Messeinrichtung
Es ist bekannt, dass mit einer Skalatrommel versehene Messgeräte, wie z. B. Mikrometer, bei der Ermittlung des Messresultates Schwierigkeiten bieten.
Dieses kann nämlich nicht auf einen Blick erfasst werden, sondern es setzt sich aus verschiedenen Ab lesungen zusammen. So sind d beispielsweise beim Mikrometer die ganzen und halben Millimeter an einer durch die Trommelkante freigegebenen Längsskala ablesbar, die Zehntel- und Hundertstelmillimeter an der Trommelteilung und die Tausendstelmillimeter an einem Nonius zur Trommelteilung. Eine Ablesung erfordert deshalb, auch bei einiger Übung, eine relativ beträchtliche Zeitspanne und ist zudem Fehlern durch falsches Addieren der einzelnen Teilablesungen zum Gesnmtresultat unterworfen.
Man hat deshalb vorgeschlagen, diesen Nachteil dadurch zu beheben, dass man z. B. die Gewindespindel von Mikrometern mit einem Zählwerk kuppelt, an welchem der Messwert als Dezimalzahl ablesbar ist. Diese Lösung weist aber verschiedene Nachteile auf. Einerseits wirkt sich der ungleichmässige Antriebswiderstand der Zählwerke, besonders bei genauen Messgeräten, nachteilig aus, weil er den Messdruck beeinflusst. Anderseits wird bei rascher Zustellung der Spindel das Zählwerksgetriebe, infolge seiner ruckartigen Antriebs art, einer relativ starken Schlagfolge ausgesetzt, welche seine Lebensdituer verkürzt und zu unliebsamen Störungen Anlass gibt.
Zudem bedingt der Aufbau der bekannten Zählwerke ein gewisses, konstruktiv bedingtes Spiel der einzelnen Übertragungselemente gegeneinander, ohne welches kein einwandfreies Arbeiten zu erreichen ist. Dies bewirkt, dass Fehler in der Anzeige des Messresultates entstehen, welche die Genauigkeit des Messvorganges beeinträchtigen.
Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nachteile zu beheben. Sie betrifft eine Messeinrichtung, welche durch Drehen einer Spindel verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Spindel ein Zahnrad sitzt, welches in das Getriebe einer Anzeige-Uhr eingreift, auf welcher das Messresultat ablesbar ist, wobei das Zahnrad ein Glied eines ersten ins Schnelle übersetzenden Elementes bildet. In den Zeichnungen ist die der Erfindung zugrunde liegende Idee an einigen Beispielen dargestellt.
Es bedeuten:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Innenmessgerät,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gerät gemäss Fig. 1, längs einer Ebene a-a,
Fig. 3 eine Sicht in Richtung A auf die Anzeige Uhr in Fig. 1,
Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch ein zweites Innenmessgerät,
Fig. 5 einen teilweisen Querschnitt durch ein drittes Innenmessgerät,
Fig. 6 eine Ansicht eines erfindungsgemäss aus gerüsteten Mikrometers.
Gemäss Fig. 1 ist in einem Körper 1 eine Spindel 2 gelagert. In den scheibenförmigen Teil 2a dieser Spindel ist ein Plangewinde 2b eingeschnitten, in welches Finger 3a von radial beweglichen Tastbolzen 3 eingreifen. Diese Tastbolzen 3, in Nuten des zum Messkopf lc ausgebildeten Körpers 1 gelagert, werden durch einen Deckel 24, welcher mit Schrauben 4 am Messkopf lc befestigt ist, gegen Herausfallen gesichert. Durch Drehen der Spindel 2, etwa mit Hilfe einer auf ihr befestigten Ratsche 5, werden die Bolzen 3 mittels des Plangewindes 2b radial bewegt.
Auf der Spindel 2, durch eine Schraube 7 auf ihr festgehalten, befindet sich eine Nabe 6, deren eines Ende als dünne, federnde Scheibe 6b gestaltet ist, die an ihrem Umfang eine Kronenverzahnung 6a aufweist. Dreht sich die Spindel 2 um beispielsweise eine Umdrehung, so werden die Messbolzen 3 um die Steigung des Plangewindes 2b nach aussen bewegt. Gleichzeitig legt ein Punkt auf dem Teilkreis des Kronenrades 6a einen Weg zurück, welcher dem Umfang desselben entspricht. Beträgt beispielsweise die Steigung des Gewindes 2b = 1 mm und der Teilkreisdurchmesser der Verzahnung 6a = 16 mm, so ergibt sich zwischen dem Weg eines Punktes am Umfang der Kronenverzahnung 6a und demjenigen eines Tastbolzens 3 ein Verhältnis von 16 rr:l, also ungefähr 50:1.
Diese Messwegvergrösserung wird nun in einer Anzeige-Uhr 44 wie folgt ausgenützt:
Die Kronenverzahnung 6a greift in das auf der Achse 8 befindliche Ritzel 8a ein, welches mittels eines Lagerzapfens 8b im Körper 1 gelagert ist.
An ihrem oberen Ende trägt die Achse 8 einen Zeiger 13, welcher über der Teilung 1 5a (Fig. 3) eines Zifferblattes 15 spielt. Das Übersetzungsverhältnis der Verzahnungen 6a/8a wird dabei vorteilhaft so gewählt, dass einer Messwegvergrösserung von 1 mm der beiden Bolzen 3, zehn Zeigerumdirehungen entsprechen. Einer Umdrehung des Zeigers 13 entspricht dann ein Messweg von 0,1 mm, und es geben die Zahlen 1 5c auf dem Zifferblatt 15 die Hundertstelmillimeter des Messweges an. Da die Hundertstelmillimeter auf dem Zifferblatt 15 in je 10 Skalenteile unterteilt sind lassen sich Tausendstelmillimeter, bezogen auf den Messweg, leicht ablesen.
Damit eine einwandfreie Übertragung zwischen der Verschiebung der Messbolzen und der Anzeige besteht, dürfen die Übertragungsorgane kein gegenseitiges Spiel aufweisen. Aus diesem Grunde ist der Teil 6b der Nabe 6 so ausgebildet, dass er in axialer Richtung federn kann, womit ein spielfreier Eingriff der beiden Verzahnungen 6a/8a sowie ein Aufheben des Lagerspieles des Zapfens 8b erreicht werden.
Die Anzeigevorrichtung nach Fig. 1 enthält Uber- setzungsglieder, welche erlauben, weitere Dezimalstellen des Messresultates zu bestimmen. Auf der Achse 9 befindet sich ein in das Ritzel 8a eingreifendes Zahnrad 9a, sowie ein Ritzel 9b, das in das Zahnrad 1 Ob der Hohlachse 10 eingreift. Die Achse 9 ist einerseits mittels des Lagerzapfens 9c im Körper 1, anderseits durch den Lagerzapfen 9d in einer auf dem Körper 1 mittels Schrauben 17 befestigten Platine 16 gelagert. Auf der Hohlachse 10 ist ein Zeiger 14 befestigt, welcher, durch Wahl entsprechender Räderverhältnisse, zehnmal langsamer dreht als der Zeiger 13. Mit seiner Hilfe können die Zehntelmillimeter des Messresultates bestimmt werden.
Auf einem im Körper 1 eingepressten Lagerstift 21 dreht sich das Zahnrad 11, welches mit einem auf der Hohlachse 10 befindlichen Ritzel 1 Oa in Eingriff steht, und das über ein mit ihm verbundenes Ritzel lla die verzahnte Scheibe 12 antreibt. Diese Scheibe 12 ist mit Zahlen 1 2a versehen, welche durch ein im Zifferblatt 15 befindliches Fenster 15 b ablesbar sind. Da die Scheibe 12, durch Wahl entsprechender Räderverhältnisse, zehnmal langsamer dreht als der Zeiger 14, und die Zahlen 61 bis 70 enthält, können an ihr die ganzen Millimeter des Messresultates abgelesen werden.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anzeige-Uhr erlaubt also, Messresultate im Bereiche e von 60 bis 70 mm auf drei Dezimale nach dem Komma, ausgedrückt in Millimeter-Einheiten, abzulesen. Bezogen auf die in Fig. 3 dargestellte Ableseposition ergibt sich das Messresultat zu 66,704 mm.
Durch entsprechende Wahl der Ubersetzungs- verhältnisse ist es möglich, andere Ableseverhältnisse zu schaffen, so beispielsweise für das englische Messsystem.
In bekannter Weise ist das Zifferblatt 15 durch eine durchsichtige Scheibe 20, welche auf einen Ring 19 abgestützt und durch eine Fassung 18 festgehalten ist, geschützt. Der mit Schrauben 22 am Körper 1 befestigte Deckel 23 dient dazu, die für die Montage der Nabe 6 vorgesehene Montageöffnung abzudecken. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel führt die Spindel keine axiale Bewegung aus.
Bei vielen Messgeräten, wie beispielsweise Mikrometern, ist dies jedoch der Fall. Für diese Gerätearten sind in den Fig. 4 und 5 zwei weitere Ausführungsbeispiele angegeben.
Fig. 4 stellt ein Innenmessgerät dar, bei welchem in einem Körper 30 eine mit Mikrometergewinde 31a versehene Spindel 31 gelagert ist, welche vorn einen Messkonus 31b trägt. Beim Drehen der Spindel 31 mittels der auf ihr mit einer Schraube 36 befestigten Trommel 35, oder über die Ratsche 37, bewegt sich der Messkonus 31 b axial und betätigt dadurch die Messkolben 32 in radialer Richtung.
Letztere sind im Körper 30 gelagert und durch einen mit Schrauben 34 befestigten Deckel 33 am Herausfallen gehindert. Im Körper 30 eingelassene Federn 46, welche in Aussparungen 32a der Bolzen 32 eingreifen, sorgen diafür, dass die Bolzen mit dem Konus 31 b in Kontakt bleiben.
Die Trommel 35 weist eine Innenverzahnung 35a auf, welche in ein auf der Achse 42 befestigtes Ritzel 42b eingreift und damit das konische Zahnrad 42a antreibt. Letzteres greift in ein auf der Zeigerachse 43 sitzendes konisches Rad 43a ein. Der weitere, hier nicht dargestellte Anzeigemechanismus der Anzeige-Uhr 44 mit seiner durchsichtigen Scheibe 45, kann so ausgeführt sein, wie es in Fig. 1 bis 3 dargestellt wurde.
Damit die Übertragung von der Trommel 35 auf die Anzeigevorrichtung spielfrei erfolgen kann, ist die Achse 42 in einen Support 38 aufgenommen, welcher seinerseits auf einer Blattfeder 40 mittels Schrauben 39 festgehalten ist. Die Feder 40 ist an einem Ende mit Schrauben 41 auf dem Körper 30 befestigt. Die ganze Anordnung ist so getroffen, dass die Achse 42 leicht radial nach aussen drückt und dadurch das Spiel in den Verzahnungen aufhebt.
Die Gestalt der Blattfeder 40 verhindert dabei ein seitliches Nachgeben. Der Support 38 ist zudem in einer Nute des Körpers 30 so geführt, dass er keine Drehbewegung um die Spindelachse ausführen kann.
Die Innenverzahnung 35a ist so lang, dass der Eingriff mit dem Ritzel 42b während des gesamten Messweges der Spindel 31 erhalten bleibt.
In Fig. 5 ist eine Lösung gezeigt, welche erlaubt, Geräte mit besonders kurzer Baulänge auszuführen. Der Anzeigemechanismus der Anzeige-Uhr 44 ist hier auf einen zweiten Körper 57 montiert, welcher auf dem Körper 30 gleitet und gegenüber demselben mittels Nute 31d und Keil 56 gegen Drehen gesichert ist. Auf der Spindel 31 sitzt, mit einer Schraube 51 auf ihr befestigt, eine Nabe 50, welche an ihrem einen Ende eine Kronenverzahnung 50a trägt. Diese Verzahnung greift in diejenige des Rades 53 ein, welches seinerseits mit dem auf der Zeigerachse 55 sitzenden Zeigerritzel 55a in Eingriff steht.
Das Rad 53 ist auf einem im Körper 57 eingeias senen Stift 54 gelagert. Es kann dabei gleichzeitig die Rolle des in Fig. 1 dargestellten Rades 9a übernehmen. Durch seine Form ist es in der Lage, das Spiel in den Verzahnungen dadurch auszuscheiden, dass sein glockenförmiger Zahnkranz zwischen den Verzahnungen 50a und 55a leicht zusammengedrückt wird und dadurch federnd gegen diese anliegt. Nabe 50 und Körper 57 sind mittels Kugeln 52, welche durch eine mit der Schraube 58 verschliessbare Öffnung eingefüllt werden, miteinander drehbar verbunden.
In Fig. 6 ist ein Mikrometer dargestellt, welcher mit einer Anzeige-Uhr ausgerüstet ist. Das Instrumet besteht in bekannter Weise aus dem Bügel 60, in welchem der feste Messanschlag 62 eingelassen ist. Die Gewindespindel 61 und die auf ihr sitzende Antriebstrommel 63 mit der Ratsche 64, ist im Bügel 60 in bekannter Weise gelagert. 65 ist ein zu messendes Objekt. Im spindelseitigen Teil des Bügels 60 ist eine Anzeige-Uhr 66 eingebaut, welche in der in Fig. 4 gezeigten Weise durch eine in der Trommel 63 befindliche, nicht dargestellte Innenverzahnung, angetrieben werden kann. Der Zeiger 67 zeigt auf einer Kreis-Skala 70 die Hundertstelmillimeter des Messergebnisses sowie deren Teilwerte an. Der kleine Zeiger 68 weist auf die Zehntelmillimeter hin, während die vollen Millimeter im Fenster 69 abzulesen sind.
Das in Fig. 6 dargestellte Messergebnis lautet auf 9,718 mm.
Die an den vorstehenden Beispielen gezeigten Anordnungen haben die Eigenschaft, dass die Ablesung, besonders der letzten Dezimalstellen, durch die Stellung von Zeigern auf einem Zifferblatt, ähnlich wie bei einer Uhr, ermittelt wird. Dadurch ist eine augenblickliche, zweifelsfreie Erfassung des Messresultates gegeben, was besonders bei Serienmessungen von Vorteil ist.
Die Übertragung der Spindelstellung auf die Anzeige-Uhr ist dabei infolge der vorgesehenen elastischen Getriebeelemente spielfrei, so dass zumindest die letzten zwei Dezimalstellen des Messresultates frei von Übertragungsfehlern ablesbar sind.
Vorzugsweise sind die elastischen Getriebeelemente 6b (Fig. 1) und 53 (Fig. 5) aus plastischem Material, zum Beispiel aus Kunststoff, wie Polyamide, Polyvinylchloride usw.
Die vorgeschlagenen Übertragungsgetriebe weisen einen regelmässigen Antriebswiderstand innerhalb ihres Messbereiches auf, welcher überdies, etwa durch reibungsarme Lagerung der Übertragungselemente, sehr niedrig gehalten werden kann; dadurch wird der Messdruck praktisch nicht beeinflusst und die Messgenauigkeit des Gerätes bleibt voll erhalten.