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Vorrichtung zur unmittelbaren Anzeige der Feineinstellung eines verschiebbaren
Elements einer Werkzeugmaschine mittels eines Zählwerkes Die vorliegend beschriebene
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur unmittelbaren Anzeige der Feineinstellung
eines verschiebbaren Elements einer Werkzeugmaschine mittels eines Zählwerkes, das
mehrere Ziffernräder zur Anzeige der einzelnen Ziffern einer Zahl und einen zwischen
zwei benachbarten Ziffernrädern wirksamen Übertragungsmechanismus aufweist, der
die Bewegung eines Ziffernrades (außer dem letzten) auf das nächstfolgende nur überträgt,
wenn das erstere sich durch eine mehrerer vorgegebener Stellungen hindurchdreht.
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An sich ist es bekannt, daß erste Ziffernrad eines Zählwerkes durch
ein Getriebe mit einer das Zahlenrad in Gang setzenden Spindel zu kuppeln, die gleichzeitig
dazu dient, die Verschiebung der Elemente vorzunehmen. Derartige Einrichtungen können
jedoch nicht für Präzisionsinstrumente verwendet werden. Außerdem ist es bekannt,
das erste Ableserad mit einer spezifischen Skaleneichung zu versehen, um zu ermöglichen,
die ersten zwei Ziffern einer von dem Zählwerk angezeigten Zahl von dem ersten Rad
abzulesen.
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Bei diesen bekannten Einrichtungen wird die Bewegungsübertragung zwischen
den Ziffernrädern mit niedriger Geschwindigkeit in unterbrochener Weise bewirkt
und bei hoher Geschwindigkeit eine kontinuierliche Übertragung, wobei der Übergang
von ununterbrochener zu unterbrochener Übertragung und umgekehrt automatisch durch
einen verhältnismäßig komplizierten Mechanismus erwirkt wird. Insbesondere muß bei
den bekannten Einrichtungen auf den Nachteil hingewiesen werden, der bei der Anwendung
einer 11-1 ikrometersohraube zur Verschiebung eines Elementes eintritt, besonders
wenn dies in Verbindung mit einer Vernier-Skala geschieht. Dabei treten infolge
der notwendigen Interpolationen Fehler auf, die praktisch unvermeidbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung vorzusehen,
die einfach und verläßlich ist und die Notwendigkeit der Interpolation vermeidet.
Um dieses Problem zu lösen, wird ein Zählwerk verwendet, das mit einer es betätigenden
Spindel verbunden ist, welche das Zählwerk in Gang setzt und gleichzeitig das verschiebbare
Element versetzt, so daß das Zählwerk die Verschiebung mit der erforderlichen Genauigkeit
anzeigt, d. h., es zeigt noch eine Verschiebung von 0,001 nun an, ohne die Notwendigkeit
einer Interpolation, z. B. mittels einer Vernier-Skala. Jedoch ist für die Anzeige
einer solch feinen Verstellung eines verschiebbaren Elements ein gewöhnliches Zählwerk,
bei welchem das Einheitszahlenrad nur zehn Ziffern hat, ganz ungeeignet, da ein
solches Zählwerk mit einer außerordentlich kleinen Geschwindigkeit angetrieben werden
müßte, um die unterbrochene Übertragungsbewegung zwischen den anliegenden Ziffernrädern
zu ermöglichen, da mit gewöhnlicher Geschwindigkeit der Übertragungsmechanismus
überhaupt nicht arbeiten würde oder bald abgenutzt wäre. Diese Schwierigkeit würde
nicht entstehen, wenn ein Ziffernrad mit einer ununterbrochenen Übertragungsbewegung
benutzt würde, doch dann würden wieder Interpolationen notwendig, und es wäre kein
Vorteil erreicht. Bei der Verwendung eines Zählwerks mit unterbrochener übertragungsbewegung,
wobei jedoch das erste Zahlenrad mit einem Hundert anstatt nur mit zehn Ziffern
versehen ist, wie dies erfindungsgemäß vorgeschlagen, ist erreicht worden. daß die
Umlaufgeschwindigkeit im Verhältnis von 10 : 1 herabgesetzt wird, die gerade erforderlich
und genügend ist, das Ziffernrad hinreichend langsam, wie bei der unterbrochenen
Übertragungsbewegung benötigt, anzutreiben, während sich doch die Betätigungsspindel
mit einer Umlaufgeschwindigkeit dreht, die von derselben Größenordnung ist wie die
bisher gebräuchlichen Mikrometerschrauben.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist in der Vereinigung der folgenden
an sich bekannten Merkmale zu erblicken: a) Das erste Ziffernrad des Zählwerkes
ist mittels eines Übersetzungswerkes mit einer zur Betätigung des Zählwerkes dienenden
Spindel gekuppelt, die gleichzeitig dazu dient, das Element in Längsrichtung
der
Spindel zu verschieben, wobei die Übersetzung derart ist, daß das Zählwerk die Länge
der Verschiebung dieses Elementes oder ein Vielfaches dieser Verschiebung in einer
vorgegebenen Längeneinheit oder Untereinheit angibt, und b) das erste Ziffernrad
ist mit einer Mehrzahl von Reihen voneinander verschiedener Ziffern sowie mit einer
Mehrzahl von Folgen sich wiederholender Ziffern versehen, die so angeordnet sind,
daß die beiden Ziffern der ersten beiden Dezimalstellen einer jeden von dem Zählwerk
angezeigten Zahl von diesem Ziffernrad ablesbar sind.
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Auf diese Weise werden bei der Kombination der zwei Merkmale a) und
b) des Anspruchs 1 die Vorteile erreicht, eine Anordnung vorzusehen, die mit der
bisher üblichen Geschwindigkeit arbeitet, keinerlei Interpolation benötigt und den
Stand der Verschiebung mit der notwendigen Genauigkeit bis zu etwa 0,001 mm direkt
anzeigt. Dieses günstige Ergebnis ist zum ersten Mal erreicht worden und hat zu
einem Markstein in der Entwicklung von Werkzeugmaschinen geführt.
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Dabei ist das Übersetzungsverhältnis des Übersetzungswerkes änderbar.
Das Zählwerk ist auf einen Hauptträger montiert, der die drehbare, zur Betätigung
des Zählwerks und zum Verschieben des Elements in ihrer axialen Richtung dienende
Spindel aufnimmt.
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Außerdem ist vorgesehen, daß der Hauptträger mit dem von der Betätigungsspindel
verschiebbaren Element unverrückbar, jedoch lösbar, verbunden ist. Eine weitere
Ausbildung besteht darin, daß der Hauptträger in bekannter Weise zwei Hilfsträger
trägt. die beispielsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Ziffernrad angeordnet
sind und Ritzel der Übertragungsmechanismen tragen, wobei die Ritzel mit Getriebeelementen
der Übertragungsmechanismen zusammenarbeiten.
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Was das Getriebe zwischen der Betätigungsspindel und dem ersten Ziffernrad
anbelangt, so weist dies eine mit der Betätigungsspindel verkeilte Scheibe sowie
eine um die Betätigungsspindel drehbare Trommel auf. die mit der Scheibe verbunden
ist und mit einem Getriebeelement verkeilt ist, das mit einem weiteren Getriebeelement
kämmt, das um eine zu der Betätigungsspindel exzentrische Achse drehbar ist, die
ein einer mit dem Hauptträger verbundenen Platte befestigt ist, und daß das weitere
Getriebeelement mit einem zusätzlichen Getriebeelement von abweichendem Durchmesser
fest verbunden ist, das mit einem anderen Getriebeelement kämmt, das mit einer Platte
fest verbunden ist, welche den Getriebemechanismus in einer Stellung hält und fest
mit dem ersten Ziffernrad verbunden ist.
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Die Getriebeelemente der Übertragungsmechanismen stehen mit dem zweiten
bzw. dritten Ziffernrad in rastendem Eingriff, und die Trommel ist lösbar mit der
Scheibe verbunden, so daß nach Lösen dieser Verbindung infolge des rastenden Eingriffs
der Getriebeelemente der Übertragungsmechanismen mit dem zweiten und dritten Ziffernrad
das Zählwerk auf Null rückstellbar ist.
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Vorgesehen ist eine an sich bekannte Vorrichtung. um eine Vorgabezahl
wahlweise einzustellen, wobei diese Vorrichtung bei Ablaufen bei Erreichen dieser
Zahl einen Steuerimpuls auslöst. So ist es z. B. möglich, den Gewindestahl einer
Drehbank gegen ein Arbeitsstück zu setzen, indem man das Zählwerk auf Null bringt
und es auf eine vorgegebene Zahl entsprechend einer vorbestimmten Zustellung des
Stahles versetzt, so daß, wenn beim Drehen der Stahl um eine vorgegebene Entfernung
verschoben wurde, die Drehbank automatisch durch einen Steuerimpuls angehalten wird,
der durch das Zählwerk beim Erreichen der vorgegebenen Zahl bewirkt wird. Hierdurch
ist ein gänzlich neues Anwendungsgebiet erschlossen worden, nämlich daß die Arbeit
einer Drehbank oder ähnlichen Werkzeuges automatisch oder halbautomatisch ausgeführt
wird und dabei doch die benötigte Genauigkeit erreicht wird. Zum Beispiel kann eine
Rinne automatisch oder halbautomatisch in ein Arbeitsstück geschnitten werden, und
zwar in der benötigten Tiefe innerhalb Toleranzbegrenzungen von 0,001 mm. Daraus
geht der große Wert der vorliegenden Erfindung hervor.
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Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden,
die mehrere beispielsweise Ausführungsformen darstellen.
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Fig. 1 ist eine Aufsicht auf ein erstes Zählwerk nach der Erfindung
in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine; Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung
des Zählwerks nach Fig. 1. wobei die Werkzeugmaschine fortgelassen ist; Fig. 3 ist
eine schematische schaubildliche Darstellung des Übertragungsmechanismus des Zählwerks
nach Fig. 1 und 2; Fig. 4 zeigt die in die Zeichenebene abgewickelten Skalen des
Zählwerks nach Fig. 1 bis 3; Fig. 5 bis 8 zeigen eine schaubildliche Darstellung
weiterer abgewandelter Ausbildungen des Zählwerks; Fig. 9 zeigt die in die Zeichenebene
abgewickelten Skalen des Zählwerks nach Fig.8; Fig. 10 ist ein Längsschnitt durch
das Zählwerk nach Fig.8; Fig. 11 ist eine schaubildliche Darstellung des ersten
Ableserades des Zählwerks nach Fig. 8, 9 und 10 in größerem Maßstab; Fig. 12 ist
eine ähnliche schaubildliche Darstellung des zweiten Ziffernrades des Zählwerks
nach Fig. 8, 9 und 10; Fig. 13 ist ein Schnitt nach der Linie XIII-XIII der Fig.
10, und Fig. 14 ist ein Schnitt nach der Linie XIV-XIV der Fig. 10.
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Die Anordnung nach Fig. 1 bis 4 zeigt ein Zählwerk, das allgemein
mit 20 bezeichnet ist und das eine Achse 21 aufweist, die ein Zahnrad 22 zur Betätigung
des ersten Ableserades 32 trägt. Das Zahnrad 22 steht mit einem Zahnrad 23 im Eingriff,
das mittels einer Reibscheibe 53 unter Reibung mit einer Betätigungsspindel 24 der
allgemein mit 25 bezeichneten Werkzeugmaschine gekuppelt ist. Die Spindel 24 kann
mittels eines Handgriffes 26 gedreht werden und hat ein Schraubengewinde 27, um
ein Element 30 der Werkzeugmaschine 25, z. B. einen Werkstückhalter, einen Tisch,
ein Schneidwerkzeug od. dgl., in axialer Richtung der Spindel 24 zu verschieben,
wenn die Spindel 24 durch Betätigung des Handgriffes 26 gedreht wird. Ein weiterer
Handgriff 31 dient dazu, das Element 30 in bekannter Weise senkrecht zur Betätigungsspindel
24 zu verschieben.
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Das in der Zeichnung dargestellte Zählwerk 20 besitzt drei Zahlenräder
32, 33 und 34, von denen das erste Zahlenrad 32 einen größeren Durchmesser hat als
die anderen Zahlenräder 33 und 34. Gegebenenfalls kann das Zahlenrad 34 auch fortgelassen
werden, oder es können auf das Zahlenrad 34 noch ein oder mehrere ähnliche Zahlenräder
folgen.
Zwischen den Ableserädern 32 und 33 sowie zwischen den Ableserädern
33 und 34 ist je ein Übertragungsmechanismus vorgesehen, der ein Zahnrad 42 bzw.
43 (Fit-. 3) besitzt. Die Zahnräder 42 und 43 sitzen drehbar auf einer Hilfsachse
44 und sind durch Zahnpaare 45 bzw. 46 betätigbar, die auf einer Seite der .Zahlenräder
32 bzw. 33 angeordnet sind. Das Zahnrad 42 steht im Eingriff mit einem mit dem Ziffernrad
33 verbundenen Zahnrad 50, um dieses Ziffernrad ztt drehen, während das Zahnrad
43 mit Zähnen 51 im Eingriff steht, die auf einer Seite des Ziffernrades 34 vorgesehen
sind. Bei jeder vollen Umdrehung des Ableserades 32 oder des Ziffernrades 33 kommen
die entsprechenden Zahnpaare 45 bzw. 46 einmal mit den entsprechenden Zahnrädern
42 bzw. 43 in Eingriff, die dadurch einen Schritt weitergedreht werden. wodurch
das Zahnrad 50 und mit diesem das Zahlenrad 33 bzw. die Zähne 51 und mit diesen
das Zahlenrad 34 um einen Schritt weitergedreht werden und die nächste auf ihrem
Umfange angebrachte Ziffer anzeigen. Derartige Übertragungsmechanismen sind an sich
bekannt, und die in Fig. 3 dargestellten Übertragungsmechanismen könnten auch durch
andere derartige Mechanismen ersetzt werden.
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Auf dem Umfang des ersten Ableserades 32 sind zehn Ziffernfolgen 35
und zehn Zifferngruppen 36 angebracht. Jede Ziffernfolge 35 (vgl. insbesondere Fig.
4) wird von den fünf voneinander verschiedenen Ziffern »0, 2, 4, 6, 8« gebildet,
und jede Gruppe 36 wird von verschiedenen sich fünfmal wiederholenden Ziffern gebildet.
Die Folgen 35 und die Gruppen 36 sowohl als auch ihre entsprechenden Ziffern sind
ausgerichtet nebeneinanderliegend angeordnet. Das Zählwerk 20 hat Fenster 37 und
38. durch die die Ziffern der anderen Ziffernräder 33 und 34 beobachtbar sind, und
eine Markierungslinie 40, gegen die die Ziffern des ersten Rades 32 ablesbar sind.
Weiterhin hat das erste Ableserad 32 hundert Markierungen 41, um durch Vergleichen
der jeweiligen Markierung 41 mit der Markierungslinie 40 die Ablesung zu erleichtern.
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Die von den das Zählwerk 20 mit der Betätigungsspindel 24 kuppelnden
Zahnrädern 22 und 23 bewirkte Übersetzung ist dem Gang des Schraubengewindes 27
der Betätigungsspindel 24 und somit der Verschiebung des Elementes 30 der Werkzeugmaschine
25 so angepaßt, daß beim Drehen der Betätigungsspindel 24 der Umfang des ersten
Ableserades 32 jeweils um eine Bogenlänge verdreht wird, die dem Abstand zwischen
benachbarten Ziffern der Zifferreihe 35 entspricht. wenn sich das Element 30 um
2/looo einer vorgegebenen Längeneinheit verschiebt. Dadurch wird erreicht, daß die
Ziffern der Reihe 35 unmittelbar Verschiebungen von 2/looo der Längeneinheit anzeigen,
wobei die Markierungen 41 es ermöglichen, noch eine Verschiebung von 1/looe der
Längeneinheit unmittelbar abzulesen. Somit zeigen die Markierungen 41 in Verbindung
mit den Ziffern der Reihe 35 jeweils Verschiebungen des Elementes 30 von 1/looo
der Längeneinheit an, die Ziffern der Reihe 36 zeigen lhoo dieser Längeneinheit,
die Ziffern des zweiten Zahlenrades 33 1/1o der Längeneinheit und die Ziffern des
dritten Zahlenrades 34 ganze Längeneinheiten an. Falls mehr als drei Ziffernräder
vorgesehen sind, so würde das nächste Ziffernrad Zehnereinheiten anzeigen usf. Wenn
z. B. die Längeneinheit 1 Zoll ist und wenn jede volle Umdrehung der Betätigungsspindel
24 das Element 30 der Werkzeugmaschine 25 um 1/4 Zoll verschiebt, so wäre das von
den Zahnrädern 22 und 23 bewirkte Übersetzungsverhältnis so zu wählen, daß während
einer vollen Umdrehung der Betätigungsspindel 24 das erste Zahlenrad 2,5 Umdrehungen
ausführt. In diesem Falle ist die erste Ziffer einer von dem Zählwerk angezeigten
Zahl eine Ziffer der Reihe 35 und zeigt die Verschiebung in 1/looo eines Zolls an,
die zweite Ziffer der angezeigten Zahl ist eine Ziffer der Reihe 36 und zeigt die
Verschiebung in lhoo eines Zolls an, die dritte Ziffer der Zahl ist eine Ziffer
des zweiten Rades 33 und zeigt die Verschiebung in 1/1o eines Zolls an, und die
vierte Ziffer der Zahl ist eine Ziffer des dritten Zahlenrades 34 und zeigt die
Verschiebung in vollen Einheiten eines Zolls an. In der in Fig.2 dargestellten Stellung
würde ein Benutzer des Zählwerks unmittelbar und ohne Rechnen den Wert 9,990 Zoll
ablesen. Selbstverständlich könnte man an Stelle eines Zolls auch 1 cm als Längeneinheit
wählen, in welchem Falle die Verschiebung des Maschinenelementes 30 während einer
vollen Umdrehung der Betätigungsspindel 24 und das von den Zahnrädern 22 und 23
bewirkte Übersetzungsverhältnis zweckmäßig aufeinander abzustellen sind. Anstatt
in jeder Reihe 35 fünf verschiedene Ziffern vorzusehen. könnten auch zehn verschiedene
Ziffern oder nur zwei verschiedene Ziffern vorgesehen sein, in welchem Falle sich
die jeweilige Ziffer einer jeden Folge 36 zehnmal bzw. zweimal zu wiederholen hätte.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Zählwerk 20
mit einer Vorrichtung versehen, um es auf Null zurückstellen zu können, ohne hierbei
eine Verschiebung des Elementes 30 der Werkzeugmaschine 25 zu bewirken. Zu diesem
Zwecke besitzt das Zählwerk 20 einen Hebel 52, mit dem in an sich bekannter Weise
das zweite und das dritte Zahlenrad 33 bzw. 34 auf Null zurückgebracht werden können.
Weiterhin kann man den Handgriff 26 und damit die Betätigungsspindel 24 mit der
Hand festhalten, während das erste Ableserad 32 zusammen mit den Zahnrädern 22 und
23 gedreht wird, bis das erstere seine Nullstellung erreicht hat, wobei sich das
Zahnrad 23 unter Reibung relativ zu der Reibscheibe 53 und der Spindel 24 dreht,
ohne die letztere mitzudrehen. Auf diese Weise ist es möglich, in jeder beliebigen
Ausgangsstellung des Elementes 30 der Werkzeugmaschine 25 das Zählwerk 20 auf Null
einzustellen. Alsdann zeigt das Zählwerk 20 die Einstellung des Elementes 30 unmittelbar
in bezug auf seine Ausgangsstellung an, so daß die Möglichkeit sich überlagernder
Einstellfehler vermieden oder wenigstens verringert wird.
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Das von den Zahnrädern 22 und 23 bewirkte Übersetzungsverhältnis kann
aber auch so gewählt werden, daß der Umfang des ersten Ableserades 32 sich durch
eine Bogenlänge hindurchdreht, die dem Abstand benachbarter Ziffern der Reihen 35
entspricht, wenn die Verschiebung des Elementes 30 der Werkzeugmaschine 25 einem
Vielfachen von 1/looo der vorgegebenen Längeneinheit entspricht, so daß die Ziffern
der Reihen 35 ohne Berechnung ein entsprechendes Vielfaches von 1/looo der Längeneinheit,
die Ziffern der Folgen 36 dasselbe Vielfache von 1/loo dieser Einheit usw. abzulesen
gestatten. Entspricht z. B. der Abstand eines Drehwerkzeuges von der Mittellinie
der Drehbank der Länge eines entsprechenden Zylinderhalbmessers, kann die Übersetzung
so gewählt werden, daß, wenn sich das Werkzeug um eine bestimmte Länge in Richtung
des Zylinderhalbmessers verschiebt, das Zählwerk unmittelbar den neuen Zylinderdurchmesser
abzulesen gestattet. In ähnlicher Weise könnte man die Übersetzung auch so wählen,
daß das Zählwerk bei einer derartigen Verschiebung unmittelbar den neuen Zylinderumfang
anzeigt.
Das beschriebene Zählwerk (hat den Vorteil, daß im Gebrauch
das erste Ableserad 32 sieh mit einer Winkelgeschwindigkeit dreht, die unter sonstigen
gleichen Bedingungen wesentlich kleiner ist als die Winkelgeschwindigkeit des ersten
Ziffernrades eines der bisher üblichen Zählwerke. Hierdurch wird die Abnutzung des
ersten Ziffernrades und des von diesem angetriebenen Übertragungsmechanismus ganz
wesentlich verringert. Weiterhin ist die zur Anzeige von Zahlen mit einer vorgegebenen
Anzahl von Ziffern erforderliche Anzahl von Übertragungsmechanismen verringert.
da zwei Ziffern durch die Reihen 33 und Folgen 36 angegeben werden, die sich beide
auf dem ersten Ableserad befinden.
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Die soeben erwähnte Geschwindigkeitsverringerung hat auch zur Folge,
daß für eine vorgegebene Bedienungsgeschwindigkeit die ersten Ziffern einer angezeigten
Zahl leichter wahrnehmbar sind und ihr Wechsel besser verfolgt werden kann. Dies
ist besonders wichtig, wenn das Zählwerk für gewisse Meßzw-ecke an Werkzeugmaschinen
benutzt wird, in denen es bisher nicht oder nicht in einfacher Weise möglich war,
die erste Ziffer mittels eines Zählwerks zu zählen, da bei Verwendung der bisher
üblichen Zählwerke die erforderliche Geschwindigkeit des ersten Zahlenrades zu hoch
lag. In derartigen Fällen mußte man statt dessen bisher Mikrometeranordnungen verwenden,
oder es mußte. falls ein Zählwerk überhaupt benutzt wurde, die erste Ziffer mittels
einer mit der Bedienungsspindel 24 verbundenen Mikrometerskala interpoliert werden.
Wenn beispielsweise eine Mikrometeranordnung in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine
benutzt wurde, so ist im allgemeinen der Umfang der Mikrometerskala in fünfzig Einheiten
unterteilt, und man erkennt leicht, daß ein Zahlenrad eines der bisher üblichen
Zählwerke, das für jede volle Umdrehung der Betätigungsspindel bis 50 zu zählen
hat, sieh mit einer hohen Winkelgeschwindigkeit drehen muß, wenn eine solche Spindel
von dem Benutzer in üblicher Weise gedreht wird. Im Gegensatz hierzu ist es mit
dem erfindungsgemäßen Zählwerk möglich, daß sich das erste Ableserad nur mit einer
Winkelgeschwindigkeit dreht, die von derselben Größenordnung ist wie die Winkelgeschwindigkeit
der Betätigungsspindel 24, und daß trotzdem jede Einheit der angenommenen Mikrometerskala
gezählt und angezeigt wird. Ferner wird die Ablesung durch das erfindungsgemäße
Zählwerk 20 dadurch erleichtert, daß mehrere Ziffern auf demselben Ableserad gleichzeitig
sichtbar sind, falls entweder für diese Ziffern (wie die auf den Ziffernrädern 33
und 34) geeignet große Fenster 37 bzw. 38 vorgesehen sind oder falls die Sicht der
Ziffern (wie im Falle des Ableserades 32) nicht beeinträchtigt ist; man kann nämlich
eine Einstellung zwischen zwei sichtbaren Ziffern genauer und schneller vornehmen,
als wenn jeweils nur eine Ziffer sichtbar ist. Dadurch, daß das erste Ableserad
32 wesentlich größer ist als bisher übliche Zahlenräder, und dadurch, daß die Umfänge
aller Zahlenräder 32, 33 und 34 tangential zu einer gemeinsamen Ebene liegen, erzielt
man auch noch den folgenden Vorteil: Aus baulichen Gründen werden die üblichen Zahlenräder
im allgemeinen so klein wie möglich gehalten. DerÜbertragungsmechanismus zwischen
einem solchen Ziffernrad und dem nächsten wird jeweils wirksam, während das Zahlenrad
nach Erreichung einer bestimmten Stellung sich durch eine Bogenlänge .hindurchbewegt,
die dem Abstand benachbarter Ziffern entspricht, d. h., das nächste Zahlenrad dreht
sich dann gemeinsam mit dem vorhergehenden Zahlenrad, während das letztere sich
durch einen Winkel von 36° oder durch eine Bogenlänge von 1/1o seines Umfanges dreht.
Es ist allgemein bekannt, daß während einer derartigen Übertragungsbewegung es ungewiß
ist, welche von zwei benachbarten Ziffern von dem zweiten Zahlenrad abzulesen ist.
Wenn nun, wie im vorliegenden Falle, das erste Ableserad größer ist als das zweite
und wenn derselbe Übertragungsmechanismus wie zuvor zwischen dem ersten, großen
Zahlenrad 32 und dem zweiten Zahlenrad 33 von üblicher Größe benutzt wird, so bewegen
sich diese beiden Zahlenräder während der Übertragungsbewegung gemeinsam durch eine
Bogenlänge, die einer Drehung des zweiten Zahlenrades 33 durch einen Winkel von
36° entspricht; da aber die Länge des Bogens, durch die sich beide Zahlenräder drehen,
an dem Umfang der beiden Zahlenräder dieselbe ist, dreht sich das erste Ableserad
durch einen kleineren Winkel als 36°. Infolgedessen ist die Winkelgeschwindigkeit
des zweiten Ziffernrades 33 größer als die des ersten Zahlenrades 32, wodurch der
Übergang von einer Ziffer des zweiten Ziffernrades 33 zu der nächsten Ziffer entsprechend
beschleunigt und damit die Ungewißheit in der Zuordnung der Ziffern des ersten Zahlenrades
32 zu der in Frage kommenden Ziffer des zweiten Ziffernrades 33 entsprechend verringert
ist. Mit anderen Worten, der Übergang von einer Ziffer des zweiten Ziffernrades
33 zur nächsten erfolgt ruckartig, wenn das erste Ableserad 32 mit einer für den
praktischen Betrieb in Frage kommenden normalen Geschwindigkeit gedreht wird.
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Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine zweite Betätigungsspindel
24' vorgesehen, die das Element 30 in einer zweiten Richtung verschiebt, die senkrecht
auf der von der Betätigungsspindel 24 verursachten Bewegungsrichtung steht; die
zweite Betätigungsspindel 24' steht in Wirkverbindung mit einem zweiten Zählwerk
20', das die zweite Verschiebung anzeigt. Das zweite Zählwerk 20' entspricht dem
Zählwerk 20 und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.
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Abwandlungen des bisher beschriebenen Ausführungsbeispieles sind möglich.
Beispielsweise zeigt Fig. 5 ein Zählwerk 120, in dem die Zahnräder
122
und 123 so angeordnet sind, daß sie in einem Gehäuse 154 untergebracht
werden können, das zu dem ersten Ableserad 132 koaxial ist. Ein zusätzliches Zahnrad
1221 ist vorgesehen. Das Gehäuse 154 kann nach Drehen einer Scheibe 153 im Gegenuhrzeigersinn
und durch Entfernen der Scheibe 153 zusammen mit dem Handgriff 126 geöffnet werden.
worauf das Zahnrad 123 durch ein nicht dargestelltes Zahnrad kleineren Durchmessers
ersetzt werden kann. das mit dem zusätzlichen Zahnrad 1221 anstatt mit dem Zahnrad
122 im Eingriff steht. Dadurch ist es möglich, das Übersetzungsverhältnis zu ändern
und das Zählwerk 120 schnell verschiedenen Zwecken anzupassen. Zum Beispiel können
die Übersetzungen so gewählt werden, daß mit einer Übersetzung das Zählwerk 120
Zoll anzeigt und mit einer anderen Übersetzung Zentimeter oder daß mit einer Übersetzung
unmittelbar eine Länge angezeigt wird. während mit einer anderen Übersetzung die
Länge selbsttätig vervielfacht wird, so daß das Zählwerk z. B. den Durchmesser oder
Kreisumfang anzeigt, der der Länge als Halbmesser entspricht.
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Während in den bisher beschriebenen Anordnungen die Ziffern einer
von dem Zählwerk angegebenen Zahl übereinander erscheinen, sind die Ziffern gegenüber
den Ableserädern 232, 233 und 234 des Zählwerks 220
der Fig. 6 um
90° gedreht, so daß die Ziffern einer von dem Zählwerk 220 angezeigten Zahl einem
den zur Drehung der Spindel 224 dienenden Handgriff 226 des Zählwerks betätigenden
Benutzer nebeneinander erscheinen. wobei die Spindel 226 mit dem ersten Ableserad
232 des Zählwerks über die Zahnräder 222 und 223 und ein Schneckengetriebe 255 gekuppelt
ist.
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In der Anordnung nach Fig. 7 ist die Betätigungsspindel 324 des Zählwerks
320 mit dem ersten Zahlenrad 332 über drei Zahnräder 322, 323 und 3231 gekuppelt.
Indem man die Zahnräder 323 und 3231 durch andere, nicht dargestellte Zahnräder
ersetzt, kann man das Übersetzungsverhältnis je nach Bedarf ändern. Weiterhin hat
das Zählwerk 320 einen an sich bekannten Mechanismus 356, um eine jeweils vorgegebene.
von den Bedingungen des Einzelfalls abhängige Zahl einzustellen. bis zu der das
Zählwerk zählt, wobei der Mechanismus 356 einen Kontrolleffekt auslöst, wenn die
vorgegebene Zahl erreicht ist. Der Einstellmechanismus 356 kann jede an sich vorbekannte
geeignete Bauart aufweisen, wobei die jeweils eingestellte Zahl durch Fenster 3371
und 3381 sichtbar ist. Dieser Einstellmechanismus ist von besonderer Bedeutung,
wenn das Zählwert. 320 in Verbindung mit einer Werkzeugmaschine benutzt wird; z.
B. gestattet es das Zählwerk, in einer geeigneten Einheit einen Abstand zu zählen
und zu messen, durch den ein Element der Werkzeugmaschine zu verstellen ist, und
die Werkzeugmaschine selbsttätig stillzusetzen, wenn die vorgegebene Verschiebung
oder Messung durc'ligeführt ist. Beispielsweise kann man in dieser Weise ein Schneidewerkzeug
von vornherein so einstelleil, daß es mir bis zti einer vorgegebenen Tiefe schneidet.
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Das Zählwert. nach Fig. 8 bis 1-1, das jetzt beschrieben werden soll.
besitzt drei Ableseräder 432, 433 ;iiid 434 von gleichem Durchmesser und einen Handgriff
426 zum Drehen einer Betätigungsspindel 424, die ein Schraubengewinde 427 zum Verschieben
eines Elementes 430, Beispielsweise eines Tisches oder Schlittens einer nicht dargestellten
Werkzeugmaschine aufweist. Die strichpunktierten Linien in Fig. 8 sollen schematisch
ein Fenster andeuten, damit einer Anzeigelinie versehen ist, um die Ablesung zu
erleichtern. Das Zählwerk 420 ist an einem Hauptträger 460 gehaltert, der seinerseits
mittels Schrauben 461 an dein verschiebbaren Element 430 befestigt ist. Bei einer
Drehung der Betätigungsspindel 424 wird daher (las Zählwerk 420 zusammen mit dem
Element 430 verschoben. Falls gewünscht, könnte jedoch auch der Hauptträger 460
und damit das Zählwerk 420 an einem ortsfesten Halter befestigt sein, der sich zwis
scheu dem verschiebbaren Element 430 und dein Hauptträger 460 befindet.
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Die Zahlenräder 432. 433 und 434 sind drehbar auf (lein Hauptträger
460 gelagert (Fig. 8 und 10). Die Ableseräder 432, 433 und 434 bestehen aus Scheiben
462, 463 bzw. 464, die mit je einem den Umfang des betreffenden Zahlenrades bildenden
Ring 465, 466 bzw. 467 ein einheitliches Ganzes bilden. Die Ringe 465, 466 und 467
sind an ihren Außenflächen mit Ziffern versehen, deren Anordnung weiter unten im
einzelnen beschrieben wird. Ferner besitzen die Ringe an ihren Außenflächen geriefte
Kanten 468, 469 bzw. 470, uni die Drehung der Zahlenräder von Hand zu erleichtern.
Innerhalb des Raumes zwischen den Scheiben 463 und 464 und den Ringen 466 und 467
sind Elemente 471 bzw. 472 auf Naben 473 bzw. 474 vorgesehen, die ihrerseits mit
den Scheiben 463 bzw. 464 der Ahleseräder 433 und 434 aus einem Stück bestehen.
Kugeln 476, die unter dem Einfluß von Federn 475 stehen, rasten in Zähnen 477, die
an den Innenseiten der Ringe 466 und 467 der Zahlenräder 433 und 434 vorgesehen
sind und somit die Getriebeelemente 471 bzw. 472 mit den betreffenden Zahlenrädern
kuppeln. Gegebenenfalls könnten die Kugeln 476 auch durch Rollen ersetzt «=erden,
die in den Zähnen 477 rasten. Zwei Hilfsträger 478 sind mit dem Hauptträger 460
verkeilt und tragen je ein Ritzet 479 eines Übertragungsmechanismus, um Bewegung
von dem ersten Ableserad 432 auf das zweite Ableserad 433 und von dem zweiten. 433,
auf das dritte Ableserad 434 zu übertragen, wenn das jeweils vorhergehende Rad 432
bzw. 433 sich bei seiner Drehung durch eine vorgegebene Stellung hindurchdreht.
Eine Platte 482 ist innerhalb des Ringes 465 und unmittelbar neben der Scheibe 462
des ersten Zahlenrades 432 untergebracht und mittels Schrauben 483 mit dem Hauptträger
460 befestigt. Mittels eines Zapfens 486 hält die Platte 482 Getriebeelemente 484
und 485. Ferner ist ein Getriebeelement 490 drehbar auf der Betätigungsspindel 424
gelagert und hat eine Schulter, auf der ein anderes Getriebeelement 491 drehbar
gelagert ist. Ein weiteres Getriebeelement 484 und ein zusätzliches Getriebeelement
485. die bereits erwähnt wurden, haben voneinander verschiedene Durchmesser und
sind mittels Niete 487 miteinander vernietet, so daß sie gemeinsam um den Zapfen
486 drehbar sind. Das Getriebeelement 490 steht im Eingriff mit dem weiteren Getriebeelement
484, während das andere Getriebeelement 491 im Eingriff mit dem zusätzlichen Getriebeelement
485 steht. Eine Platte 492 dient dazu, das aus den Getriebeelementen gebildete Getriebe
in seiner Lage zu halten. Die Platte 492 paßt in den Ring 465 des ersten Zahlenrades
432 und ist mit diesem Ring durch Vorsprünge 493 verkeilt. Die Platte 492 ist ferner
mit einer Schulter des anderen Getriebeelementes 491 verkeilt. Eine Trommel 494
ist mit der Schulter des Getriebeelementes 490 verkeilt und hat einen ringförmigen
Schlitz 495, der im Querschnitt T-förmig ist und in dem ein Bolzen 496 gleiten kann.
der eine Fliigelinutter 497 trägt. Eine Seheibe 500 ist mit der Betätigungsspindel
424 verkeilt und hat eine Öffnung, durch die der Bolzen 496 hindurchtritt. «"ein
die -Mutter 497 auf dein Bolzen 496 angezogen ist, ist die Scheibe 500 mit der Trommel
494 zu sainmengeklemnit.
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Das erste Ableserad 432 besitzt zwei Zähne 501 (vgl. Fig. 11). uni
(las Ritzet 479 zwischen dem ersten und dem zweiten Ableserad 433 um einen Schritt
fortztischalten. wenn während jeder vollen Umdrehung das erste durch eine vorgegebene
Stellung hindurchgeht. Das Ritzet 479 steht im Eingriff mit Zähnen 503 (von denen
hundert vorgesehen sind) des benachbarten Getriebeelementes 471, um dieses mitzudrehen.
wobei eine solche Drehung mittels der unter Federkraft stehenden Kugel 476 des Getriebeelementes
471 auf das zweite ableserad 433 übertragen wird. Das zweite Ableserad433 besitzt
fünf Sätze von je zwei Zähnen 502 (<<g1. Fig. 12), um das Ritze1479 zwischen
dem zweiten Zahlenrad 433 und dem dritten Zahlenrad 434 fiinfnial tim je einen Schritt
weiterzuschalten, wenn während jeder vollen Umdrehung das zweite Ableserad 433 durch
fünf vorgegebene Lagen hindurchgeht. Dieses Ritzet 479 steht im Eingriff mit Zähnen
503 (von denen wiederum hundert vorgesehen sind) des benachbarten Getriebeelementes
472, uni dieses zti drehen, wobei die Drehung mittels der unter Federdruck stehenden
Kugel 476 dieses Getriebeelementes 472 auf das dritte Zahlenrad 434 übertragen wird.
Das
erste Ableserad 432 trägt an seinem Umfang zehn Ziffernreihen 435. von denen jede
aus den fünf verschie(leten Ziffern »0, 2.-4, 6, 8« (vgl. insbesondere Fig. 9@ besteht.
und zehn Ziffernfolgen 436, von denen jede au: einer verschiedenen. sich fünfmal
in jeder Fol-e wiederholenden Ziffer besteht. Das erste Ableserad 433 ist ferner
mit hundert liarkierungen 441 versehen. um (las Ablesen zu erleichtern. Das zweite
Ableserad433 trägt an seinem Umfang fünf Ziffernreihen 4351, von denen jede aus
den Ziffern »0,1, 2...9« besteht. wobei die Anordnung so getroffen ist, (laß die
Reihen 4351 des zweiten Zahlenrades 433 den Folgen 436 des ersten Ableserades 432
unmittelbar benachbart sind. Das dritte Ableserad 434 trägt an seinen Umfang die
Ziffern »0. 1, 2.. .-49«.
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Das Zählwerk nach Fig. 8 bis 14 arbeitet wie folgt: Wenn die Flügelmutter
497 gelöst ist und die Bet J tigun-spindel I "- - 424 mittels des Hand-riffs
ZD 426 21 -edreht wird. so werden das Element 430 der Werkzeugntaschine und (las
Zählwerk 420 in axialer Richtung der Spindel 424 verschoben. Die mit der Betätigungsspindel
424 verkeilte Scheibe 500 wird dabei mit-"edreht und dreht ihrerseits den Bolzen
496, der in @lem ringförmigen Schlitz 495 gleitet. Es findet kein Zählen seitens
des Zählwerks statt. Infolgedessen kann (las Element 430 durch Betätigung des Handgriffs
426 in :eine Ausgangsstelle gebracht werden, ohne das Zählwerk zu beeinflussen.
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Wenn nunmehr die Flügelschraube 497 auf dem Bolzen 496 angezogen wird,
so wird die Scheibe 500 fest mit der Trommel 494 verklemmt. Wenn jetzt mittels des
Hangriffes 426 die Betätigungsspindel 424 gedreht wird, so werden das Element 430
und das Zählwerk wie zuvor verschoben, aber die mit der Bet:.-igungsspindel 424
verkeilte und sich mit dieser drehende Scheibe 500 dreht die Trommel 494, die ihrerseits
das mit der Trommel 494 verkeilte Getriebeelement 490 dreht. Das Getriebeelement
490 kämmt mit (lein weiteren Getriebeelement 484, das mit dem zusätzlichen Getriebeelement
485 vernietet ist. Das weitere Getriebeelement 484 und das zusätzliche Getriebeelement
485 drehen sich gemeinsam um den Zapfen 486. Das zusätzliche Getriebeelement 485
kämmt mit dem anderen Getriebeelement 491 und dreht dasselbe um die Schulter des
Getriebeelements 490. Das andere Getriebeelement 491 dreht die Platte 492, die mit
dem ersten Ableserad 432 verkeilt ist. Indem tnan die Ganghöhe des Schraubengewindes
427 der Betätigungsspindel 424 geeignet auf das Übersetzungsverhältnis des die Betätigungsspindel
424 mit dem ersten Zahlenrad 432 kuppelnden Getriebemechanismus abstimmt, kann man
erreichen, daß das erste Ableserad 432 sich durch eine Bogenlänge hindurchdreht,
die dem Abstand benachbarter Markierungen 441 dieses Rades entspricht, wenn das
Element 430 sich tun eine Länge verschoben hat, die Ihooo einer geeigneten Längeneinheit
entspricht. Man erkennt. daß in diesem Falle die Ziffern der Reiben 435 =/looo einer
solchen Einheit und die Ziffern der Folgen 436 'hoc der Einheit anzeigen. Eine vollständige
Umdrehung des ersten Ableserades 432 entspricht 'ho der Einheit. Wenn bei jeder
vollständigen Umdrehung des ersten Zahlenrades 432 dieses gerade die ersten zwei
Ziffern »98« einer Zahl angezeigt hat und bis zur Anzeige »00« weitergedreht wird,
so wird diese Drehung auf (las zweite Ableserad 432 übertragen, das sich tun einen
Schritt vorwärts dreht und die nächstfolgende Ziffer, nämlich die dritte Ziffer
einer von dem Zählwerk angezeigten Zahl, anzeigt, die lho der Einheit entspricht.
Wie bereits oben erklärt wurde. wird die Bewegung des zweiten Ableserades 432 während
einer vollständigen Umdrehung desselben fünfmal auf das dritte Zahlenrad 434 übertragen,
wobei eine solche Übertragung jedesmal dann stattfindet, wenn die Angabe des zweiten
Ableserades 433 von der Ziffer »9« einer der Reihen 4351 auf die Ziffer »0« der
nächsten Reihe 4351 übergeht. Das zweite Ableserad 433 ist in fünfzig Teile unterteilt,
die durch die fünfmal wiederholten Ziffern »0, 1 ... 9« gegeben sind, so
daß '/s einer vollen Umdrehung des zweiten Ableserades 433 eine volle Einheit darstellt.
Das dritte Ableserad 434 zeigt die ganzen Einheiten an und ist mit den Ziffern »0.
1, 2...49« versehen. Das dargestellte Ausführungsbeispiel kann also bis zu 49,99
Einheiten in Schritten von 0,001 Einheiten zählen. Die Einheiten können beispielsweise
wiederum 7.o11 oder Zentimeter sein.
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«renn man nach einem Zählvorgang das Zählwerk 420 wieder auf Null
einstellen will, so löst man die Flügelschraube 497 und damit den Bolzen 496, so
daB die Trommel 494 nicht mehr mit der Scheibe 500 verklemmt ist. -Man kann dann
jedes der Zahlenräder 432, 433 und 434 einzeln von Hand mittels der geriefelten
Kanten 468, 469 und 470 der Ableseräder auf Null zurückstellen, während die unter
Federkraft stehenden Kugeln 476 der Getriebeelemente 471 und 472 über die Zähne
477 der Zahlenräder 433 und 434 hinwegrasten und der Balzen 496 in dem ringförmigen
Schlitz 495 gleitet. Da die Kugeln 476 über die Zähne 477 hinwegrasten, ist es möglich,
die Ableseräder 433 und 434 auf \7u11 einzustellen, ohne die Ritzel 479 zu drehen,
die ihrerseits infolge des hohen Übersetzungsverhältnisses zwischen ihnen und den
Zähnen 503 als Bremsen auf die Getriebeelemente 471 und 472 wirken.
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Um noch einen Einzelfall genauer zu erläutern, »ehme man an. daß die
Einheit 1 Zoll ist und daß die Ganghöhe des Schraubengewindes 427 derart ist. daß
während einer vollen Umdrehung der Betätigungsspindel 424 das Element 430 um 0,125
Zoll verschoben wird. Damit alsdann das Zählwerk die Zahl 0,125 anzeigt, muß das
erste Zahlenrad432 von Null ausgehend 1,25 Umdrehungen ausführen oder 5/4mal die
Zahl der Umdrehungen der Betätigungsspindel 424 und des diese betätigenden Handgriffes
426. Daher sind die Getriebeelemente 490, 491, 485 und 484 so auszubilden, daß sie
zusammen ein Übersetzungsverhältnis von 5:4 ergeben. Diese Getriebeelemente können
leicht gegen andere, ähnliche Getriebeelemente mit anderer Übersetzung ausgetauscht
werden, indem man erst die Flügelmutter 497 und alsdann die Scheibe 500, die Trommel
494 und die Platte 492 entfernt, die neuen Getriebeelemente einsetzt und schließlich
die Platte, die Trommel. die Scheibe und die Flügelmutter wieder aufsetzt. Auf diese
Weise kann das Zählwerk leicht verschiedenen Bedürfnissen angepaßt werden, ohne
daß es nötig ist, das gesamte Zählwerk für jeden Einzelfall neu zu entwickeln.'
Weitere Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Anstatt das
erste Ableserad so auzubilden, daß es die ersten zwei Ziffern einer Zahl anzeigt,
könnte man beispielsweise das erste Ableserad auch so ausbilden, daß es die ersten
drei oder noch mehr Ziffern einer Zahl anzeigt. Natürlich könnte man anstatt dreier
Zahlenräder auch nur zwei Zahlenräder vorsehen, oder es könnten mehr als drei Ableseräder
vorgesehen sein. Man kann das Zählwerk auch so ausbilden, daß es Winkel oder Bogen
anstatt Entfernungen mißt. Die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 6 und 8 bis 14
können natürlieh
auch mit einem Mee'hanismus ähnlich dem des Ausführungsbeispiels
der Fig. 7 versehen sein, um ein Abzählen bis zu einer bestimmten vorgegebenen Zahl
im voraus festzulegen.