DE2810960B2 - Stoßsicherung für Meßgeräte mit , Zifferblatt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßsicherung für Meßgeräte mit Zifferblatt, wie Meßuhr, Schieblehre, Meßsäule und Reißstock, wie sie in der Prazisionsme · chanik Verwendung finden, mit einer Dämpfungsein-

'■'> heit, die eine Schraubenfeder aufweist, welche zwischen einem Ritzel und einem koaxial dazu angeordneten Zahnrad eines Antriebs-Übersetzungsmechanismus vorgesehen ist, der zwischen dem beweglichen Anzeigeorgan und dem Taster des Meßgerätes angeordnet ist,

'5 wobei der Obersetzungsmechanismus außerdem eine durch elastisches Vorspannen des Getriebes wirkende Spielnachholvorrichtuiig aufweist

Stoßsicherungen dieser Art sind bereits aus der CH-PS 4 87 393 bekannt Dort sind zwei zusammengedrückte Schraubenfedern vorgesehen, die in einem Winkel von 180° in Bezug aufeinander zwischen einer mit dem Ritzel verbundenen Scheibe und dem koaxial in diesem Ritzel stehenden Zahnrad angeordnet sind. Die gespannten Federn stützen sich gleichzeitig auf diese Scheibe und auf das Zahnrad ab und zwar in einander gegenüberliegenden Ausnehmungen. Dabei können sie auch gespannt sein und je mit ihrem einen Ende an einem Verankerungspunkt der Scheibe und mit ihrem anderen Ende an einem Verankerungspunkt des

i" Zahnrades befestigt sein.

Diese Stroßsicherungen weisen den Vorteil auf, daß sie Stöße in beiden Drehrichtungen des Zahnrades und des vorgenannten Ritzels abfangen können, Stöße, die sich beispielsweise durch plötzliche starke Verschiebung des Meßgeräte-Tasters ergeben können. Allerdings ist die große Platzbeanspruchung der Schraubenfedern zwischen der Scheibe und dem koaxialen Zahnrad derart, daß nur ein begrenzter Dämpfungsweg, in der Größenordnung von einigen Graden, möglich ist.

Es ergibt sich daraus, daß mit dieser Stoßsicherung mit Schraubenfedern eine Dämpfung extrem großer Stöße, beispielsweise bei einem Sturz des Gerätes, praktisch unmöglich ist, da der Dämpfungsweg in bezug auf die maximal annehmbare Kraft, welche den Federn gegeben werden darf, ohne den Wiederstand der Verzahnungen der Räder und Ritzel des Antriebs-Übersetzungsmechanismus zu überschreiten, so klein ist. Solche starken Stöße sind oft Ursache von Zahnbrüchen der genannten Räder und Ritzel. Aus der DE-AS 12 53 465 ist ferner eine Stoßsicherung bekannt, bei der zwischen dem Ritzel und dem Zahnrad als Dämpfungselement eine Schraubenfeder vorgesehen ist, die um die Nabe des Zahnrades herum angeordnet ist. Diese Dämpfungsvorrichtung ist nur in einer Richtung

■>5 wirksam. Da die Feder unter Reibungswirkung mit der Nabe in Eingriff ist, können ferner Ungenauigkeiten und mangelnde Wiederholungspräzision auftreten. Auch bei dieser bekannten Anordnung ist der Dämpfungsweg zum Abfangen extremer Stöße zu gering.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung unter Vermeidung der genannten Mängel eine Stoßsicherung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche auch extrem große Stöße weitgehend abgefangen werden können.

f<5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Stoßsicherung weist gegenüber den bekannten Ausführungen die Vorteile auf, daß

nur eine einzige Schraubenfeder erforderlich ist, daß ein langer Dämpfungsweg in der Größenordnung von 300° gewährleistet ist, daß aufeinanderfolgende, heftige Beschleunigungen oder Abbremsunger abgefangen werden können, und zwar mit Hilfe einfacher Mittel, wobei keinerlei präzise Justierungsarbeiten erforderlich sind und eine einwandfreie Übertragung der Bewegung zwischen Taster und Anzeigeorgan gewährleistet ist

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Meßgerätes mit Zifferblatt, das mit der erfindungsgemäßen Stoßsicherung ausgerüstet ist, sowie eine Ausführungsvariante. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Darstellung, teilweise im Schnitt, eines Meßgerätes, welches mit der erfindungsgemäßen Stoßsicherung ausgerüstet ist;

F i g. 2 einen vergrößerten Axialschnitt einer Ausführungsform der Stoßsicherung;

F i g. 3 eine teilweise Draufsicht nach der Schnittlinie I-linFig.2;

Fig.4 und 5 Ausführungsvarianten der in Fig.3 gezeigten Ausbildungen.

Das in der F i g. 1 dargestellte Meßgerät ist eine Zifferblatt-Schieblehre, die einen Körper 1 in Form eines Maßstabes besitzt, der an seinem einen Ende festangeordnete Außen- und Innentaster in Form von Backen 2 und 3 aufweist. Längs dieses Körpers 1 ist ein Schieber 4 verschiebbar, der die beweglichen Außen- und Innentaster 5 und 6 trägt, welche den fest angeordneten Taster 2 und 3 des Körpers 1 gegenüberliegen. Auf dem beweglichen Schieber 4 ist das Gehäuse eines Zifferblattanzeigers 7 befestigt, der ein Anzeigeorgan 8 aufweist, das in bezug auf ein Zifferblatt drehbar ist.

Die Drehwinkelverschiebungen des Anzeigeorganes 8 sind mit den linearen Verschiebungen des Schiebers 4 über einen Übersetzungsmechanismus 10 verbunden, der die Verschiebungen in bezug auf letzteren vergößert, derart, daß eine Ablesung von Bruchteilen der auf dem Körper 1 befindlichen Maßeinteilung möglich ist.

Dieser Antriebs-Übersetzungsmechanismus 10 weist ein Ritzel U für die Mitnahme des Anzeigeorganes 8 auf, das auf der Welle 12 des letzteren angeordnet ist und in ein Zahnrad 13 greift, welches koaxial mit einem Ritzel 14 auf einer gemeinsamen Welle 15 angeordnet ist, die zwischen den Werkplatten 16 des Gehäuses vom Zifferblattanzeiger 7 gelagert ist. Das Ritzel 14 greift in eine Zahnstangs 17 ein, welche fest mit dem Körper 1 des Gerätes verbunden ist.

Dieser Antriebs-Übersetzungsmechanismus 10 weist

außerdem eine Spielnachholvorrichtung auf (nicht ' dargestellt), welche in an sich bekannter Weise durch elastische Vorspannung des Rädergetrieben gegen die Verzahnung der Zahnstange 17 wirksam ist.

Das Zahnrad 13 ist frei auf der Welle 15 gelagert und wird durch das koaxiale Ritzel 14 mitgenommen, dies unter Zwischenschaltung einer Stoßsicherung mit einer Schraubenfeder, die zwischen diesen angeordnet und in der F i g. 1 nicht ersichtlich ist. Diese Stoßsicherung bezweckt eine Begrenzung der Kraft des genannten Antriebs auf eine bestimmte Übertragungskraft, die im wesentlichen der elastischen Grenze der Verzahnung des Antriebs-Übersetzungsmechanismus entspricht. Dabei ist eine gewisse Sicherheitsmarge vorgesehen, derart, daß Verzahnungsbrüche vermieden werden können. Außerdem ist die Sicherung in beiden Verschieberichtungen der beweglichen Taster 5 und 6 des Schiebers 4 wirksam.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stoßsicherung ist in den F i g. 2 bis 4 veranschaulicht:

In der Achsial-Schnittdarstellung der Fig.2 ist eine Welle 15 ersichtlich, auf der das Ritzel 14, welches mit der Zahnstange 17 in Eingriff steht, und das Zahnrad 13 angeordnet sind. Die Welle 15 läuft in zwei Lagern, die in der Werkplatte, einander gegenüberliegend, angeordnet sind. Alle diese Elemente sind auch in der F i g. 1 dargestellt

ίο Auf der einstückig mit dem Ritzel 14 hergestellten Welle 15 ist eine Scheibe 18 gefaßt auf der zwei Mitnehmerfinger 19 und 20 angeordnet sind, die hier als kleine Zylinder gleicher Abmessungen gebildet und mit ihren Grundteilen in zwei Löchern der Scheibe 18 gefaßt sind. Diese beiden Finger 19 und 20 sind radial im Abstand voneinander auf einem Radius der Scheibe 18 angeordnet wobei dieser Abstand den Durchlaß eines anderen Mitnehmerfingers 21 ermöglicht der mit dem Zahnrad 13 verbunden ist Dieser Finger ist hier ebenfalls als kleiner Zylinder ausgebildet, dessen Grundteil in ein Loch dieses Zahnrades 13 gefaßt wird.

Aus einem nachfolgend noch näher erläuterten Grunde weist der Mitnehmerfinger 21 des Zahnrades 13 einen kleineren Durchmesser als derjenige der beiden

2^r> anderen Mitnehmerfinger 19 und 20 auf, welche zu der mit dem Ritzel 14 verbundenen Scheibe 18 gehören.

Auf der Welle 15 sind oberhalb der Scheibe 18 zwei Hülsen 22 und 23 mit einem Stützkragen angeordnet, welche achsial durch einen Sicherheitsring 24 in eine Rille der genannten Welle 15 festgehalten werden. Zwischen den Kragen dieser beiden Hülsen und auf dem zylindrischen Abschnitt der Hülse 23 ist das Zahnrad 13 drehbar gelagert.

Zwischen dem Kragen der Hülse 22 und der Scheibe 18 ist eine Schraubenfeder 25 angeordnet wobei die Achse der Windungen dieser Feder parallel zu der gemeinsamen Drehachse 15 des Ritzels 14 und des Zahnrades 13 liegt.

Diese Schraubenfeder 25, die vorzugsweise in der maximal gespannten Lage eine Spannkraft entwickelt, weiche dem Grenzwert der maximalen Übertragungskraft entspricht, stützt sich radial mit ihren beiden umgebogenen Enden 26 und 27 gleichzeitig auf die beiden Mitnehmerfinger 19 und 20 der mit dem Ritzel 14 verbundenen Scheibe 18, sowie auf beiden Seiten der durch diese beiden Finger gebildeten Einheit ab. Diese Ausbildung der Schraubenfeder 25 ist aus der Draufsicht in der Fig.3 gut ersichtlich, in welcher auch der Mitnehmerfinger 21 des Zahnrades 13 gezeigt ist, der elastisch zwischen den beiden Enden 26 und 27 der Schraubenfeder 25 geklemmt ist und sich lediglich auf dem einen dieser Enden, im vorliegenden Fall das Ende 27, abstützt. Diese Abstützung wird durch die durch elastische Vorspannung auf das Rädergetriebe des

Antriebs-Übersetzungsmechanismus wirkende Spielnachholvorrichtung erhalten. In der Tat bilden das Zahnrad 13 und das Ritzel einen Teil des Rädergetriebes. Diese Wirkung wird hier dazu benutzt, um die Drehwinkellage des Fingers 2i in bezug auf die Finger 19 und 20 festzulegen und damit die Anzeige am Meßgerät zu gewährleisten, dies durch gleichzeitiges Abstützen der drei Finger auf einem einzigen der beiden EiiJen der Feder 25, im vorliegenden Fall das Ende 27. Diese Wirkung erübrigt damit den Einbau einer dreifachen und gleichzeitig wirkende Abstützung auf die beiden genannten Enden der Feder 25, was praktisch kaum zu verwirklichen wäre. Außerdem wird dadurch der Durchmesser des Fineers 21 in bezug auf denjenigen

der Finger 19 und 20 verringert, wodurch jegliches Spiel zwischen den beiden Enden 26 und 27 der Feder 25 und der beiden Finger 19 und 20 verhindert werden kann.

Die beschriebene Stoßsicherung wirkt in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise:

Wenn der Schieber 4 (Fig. 1) in der einen oder anderen Richtung längs des Körpers 1 des Gerätes verschoben wird, dreht sich das in die Zahnstange 17 greifende Ritzel 14 und nimmt die Scheibe 18 (F i g. 2 und 3), mit welcher es verbunden ist, sowie die beiden Mitnehmerfinger 19 und 20 mit. Diese beiden Finger übertragen ihre Drehbewegung auf die beiden Enden 26 und 27 der diese umgebenden Schraubenfeder 25. Damit wird auch der Mitnehmerfinger 21 des Zahnrades 13 mitgenommen, da dieser Finger 21 gegen eines der Ende, im vorliegenden Fall das Ende 27 den Schraubenführer, abgestützt ist. Das durch den Finger 21 mitgenommene Rad 13 überträgt seine Drehbewegung auf das Ritzel 11 und damit auf das Anzeigeorgan 8.

Wenn aufgrund eines Schlages oder einer unsanften Bewegung, der Schieber 4 des Meßgerätes eine starke Beschleunigung oder Abbremsung erfährt, wird die durch das Ritzel 14 mitgenommene Scheibe 18 gedreht und überträgt diese Wirkung, unter Zwischenschaltung der beschriebenen Stoßsicherung, auf die vom Anzeigeorgan 8, das Ritzel U und das Zahnrad 13 gebildete Einheit. Letztere setzt diesen plötzlichen starken Einflüssen einen Widerstand entgegen, der um so größer ist, als deren Trägheit infolge der starken Übersetzung des Übertragungsmechanismus erhöht wird.

Unter der Wirkung dieses Widerstandes ist der mit dem Zahnrad 13 verbundene Finger 21 bestrebt, unbeweglich zu verharren. Die mit dem Ritzel 14 verbundenen Finger 19 und 20 übertragen den starken Impuls und lösen sich dabei vom Finger 21, wodurch die Schraubenfeder 25 zusammengedrückt wird und zwar durch Einwirkung auf ihr äußeres Ende 26, wenn der Kraftimpuls im Uhrzeigersinn gemäß Zeichnung gerichtet ist, oder auf das Ende 27, im Falle eines entgegengesetzten Drehsinnes.

Die dermaßen zusammengedrückte Schraubenfeder 25 nimmt e'nen großen Teil der Energie auf, bevor die Bewegung auf den Mitnehmerfinger 21 des Zahnrades 13 übertragen wird. Diese Energieaufnahme kann auf einem langen Dämpfungsweg erfolgen, der annähernd 300° betragen kann; dies im Extremfall, bei welchem der Finger 21 während des ganzen Beschleunigungsvorganges oder Bremsvorganges unbeweglich verharren würde, dies als Folge der Trägheit der zuvor genannten Einheit. Unmittelbar nach diesem Dämpfungsvorgang nimmt die Schraubenfeder 25 ihre ursprüngliche Lage wieder ein und bewirkt während der Entspannungsbewegung eine Annäherung und Festlegung der drei Mitnehmerfinger 19, 20 und 21 in der durch die beiden Enden 26 und 27 der Schraubenfeder 25 gebildeten GabeL

Während der Entspannungsbewegung der Schraubenfeder 25 nimmt diese ihre Normallage wieder ein, dies durch die Kombinationswirkung der radialen Ausrichtung ihrer Enden 26 und 27 auf die beiden Mitnehmerfinger 19 und 20 und außerdem durch die Gegenwart der Welle 15 auf dieser Ausrichtung und im Inneren der Windungen. Dadurch werden die beiden Enden der Schraubenfuhrer daran gehindert, entlang der beiden Finger 19,20 zu gleiten und sich zu entfernen.

Um die automatische Zentrierung der Schraubenfeder während des Entspannungsvorganges zu erleichtern, kann gemäß einer Ausführungsvariante der letzte Abschnitt ihrer beiden, den beiden Enden unmittelbar vorstehenden Windungen umgebogen werden, derart,

ο daß ein offener die Welle 15 umschließender Winkel gebildet wird. Dieser scherenartige Winkel ist im Inneren des die Windungen der Schraubenfeder bildenden Kreises vorgesehen. Im gleichen Sinn kann dieser automatische Zentriereffekt verbessert werden,

in indem ein offener Winkel mit Windungen der Schraubenfeder 25 gebildet wird, wobei diesen Windungen nicht eine kreisrunde Form, sondern eine Schlaufenform (vgl. Fig.5) oder eine Dreiecksform mit abgerundeten Ecken gegeben wird.

!5 Die Qualität der Drehverbindung des Ritzels 14 und des Zahnrades 13 hängt von der vollständigen Festlegung des Mitnehmerfingers 21 des Zahnrades 13 in bezug auf die beiden Mitnehmerfinger 19 und 20 des Ritzels 14 ab. Um diese Festlegung zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die gebogenen Enden 26 und 27 der Schraubenfeder, zwischen denen der Mitnehmerfinger 21 des Zahnrades 13 abgestützt ist, sich gleichzeitig auf die beiden Mitnehmerfinger 19 und 20 des Ritzels 14 abstützen. Zu diesem Zweck kann der Knick der Federenden 26, 27 noch leicht zusammengedrückt werden, wobei gleichzeitig auf die Elastizität der Enden und auf die Kraft der Feder Rücksicht genommen wird, damit die Doppelberührung bei gespannter Feder wirklich gewährleistet ist.

ω Ein einfaches Mittel um die Doppelberührung zu verwirklichen, ist in Fig.4 dargestellt, in welcher außerdem eine andere Ausführungsform der drei, hier mit 28,29 und 30 bezeichneten Mitnehmerfinger gezeigt ist Alle drei Finger weisen den gleichen rechtwinkligen Querschnitt auf, der durch Krümmen von Zungen gebildet ist, die aus der Scheibe 18 bzw. dem Zahnrad 13 herausgebogen worden sind oder die mit diesen Organen sonstwie verbunden sind. Die mit 31 und 32 bezeichneten Enden der Schraubenfeder sind nicht in gerade Abstützabschnitte geformt, wie bei den in F i g. 3 dargestellten Enden 26 und 27, sondern sie besitzen eine Kreisform, welche die beiden Finger 28 und 29 umgibt. Unter der Wirkung des Druckes der beiden Enden auf die beiden Finger, stützen sich die beiden Enden automatisch und in symmetrischen Lagen auf die beiden Finger.

Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausführungsvariante die Kurvenform der beiden Enden der Feder zwischen den beiden Mitnehmerfingern 28 und 29 des Ritzels 14 einen größeren Zwischenraum bildet, als dies bei geraden Enden der Schraubenfeder der Fall ist so daß die Breite des Mitnehmerfingers 30 des Zahnrades 13 gleich der Breite der beiden anderen Finger 28 und 29 sein kann.

Die erfindungsgemäße Stoßsicherung weist gegenüber den bekannten Ausführungen die Vorteile auf, daß nur eine einzige Schraubenfeder erforderlich ist daß ein langer Dämpfungsweg in der Größenordnung von 300° gewährleistet ist daß aufeinanderfolgende, heftige Beschleunigungen oder Abbremsungen abgefangen werden können, und zwar mit Hilfe einfacher Mittel, wobei keinerlei präzise Justierungsarbeiten erforderlich sind und eine einwandfreie Übertragung der Bewegung zwischen Taster und Anzeigeorgan gewährleistet ist

es Statt der zylindrischen Mitnehmerfinger könnten bei der in den Fi g. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform auch rechteckige Zungen wie bei Fig.4 verwendet werden, wobei die Länge des mittleren Fingers kürzer

sein muß als diejenige der beiden diesen umgebenden Finger.

Die Zwischenhülse 22, welche ein Schleifen der Schraubenfeder 25 gegen das Zahnrad IJ verhindern soll, könnte gemäß einer vereinfachten Ausführung auch weggelassen werden. Obwohl diese Hülse von Vorteil ist, ist sie für den normalen Funktionsablauf der Stoßsicherung entbehrlich.

Die Stoßsicherung kann in Antriebs-Übersetzungsmechanismen auch in anderen Ebenen eingesetzt sein, als dies vorstehend unter Hinweis auf eine Anordnung

zwischen dem in die Zahnstange eingreifenden Rit/el und dem durch dieses Ritzel angetriebenen Zahnrad beschrieben worden ist.

Es kann auch die Verteilung der Mitnehmerfinger auf dem Zahnrad 13 und auf der mit dem Ritzel 18 verbundenen Scheibe 18 ohne Nachteil umgekehrt werden, d. h. daß das Zahnrad 1.J die beiden radial voneinander getrennten Finger und die Scheibe 18 den einzigen, zum Einführen zwischen die beiden anderen Finger bestimmten Finger tragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Stoßsicherung für Meßgerät mit Zifferblatt, die eine Dämpfungseinheit mit einer Schraubfeder aufweist, welche zwischen einem Ritzel und einem koaxial dazu angeordneten Zahnrad eines Antriebs-Übersetzungsmechanismus vorgesehen ist, der zwischen dem beweglichen Anzeigeorgan und dem Taster des Meßgerätes angeordnet ist, wobei der Obersetzungsmechanismus außerdem eine durch elastisches Vorspannen des Getriebes wirkende Spielnachholvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Antriebsritzel (14) verbundene Scheibe (18) zwei Mitnehmerfinger (19, 20) trägt, die radial in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind, und daß ein mit dem Zahnrad (13) verbundener Mitnehmerfinger (21) zwischen den beiden vorgenannten Fingern (19,20) angeordnet ist, daß weiterhin die beiden umgebogenen Enden (26, 27) einer Schraubenfeder (25) mit vorgespannten Windungen, deren Achse im wesentlichen parallel zur gemeinsamen Drehachse (15) des Ritzels (14) und des Zahnrads (13) liegt, sich gleichzeitig radial und auf beiden Seiten gegen die beiden Mitnehmerfinger (19, 20) der Scheibe (18) abstützen, derart, daß der mittlere Mitnehmerfinger (21) des Zahnrades (13) elastisch zwischen die beiden Enden (26,27) der Schraubenfeder (25) geklemmt ist, sich jedoch nur auf einem Ende (z. B. 27) der Schraubenfeder (25) abstützt.

2. Stoßsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden umgebogenen Enden (26,27) der Schraubenfeder (25) gerade sind, daß die beiden Mitnehmerfinger (19,20) der Scheibe (18) gleiche Breite aufweisen und daß die Breite des mittleren Mitnehmerfingers (21) des Zahnrads (13) kleiner ist als die Breite der beiden äußeren Finger (19,20).

3. Stoßsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden umgebogenen Enden (31, 32) der Schraubenfeder (25) kreisbogenförmig sind und daß die inneren Bogenseiten auf beiden Seiten der beiden äußeren Mitnehmerfinger (28,29) der Scheibe (18) abgestützt sind.

4. Stoßsicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Mitnehmerfinger (28, 29) der Scheibe (18) und der mittlere Mitnehmerfinger (30) des Zahnrads (13) die gleiche Breite besitzen.

5. Stoßsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Mitnehmerfinger (19, 20,21) zylindrisch sind.

6. Stoßsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Mitnehmerfinger (28, 29,30) Zungen mit rechteckigem Querschnitt sind

7. Stoßsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Abschnitt der beiden Windungen der Schraubenfeder (25), die sich unmittelbar vor den umgebogenen Enden (26, 27) befinden, derart gebogen ist, daß er einen offenen Winkel bildet, der die gemeinsame Drehachse des Ritzels (14) und des Zahnrads (13) scherenförrnig umgibt, wobei der Winkel im Inneren des Kreises der Windungen der Schraubenfeder (25) gebildet i st.

8. Stoßsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit der Windungen der Schraubenfeder (25) einen offenen Winkel bildet, der die gemeinsame Drehachse des Ritzels (14) und des Zahnrads (13) umschließt