der optischen Faser 9 befindet, so daß die Reflektionsflache der Faser 9 eine Lage etwa miiitig zur Keilfläche 15 einnimmt. /\n der der optischen Faser 9 abgewandten Keilfläche 16 des optischen Dämpfungskeiles 14 befindet sich ein Strahlungsempfänger 17, der als Fotowiderstand, Fotoelement, Halbleiterchip oder aufgetragene pn-Grenzschicht ausgebildet ist. Bedarfswaise kann zwischen dem Dämpfungskeil 14 und dem Strahlungsempfänger 17 eine Matt- oder Streulichtscheibe angeordnet, die Keil- ' fläche 15 als Streulichtscheibe ausgebildet oder ein geringer Luftspalt von beispieleweise 0,1 mm vorgesehen sein, um das anfallende Licht über einen größeren Bereich der lichtempfindlichen Fläche des Strahlungsempfängers 17 zu verteilen.11 is arranged such that its wedge surface 15, which runs parallel to the measuring direction, is located in the region of the bevelled end of the optical fibre 9, so that the reflection surface of the fibre 9 is positioned approximately centrally to the wedge surface 15. On the wedge surface 16 of the optical attenuation wedge 14 facing away from the optical fibre 9 there is a radiation receiver 17 which is designed as a photoresistor, photoelement, semiconductor chip or applied pn boundary layer. If required, a frosted or diffused light disk can be arranged between the attenuation wedge 14 and the radiation receiver 17, the wedge surface 15 can be designed as a diffused light disk or a small air gap of, for example, 0.1 mm can be provided in order to distribute the incident light over a larger area of the light-sensitive surface of the radiation receiver 17.

Bei der Erläuterung der Arbeitsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung wird nun davon ausgegangen, daß c'ie Laserdiode 8 ü'.cr das Kabel 4 an eine Stromquelle angeschlossen ist und einen Strahl erzeugt, der in die optische Faser 9 eingeleitet wird. Im Bereich &udiagr;«&idigr; KefleJctionsfloche sis suSsrsn Ends dsr optischenWhen explaining the operation of the device described above, it is now assumed that the laser diode 8 is connected to a power source via the cable 4 and generates a beam which is introduced into the optical fiber 9. In the area of the reflecting surface, the ends of the optical fiber

Faser 9 wird dieser Strahl senkrecht zur Zeichnungsebene abgelenkt (Fig. 1) und über den Dämpfungskeil 14 auf den Strahlungsempfänger 17 geleitet. Bei einer Bewegung der Kugel 12, beispielsweise bei einem Meßvorgang, senkrecht zur Achse der Vorrichtung wird der Dämpfungskeil 14 entlar j ^=m Ende der optischen Faser 9 bewegt. Der von der optischen Faser 9 ausge-^K sendete Strahl wird entsprechend der sich ändernden Stärke des optischen Dämpfungskeiles 14 im gleichen Maße abgeschwächt. Dementsprechend ändert sich auch das vom Strahlungsempfänger 1? abgegebene Signal, welches ein Maß für den Hub der Kugel 12 ist. Von dem Strahlungsempfänger 1? wirü das Meßsignal über eine besondere Leitung, die auch im Kabel 4 untergebracht ist, Ik nach auücn geführt und verstärkt. Zur Hubbegrenzung der Kugel ff 12 liegt einerseits die Blattfeder 10 an der Innenseite derThis beam is deflected perpendicular to the plane of the drawing (Fig. 1) by the fiber 9 and is guided to the radiation receiver 17 via the damping wedge 14. When the ball 12 moves perpendicular to the axis of the device, for example during a measurement process, the damping wedge 14 is moved to the end of the optical fiber 9. The beam ^emitted by the optical fiber 9 is attenuated to the same extent as the changing strength of the optical damping wedge 14. The signal emitted by the radiation receiver 1?, which is a measure of the stroke of the ball 12, also changes accordingly. The measurement signal is guided outwards from the radiation receiver 1? via a special line, which is also housed in the cable 4, and amplified. To limit the stroke of the ball 12, the leaf spring 10 is located on the inside of the

Dichtung 13 ein. Andererseits bildet ein Vorsprung der Scheibe 2 den inneren Anschlag, an dem die Blattfeder 10 zum Anliegen kommen kann.Seal 13. On the other hand, a projection of the disc 2 forms the inner stop against which the leaf spring 10 can rest.

Gesäß der Fig. 3 sind nun vier Vorrichtungen der Fign. 1 und 2 in einem Meßdorn 18 angeordnet. Dieser Meßdorn 18 kann in gleicher Weise wie eine Vorrichtung für sich allein ebenfalls in eine Bohrung zur Messung eingeführt werden.In Fig. 3, four devices of Figs. 1 and 2 are arranged in a measuring mandrel 18. This measuring mandrel 18 can be inserted into a bore for measurement in the same way as a device on its own.

In der Fig. 4 ist eine weitere Meßvorrichtung gezeigt, die ein ^ zweiteiliges Gehäuse 1 mit einer gumraielastischen Schutzkappe besitzt. Am Gehäuse 1 ist ebenfalls eine Blattfeder 10 befestigt, die mit einer ausgeschnittenen Zunge 11 versehen ist. Auf diese Zunge 11 wirkt eine Kugel 12 ein, die den Meßweg auf die Zunge 11 der Blattfeder 10 überträgt. An der Unterseite der Zunge 11 befindet sich wiederum ein Dämpfungskeil 14, der einen Strahlungsempfänger 17 trägt. In das Gehäuse l ist ferner eine optische Faser 9 eingesetzt, die von außen mit einem Strahl beaufschlagt wird und mit geringem Abstand vor dem Dämpfungskeil 14 endet. Durch die verwendete optische Faser 9 mit einer geringen nummerischen Apertur ergibt sich bereits bei gerader Ausbildung der Stirnfläche einer dünnen optischen r Faser 9 ein hinreichend gebündelter Strahlenverlauf, der sich durch einen konvexen Schliff insbesondere bei etwas dickeren Fasern 9 in sinnvoller Weise einengen läßt. Auch hier wird bei einer Bewegung des Dämpfungskeils 14 relativ zur optischen Faser 9 der durch den Dämpfungskeil 14 hindurchtretende Strahl abgeschwächt zum Strahlungsempfänger 17 geleitet. Dieser gibt wiederum ein Meßsignal ab, welches ein Maß für den Meßweg ist.Fig. 4 shows a further measuring device which has a two-part housing 1 with a rubber-elastic protective cap. A leaf spring 10 is also attached to the housing 1 and is provided with a cut-out tongue 11. A ball 12 acts on this tongue 11 and transfers the measuring path to the tongue 11 of the leaf spring 10. On the underside of the tongue 11 there is again an attenuation wedge 14 which carries a radiation receiver 17. An optical fibre 9 is also inserted into the housing 1, which is exposed to a beam from the outside and ends a short distance in front of the attenuation wedge 14. The optical fibre 9 used with a small numerical aperture results in a sufficiently bundled beam path even with a straight front surface of a thin optical fibre 9, which can be narrowed in a useful way by a convex cut, particularly in the case of somewhat thicker fibres 9. Here too, when the attenuation wedge 14 moves relative to the optical fiber 9, the beam passing through the attenuation wedge 14 is attenuated and directed to the radiation receiver 17. This in turn emits a measurement signal which is a measure of the measurement path.

Bei dem Aueführungsbeispiel der Fig. 5 ist in einem Gehäuse 1 ein Stößel 19 längsverschiebbar geführt, der durch einen axial federnden aber verdrehsteifen Metallbalg 20 gegen einenIn the embodiment of Fig. 5, a tappet 19 is guided longitudinally in a housing 1, which is held against a

nicht dargestellten Anschlag in seiner Ausgangslage gehalten wird, über einen Stopfen 3 ist hier die als Strahlungsleiter disnsnSs optisefce Faser 3 einerseits in das Gehätsse 1 geführt und ragt, mit ihres» zur Bildung einer Reflektionsflache abij*- schrägten Ende andererseits in eine Bohrung 21 des Stößels 1" In eine Anfräsung des Stößels 19 ist der Dämpfungskeil 14 eingesetzt, der an seiner der optischen Faser 9 abgewandten Keilrl&^ &Iacgr;.& 16 den Strahlungsempfänger 17 trägt. Bei einer Verschiebuno; des Stößels 19 wird der Dämpfungskeil 14 relativ sur _ optischen Faser 9 verschoben und damit der von der optischen ^ Faser 9 auf ü-an Strahlungsempfänger 17 ausgesandte Strahl abgeschwächt, dessen Abschwächung wieder ein Maß für den Heßweg ist und als Heßsignal nach außen geleitet werden kann.The optical fibre 3, which acts as a radiation conductor, is guided via a stop 3 into the housing 1 on the one hand and projects, with its end bevelled to form a reflection surface, into a bore 21 in the plunger 19 on the other hand. The damping wedge 14 is inserted into a milled recess in the plunger 19 and carries the radiation receiver 17 on its wedge ring 16 facing away from the optical fibre 9. When the plunger 19 is moved, the damping wedge 14 is moved relative to the optical fibre 9 and thus the beam emitted by the optical fibre 9 to the radiation receiver 17 is attenuated, the attenuation of which is in turn a measure of the measurement path and can be passed outwards as a measurement signal.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist ein Hebelarm 19 im Gehäuse 1 vorgesehen, der um eine Achse 22 schwenkbar ist. im inneren Bereich des Gehäuses 1 ist dem Hebelarm 19 eine spielausgleichende Rückstellfeder 23 zugeordnet. Ferner befindet sich im Gehäuse 1 eine Laserdiode 8, die hier direkt einen Strahl, also ohne Zwischenschaltung einer optischen Faser, auf einen Dämpfungskeil 14 leitet. Zwischen dem Dämpfungskeil 14 und einer Schrägscheibe 24 befindet sich ein Strahlungsempfänger 17, der hier als pn-Grenzschicht aufgetragen ist und dem bei einer Schwenkbewegung des Hebelarmes 19 durch einen Meßgegenetand 25 ein entsprechend abgeschwächter Strahl zugesandt wird, der auch hier als Meßsignal /nch außen geleitet wird und ein Maß für die Meßbewegung darstellt.In the embodiment of Fig. 6, a lever arm 19 is provided in the housing 1, which can be pivoted about an axis 22. In the inner area of the housing 1, a play-compensating return spring 23 is assigned to the lever arm 19. Furthermore, a laser diode 8 is located in the housing 1, which here directs a beam directly, i.e. without the interposition of an optical fiber, to an attenuation wedge 14. Between the attenuation wedge 14 and a swash plate 24 there is a radiation receiver 17, which is applied here as a pn boundary layer and to which a correspondingly weakened beam is sent when the lever arm 19 pivots through a measuring object 25, which is also directed outwards as a measuring signal and represents a measure of the measuring movement.

In Abänderung der erläuterten Ausführungsbeispiele ist es möglich, den Dämpfungskeil 14 ortsfest anzuordnen und die Strahlungsquelle 8 bzw. die optische Faser 9 mit dem bewegbaren Meßglied zu verbinden.In a modification of the embodiments explained, it is possible to arrange the attenuation wedge 14 in a fixed position and to connect the radiation source 8 or the optical fiber 9 to the movable measuring element.

Claims

Dipl.-Ing. Horst Knäbel, Friedenstraße 10a, 4005 Meerbusch 1 Protection claims

1. Device for determining the dimensions or dimensional changes of a measuring device , for example of a workpiece, consisting of a measuring element facing the measuring object, a radiation source, a radiation receiver and an optical attenuation wedge arranged between the radiation source and the radiation receiver, characterized in that

that the movable measuring element (12, 19) is firmly connected to the optical attenuation wedge (?4) or to the radiation source (8) and the optical attenuation wedge (14) is movable relative to the radiation source (8), that the radiation source (8) emitting a bundled beam is arranged at a distance from a wedge surface (15) of the optical attenuation wedge (14) that runs at least approximately parallel to the measuring direction and that the radiation receiver (17) is located on the other wedge surface (16) of the optical attenuation wedge (14) and is optically and mechanically connected to it.

2. Device according to claim 1,
characterized,

that the radiation source (8) is designed as an LED or laser diode regulated to a constant luminous flux.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a radiation guide (y) is arranged between the radiation cell (8) and the attenuation wedge (14).

4. Device according to claim 3, characterized in that the radiation conductor (9) has a flat or lcc/svex-formed, frontal radiation exit surface.

5. Device according to claim 3, characterized in that the radiation conductor (9) has a reflection surface running at 45° to the fiber axis and that the light entry or exit surface is the dumbbell surface opposite the reflection surface.

6. Device according to at least one of claims 1-5, characterized in that the radiation receiver '17) is designed as a photoresistor, photoelement or semiconductor chip or is formed by an applied pn boundary layer.

7. Device according to claim 5, characterized in that the reflection surface is cylindrical or reverberant-convex.

8. Device according to at least one of claims 1-7, characterized in that the optical attenuation wedge (14) is formed from a homogeneously colored, neutral glass filter.

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9. Device according to at least one of claims 1-8, characterized in

that the optical attenuation wedge (14) has a wedge surface (15) designed as a scattered light surface.

10. Device according to at least one of claims 1-9, characterized in

that a scattered light disk is mounted between the radiation receiver (17) and the wedge surface (16) of the optical attenuation wedge (14) associated therewith.

11. Device according to at least one of claims 1 - 10, characterized in that

that there is an air gap between the light receiver (17) and the associated wedge surface (16) of the optical damping wedge (14).

12. Device according to at least one of claims 1-11, characterized in that

that the measuring element is designed as a probe (12).

13. Device according to claim 12,
characterized,

that the button (12) consists of a hard metal or ceramic ball which is arranged on a leaf spring (10,11).

14. Device according to claim 13,
characterized,

that the leaf spring (11) carrying the damping wedge (14) is only loaded by the ball with the force required for its deflection.

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15. Device according to claim 14, characterized in that the measuring element is designed as a plunger (19) with a spring and/or a metal bellows.

16. Device according to at least one of claims 1-11, characterized in that the measuring element is designed as a lever arm (19).