DE2943431A1

DE2943431A1 - Messgeraete fuer geformte konturen

Info

Publication number: DE2943431A1
Application number: DE19792943431
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Nakamura
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1978-10-26
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1980-04-30
Also published as: JPS6238641B2; GB2035565B; JPS5558401A; US4255862A; DE2943431C2; GB2035565A

Description

Beschreibung

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Meßgerät für geformte Konturen zum Messen der Oberflächenkontur in einer bestimmten Schnittebene eines zu vermessenden Objektes.

Bei einem herkömmlichen Meßgerät für geformte Konturen ist ein Drehpunkt am Zwischenteil eines Armes vorgesehen, eine als Stift bezeichnete Prüfnadel an einem Ende des Armes befestigt, ein Ausgleichsgewicht an dem anderen Ende des Armes befestigt, wobei der Stift in seinem Gewicht etwas schwerer als das Ausgleichsgewicht ist, so daß der Stift die Oberfläche eines zu vermessenden Objektes berührt, der Arm in axialer Richtung bewegt wird, wodurch die Bewegung des Stiftes, der der zu messenden Oberflächenkontur folgt, von einem Differentialumformer gemessen wird, der an dem Arm befestigt ist, und die von dem Differentialumformer abgegebenen Signale an ein Aufzeichnungsgerät gegeben wird, damit dieses eine Figur oder Formgebung zeichnet, wodurch die geformte Kontur des zu vermessenden Objektes gemessen wird. Bei diesem herkömmlichen Meßgerät wird jedoch eine Figur durch sogenannte analoge Verte aufgezeichnet, so daß weitere Meßgeräte erforderlich sind, wenn die Kontur als digitale Werte ausgelesen werden soll. Aus diesen Gründen ist nicht nur die Messung mühsam, sondern es werden auch einige Fehler bei der Umformung in die digitalen ¥erte hinzuaddiert, so daß die Genauigkeit der Konturmessung geringer wird. Es wurde daher notwendig, ein Meßgerät für geformte Konturen zu schaffen, das unmittelbar die digitalen Werte ablesen kann.

0300 18/0973

ORIGINAL INSPECTED

Um diese Forderung zu erfüllen, wurde ein Meßgerät für geformte Konturen des Armtyps vorgeschlagen, bei dem ein A/D-Umformer zusätzlich vorgesehen ist, so daß die digitalen Werte unmittelbar gelesen werden können. Jedoch mißt auch dieses Meßgerät im wesentlichen die Analogwerte, so daß damit die zuvor erwähnten Nachteile nicht beseitigt wurden. Außerdem wurde ein Meßgerät für geformte Konturen vorgeschlagen, bei dem eine lineare Skala, die aus einem geeichten Glasstab besteht, an einem Arm eines durch einen Arm gesteuerten Meßgerätes befestigt ist, eine Indexskala gegenüberliegend zu der linearen Skala vorgesehen ist und die Messing bei der Bewegung beider Skalen ausgeführt wird. In diesem Falle sind jedoch Fehler infolge der kreisförmigen Bogenbewegung des Armes nicht zu vermeiden, so daß bislang kein befriedigendes Meßgerät für geformte Konturen zur Verfügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßgerät für geformte Konturen zu schaffen, mit dem digitale Werte unmittelbar zu lesen sind und das eine hohe Meßgenauigkeit hat.

Erfindungsgemäß ist eine Lagerplatte bewegbar in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung eines Tisches auf dem Tisch vorgesehen, der seinerseits bewegbar auf einem Bett vorgesehen ist. Eine Gleitwelle ist gleitend in einem Erfassungskopf vorgesehen, der an einer auf dem Bett errichteten Säule befestigt ist. Die Gleitwelle ist an ihrem unteren Ende mit einem Stift versehen, der der Lagerplatte gegenüberliegt, und über eine Hängeschnur mit einem Ausgleichsgewicht verbunden, deren Mittenteil hängend um Schnurscheiben geschlungen ist. Die Bewegungen des Tisches und der Gleitwelle werden von einem Erfassungs-

0300 18/0973

mechanismus erfaßt, der digitale Signale ausgehen kann, wodurch, die zuvor erwähnte Aufgahe gelöst wird.

Insbesondere schafft die Erfindung ein Meßgerät für geformte Konturen, das gekennzeichnet ist durch: einen bewegbar auf einem Bett vorgesehenen Tisch, einen Antriebsmechanismus für den Tisch, einen ersten Erfassungsmechanismus zum Erfassen eines Bewegungswertes des Tisches gegenüber dem Bett als digitaler Wert, eine auf dem Tisch vorgesehene und in einer zur Bewegungsrichtung des Tisches senkrechten Richtung bewegbare Lagerplatte, einen an einer auf dem Bett errichteten Säule befestigten Erfassungskopf, eine gleitend auf dem Erfassungskopf vorgesehene Gleitwelle mit einem Stift an ihrem der Lagerplatte gegenüberliegenden unteren Ende, ein über eine Hängeschnur mit der Gleitwelle verbundenes Ausgleichsgewicht, das etwas leichter als die Gleitwelle ist, Schnurscheiben zum Lagern des Zwischenteils der Hängeschnur, und einen zweiten Erfassungsmechanismus zum Erfassen eines Bewegungswertes der Gleitwelle als digitaler Wert.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:

Pig. 1 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Meßgerätes für geformte Konturen, wobei wesentliche ¹PeUe im Schnitt dargestellt

030018/0973

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von rechts in Fig. 1, mit wesentlichen Teilen im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4- eine Seitenansicht des bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel benutzten Erfassungskopfes, mit wesentlichen Teilen im Schnitt,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4-, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 5,

Fig. 8 einen Seitenschnitt des bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels benutzten Antriebsmechanismus,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8, wobei wesentliche Teile fortgebrochen sind,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 8,

Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 8, und

Fig. 12 eine Ansicht in Richtung der Pfeile von der Linie XII -XII in Fig. 11.

Der allgemeine Aufbau wird anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. Auf einem Bett 1 ist ein Tisch 3 vorgesehen, der in Fig. 1 nach rechts und links bewegbar ist, d.h. in die durch einen Pfeil A angegebenen Eichtungen. An der Unterfläche des Tisches 3 ist eine geschlitzte Mutter 5 vorgesehen, die in Richtung ihres Zusammenziehens durch eine

0300 18/0973

Feder 4 vorgespannt ist sowie mit einer Vorschubsehraubwelle 6 gewindemäßig gekoppelt ist, die drehbar auf dem Bett 1 vorgesehen ist. Die Vorschubschraubwelle 6 ist mit einem Antriebsmechanismus 7 verbunden, der neben dem Bett vorgesehen ist und anschließend im einzelnen erläutert wird. Dieser Antriebsmechanismus 7 wird angetrieben, um die Vorschubschraubwelle 6 zu drehen, wodurch die geschlitzte Mutter 5 geradlinig bewegt wird, so daß der Tisch 3 in die in Fig. 1 durch den Pfeil A angegebenen Eichtungen bewegt -werden kann. An der geschlitzten Mutter 5 ist außerdem ein Handgriff 9 über einen Nockenmechanismus 8 befestigt. Die Betätigung des Handgriffes 9 bewirkt, daß der Nockenmechanismus 8 die geschlitzte Mutter 5 öffnet, die damit aus ihrer Gewindekupplung mit der Vorschubschraubenwelle 6 gelöst wird, so daß der Tisch 3 in die durch den Pfeil A gezeigten Richtungen durch Hand frei bewegbar ist.

Fest mit der Unterseite des Tisches 3 ist eine Glasskala 10 verbunden, die vertikal gestrichene Einteilungen hat« Ein MeBmechanismus 11, der an dem Bett 1 vorgesehen ist, liegt der Glasskala 10 gegenüber, so daß beide einen ersten Erfassungsmechanismus bilden, der einen Bewegungswert des Tisches 3 als digitaler ¥ert lesen kann* Außerdea sind jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Bettes 1, wie dieses in Fig. 1 dargestellt ist, vier Mechanismen 12 vorgesehen, die jeweils einen Grenz schalt ei* tend dergleichen zum Regeln des Bewegungswertes des Tisches in die durch den Pfeil A angegebenen Richtungen aufweisen. Auf der oberen Fläche des Tisches 3 ist eine lagerplatte vo3?gesehen, auf der ein zn vermessendes Obgekt anzuordnen

Ü30Q18/0973

ist, das über Rollen 13 gemessen wird. Die Lagerplatte ist in Richtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Tisches 3 "bewegbar, d.h. in die durch einen Pfeil B in Fig. 2 angegebenen Richtungen. Zwischen der Lagerplatte und dem Tisch 3 erstreckt sich eine Spannfeder 15» mit der die Lagerplatte 14 dauernd nach links in Fig. 2 vorgespannt ist, wobei das vordere Ende einer Spindel 17 eines Mikrokopfes 16 an der Lagerplatte 14 in einer solchen Richtung anschlägt, daß sie der Vorspannkraft entgegenwirkt, wobei die Spindel 17 an dem Tisch 3 über eine Klammer 18 befestigt ist. Bei der beschriebenen Anordnung bewegt eine Drehung des Mikrokopfes 16, der die Stellungen der Lagerplatte 14 allmählich durch den vorbestimmten Wert mißt, die Lagerplatte 14 im Zusammenwirken mit der Spannfeder in die durch den Pfeil B angegebenen Richtungen.

Eine Säule 19 ist an dem rückwärtigen Teil des Bettes 1 errichtet und an einer an der Vorderseite der Säule 19 vorgesehen Führung 20 ist ein Erfassungskopf 21 vertikal beweglich angeordnet. Die Drehung eines Handgriffes 22 bewirkt eine vertikale Bewegung des Erfassungskopfes 21, wonach der Erfassungskopf 21 durch eine Klemmschraube festgestellt wird.

Fig. 3 zeigt den Innenaufbau der Säule 19» wobei in der Mitte der Säule 19 eine Säulensteuerstange 24 mit einer hohen Festigkeit in vertikaler Richtung vorgesehen ist. Diese Säulensteuerstange 24 ist an bestimmten Stellen an ihren vier Seiten eben bearbeitet, um die Form eines prismatischen Teils anzunehmen. Einstellschrauben 25, die linear beweglich an der Säule 19 befestigt sind,

030018/0973

stoßen an den jeweiligen so erhaltenen Ebenen an, so daß die Krümmung und dergleichen der Säule 19 durch Einstellung der Einstellschrauben 25 korrigiert werden kann.

Die Fig. 4· bis 7 zeigen den inneren Aufbau des Erfassungs- · kopfes 21. Der Erfassungskopf 21 ist derart aufgebaut, daß er mit einem Rahmen 27 versehen ist, der eine Schwalbenschwanzausnehmung 26 hat, die mit einer Führung 20 der Säule 19 in Eingriff gelangt. An dem Rahmen 27 sind der Handgriff 22 und die Klemmschraube 23 befestigt, während an einer Welle 28, die im Zentrum des Handgriffes 22 vorgesehen ist, ein Ritzel 29 drehfest befestigt ist, das mit einer Zahnstange 31 kämmt, die auf der Führung 20 vorgesehen ist* Bei dieser beschriebenen Anordnung bewirkt die Drehung des Handgriffes 22, daß der Rahmen 27 vertikal längs der Zahnstange 3^ bewegt wird, so daß die vertikale Stellung des Erfassungskopfes 21 in Bezug auf die Säule beliebig gewählt werden kann.

Die Vorderflache des Rahmens 27 ist mit einer Abdeckung 32 abgedeckt, innerhalb der ein Führungsblock 34· an dem Rahmen 27 über einen Halterahmen 33 befestigt ist. Dieser Führungsblock 34- ist in Form eines dickwandigen Rohres mit einem viereckigen Querschnitt ausgebildet und innen von einer viereckigen Bohrung 35 durchdrungen, in der eine hohle viereckige Welle 36 gleitend eingeführt ist. Ausnehmungen 37 sind an den Mittenteilen an allen vier Seiten des Außenumfangs der viereckigen Welle 36 in deren Längsrichtung über die gesamte Länge vorgesehen. Außerdem sind Luft Zuführungsöffnungen 38 in zwei Reihen und an drei Stufen as den oberen und unteren !Teilen der jeweiligen Oberflächen des Führungsblockes 34- vorgesehen, wobei die äußeren Enden der liUftzüführüngsöffnungen 38 ffii* hier nicht gezeigten

030018/0973

Luftleitungen verbunden sind, Düsen an den inneren Enden der Luft Zuführungsöffnungen 38 sind gegenüber den Gleitflächen an entgegengesetzten Seiten der Ausnehmungen 37 geöffnet, die an den jeweiligen Oberflächen der viereckigen Welle 36 vorgesehen sind. Durch diese Anordnung wird Druckluft zu den jeweiligen LuftZuführungsöffnungen 38 gegeben und die aus den Düsen an den inneren Enden der LuftZuführungsöffnungen 38 ausgeblasene Luft gelangt in einen Zwischenraum, der zwischen der viereckigen Welle 36 und der viereckigen Bohrung 34· gebildet ist, so daß die viereckige Welle 36 innerhalb der viereckigen Bohrung 35 schwimmt, wodurch ein pneumatisches Lager gebildet wird.

An einem Paar von Seitenflächen, die an der viereckigen Welle 36 einander gegenüberliegen, d.h., jeweils in der Mitte von gegenüberliegenden Seitenflächen, sind, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, Schlitze 39 und 40 derart vorgesehen, daß sie sich über eine längere Strecke erstrecken als der vertikale Bewegungsweg der viereckigen Welle 36 beträgt. In dem Schlitz 39 ist an der linken Seite ein Vorsprung 42 einer Halterung 4-1 für ein licht emittierendes Element eingesetzt und an dem vorderen Ende dieses Vorsprungs 42 sind vier lichtemittierende Elemente 4-3 befestigt, die in vertikaler Richtung angeordnet sind. Andererseits ist an der rechten Seite im Schlitz 40 eine lineare Skala 44 angeordnet, die aus einer langen Glasstange gebildet ist und in vertikaler Richtung verlaufende Teilungen aufweist. Außerdem ist eine Indexskala 45, die die gleichen,in vertikaler Richtung verlaufenden Teilungen hat, nahe der linearen Skala 44 und den lichtemiifcierenden Elementen 43 gegenüberliegend angeordnet, wobei die Indexskala 45 fest an dem vorderen Ende eines Vorsprungs 47 einer Halterung

03001 8/0973

für ein Iientaufnehmendes Element befestigt, die ihrerseits an dem Führungsblock 34 befestigt ist, wobei vier lichtaufnehmende Elemente 48, in vertikaler Richtung angeordnet, an der Lagerung 46 für die lichtaufnehmenden Elemente in Bezug auf die lichtemitüerenden Elemente jeweils gegenüberliegend hinter der Indexskala 45 befestigt sind. Mit Hilfe dieser Anordnung kann die Relativbewegung zwischen der linearen Skala 44 und der Indexskala 45 infolge einer vertikalen Bewegung der viereckigen Welle 36 innerhalb des Führungsblockes 34 durch die Ii chte-mütier enden Elemente 43 und die lichtaufnehmenden Elemente 48 als ein digitaler Wert ausgelesen werden. Diese lichtemiifcierenden Elemente 43, die lineare Skala 44, die Indexskala 45 und die lichtaufnehmenden Elemente 48 bilden einen zweiten Erfassungsmechanismus.

Ein Stift oder eine Prüfnadel 49, die mit einem zu vermessenden Objekt in Berührung kommen soll, ist an dem unteren Ende der viereckigen Welle 36 befestigt, und ein Ende einer Hängeschnur 51 ist an deren oberen Ende über eine Lagerscheibe 50 befestigt. Diese Hängeschnur 51 ist hängend über zwei Schnurscheiben 52 und 53 geschlungen und fest an dem anderen Ende mit dem oberen Ende eines Ausgleichsgewichtes 54 verbunden, das etwas leichter ist als die viereckige Welle 36, wodurch die Welle 36 unter normalen Bedingungen langsam abgesenkt wird.

Biese Sehmirscheibm 52 und 53 sind drehbar von einer Hohlwelle 57 gelagert, die an einem oberen Lagerrahmen 55 über ein Druckluftrohr 56 jeweils befestigt ist.

030018/0973

Diese Hohlwelle 57 ist an ihrem einen Ende gesperrt und mit ihrem anderen Ende mit einer Luftleitung 58 verbunden und außerdem an ihrem Zwischenteil, an denen die Schnurscheiben 52,53 befestigt sind, mit einer Vielzahl von Luftaustoßöffnungen 59 versehen. Die aus den Luftausstoßöffnungen 59 ausgeblasene Luft tritt in einen Schlitz ein, der zwischen den Schnurscheiben 52,53 und der Hohlwelle 57 gebildet ist, wodurch ebenfalls ein sogenanntes pneumatisches Lager gebildet wird. Außerdem sind mehrere Bohrungen 60 in dem Druckluftrohr 56 in axialer Richtung ausgebildet, wobei die Enden dieser Bohrungen 60 zu den Endflächen der Schnurscheiben 52,53 hin offen sind, während ihre anderen Enden mit Luftöffnungen 63 verbunden sind, die in dem oberen Lagerrahmen 55 durch Durchgangsbohrungen 61 und Umfangsausnehmungen 62 gebildet sind, während Luftleitungen 64 mit den Luftöffnungen 63 verbunden sind. Bei dieser Anordnung gelangt von den Luftleitungen 64· zugeführte Luft durch die Luftöffnungen 63, die Umfangsausnehmungen 62 und die Durchgangsbohrungen 61 hindurch, tritt in die Bohrungen 60 ein und wird in die Schlitze geblasen, die zwischen den Endflächen der Druckluftleitung 56 und den Endflächen der Schnurscheiben 52, 53 gebildet sind, wodurch die Reibung an den Druckflächen der Schnurscheiben 52,53 vermindert wird.

Ein Motor 65 mit einem Getriebe ist an dem oberen Lagerrahmen 55 befestigt und ein Ende eines Drahtes 67 ist fest an einer Aufwickelschnurscheibe 66 befestigt, die an einer Ausgangswelle des Motors 65 befestigt ist. Dieser Draht 67 ist in seinem Zwischenteil um eine Zwischenachnurscheibe 68 geschlungen und an seinem anderen Ende fest mit

030018/0973

einem Führungsrohr 69 verbunden. Dieses Führungsrohr 69 ist vertikal beweglich, auf einer Führungswelle 71 vorgesehen, die mit Keilnuten versehen ist und zwischen dem oberen Lagerrahmen 55 und einer an dem Führungskopf 34 befestigten Klammer 70 angeordnet ist. Außerdem ist der oberen Stirnfläche des Führungsrohres 69 die untere Fläche des vorderen Endes der Lagerplatte 50 gegenüberliegend angeordnet, die an dem oberen Ende der viereckigen Welle 36 befestigt ist, so daß ein halbkugeliger Vorsprung 72, der an dieser unteren Fläche vorgesehen ist, in Berührung mit der oberen Stirnflache des Führungsrohres 69 gebracht werden kann. Außerdem ist ein aus einer Stahlplatte gebildetes Arbeitsglied 73 fest an einer Seitenfläche des Führungsrohres 69 befestigt. Jeweils an den oberen und unteren Enden eines Hobels, um den das Arbeitsglied 73 infolge der vertikalen Bewegung des Führungsrohres 69 bewegbar ist, sind Fühlmechanismen 74,75 vorgesehen, die jeweils durch einen Reedschalter gebildet sind· Diese Fühlmechanismen 74,75 sind jeweils mit einer Ausnehmung ausgebildet5 in der das Arbeitsglied 73 aufgenommen werden kann, vergleiche Fig. 4, und der "untrere Fühlaeeltanis— mus 75 ist an der Klammer 70 befestigt. Bei dieser Anordnung bewirket die Einschaltung des Motors €5 eine vertikale Bewegung des Führungsrohres 69, wobei die oberen und unteren Grenzen dieser vertikalen Bewegung mit Hilfe des Arbeitsgliedes 73 durch die Fühlmechanismen 74,75 erfaßt werden, und weiterhin die viereckige Welle 36 infolge der vertikalen Bewegung des Führungsrohres 69 ia normalen Betriebszustand in vertikaler Richtung bewegt wird. Außerdem ist an einer mit 76 in Fig. 4 bezeichneten Stelle ein Anschlag 36 fest an dem oberen Tragrahmen 55 befestigt.

30 0 18/0373

Die Fig. 8 bis 12 zeigen den inneren Aufbau des Antriebsmechanismus 7· Der Antriebsmechanismus 7 ist mit einer Grundklammer 77 versehen, die fest an dem Bett 1 befestigt ist, wobei an der Grundklammer 77 ein Antriebsmotor 78 befestigt ist. Die Ausgangswelle des Motors 78 ist mit einem ersten Getriebekasten 80 über eine Kupplung 79 verbunden, wobei der Getriebekasten 80 innen mit einer Schnecke 81 und einem Schneckenrad 82 versehen ist. Der erste Getriebekasten 80 ist mit einem zweiten Getriebekasten 85 über Zwischenzahnräder 83,84 verbunden und ein Schrägzahnrad 87 sowie eine Schnecke 88 sind an dem Zwischenteil einer Eingangswelle 86 des zweiten Getriebekastens 85 befestigt und mit dem Schrägzahnrad 87 und der Schnecke 88 kämmen jeweils ein Schrägzahnrad 90, das auf einer ersten Ausgangswelle befestigt ist, und ein Schneckenrad 92, das auf einer zweiten Ausgangswelle 91 befestigt ist. Bei dieser Anordnung kann eine große Zahl von Umdrehungen an der ersten Ausgangswelle 89 des zweiten Getriebekastens 85 und eine niedrige Anzahl von Umdrehungen an der zweiten Ausgangswelle 91 abgenommen werden. Außerdem sind Zahnräder 93 und 94 fest an den Ausgangsenden der ersten Ausgangswelle 89 und der zweiten Ausgangswelle 91 jeweils befestigt.

Die Zahnräder 93 und 94 an den Ausgangsenden des zweiten Getriebekastens 85 kämmen mit ersten und zweiten Zahnrädern 96 und 97 eines Getriebekupplungskastens. Dieser Getriebekupplungskasten 95 umfaßt erste bis zweite Kupplungen 98,99» 100 und 101 und, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, erste bis vierte Zahnräder 96,97,102 und 103, die fest an den Enden der Kupplungen 98 bis 101 befestigt sind, d.h., an den dem zweiten Getriebekasten 85 gegenüberliegenden Enden, so daß die dritten und vierten Zahnräder 102 und 103 wirkungsmäßig einem Zwischenzahnrad 104 zugeordnet sind. Außerdem bildet das dritte Zahnrad 102 ein Zahnrad an dem Ausgangsende.

030018/0973

Wie in Fig. 11 gezeigt ist, sind jeweils mit den anderen Enden der ersten bis vierten Kupplungen 98, 99, 100 und 101, d.h. mit den dem zweiten Getriebekasten 85 gegenüberliegenden Enden, fünfte bis achte Zahnräder 105, 106, 107 und 108 fest verbunden. Jeweils zwischen den fünften und sechsten Zahnrädern 105 und 106, zwischen den fünften und siebten Zahnrädern 105 und 107 und zwischen den sechsten und achten Zahnrädern 106 und 108 sind Zwischenzahnräder 109, 110 und 111 angeordnet, um mit diesen zusammenzuwirken. Bei dieser Anordnung werden die jeweiligen Kupplungen 98 bis 101 in geeigneter Weise ein- oder ausgeschaltet, so daß vier unterschiedliche Anzahlen von Umdrehungen dem dritten Zahnrad 102 an dem Ausgangsende erteilt werden können.

Dieses bedeutet im einzelnen, daß, wenn die erste Kupplung 98 und die dritte Kupplung 100 eingeschaltet sind und die zweite Kupplung 99 und die vierte Kupplung 101 abgeschaltet sind, die Drehzahl des Zahnrades 93 an der die hohe Drehzahl abgebenden Seite des zweiten Getriebekastens 85 an das dritte Zahnrad 102 über das erste Zahnrad 96, die erste Kupplung 98, das fünfte Zahnrad 105, das Zwischenzahnrad 110, das siebte Zahnrad 107 und die dritte Kupplung 100 übertragen wird, was durch den durchgezogenen Pfeil A in Fig. 11 angegeben ist, wodurch die höchste Drehzahl erhalten werden kann. Wenn die ersten und fünften Kupplungen 98 und 101 eingeschaltet sind und die zweiten und dritten Kupplungen abgeschaltet sind, wird die Drehzahl des Zahnrades 93» das sich mit hoher Drehzahl dreht, an das dritte Zahnrad iO2 über das erste Zahnrad 96, die erste Kupplung 98, das fünfte Zahnrad 105₅ das Zwischenzahnrad 109, das sechste Zahnrad 106, das Zwischenzahnrad 111, das achte Zahnrad 108 -und die vierte Kupplung 101 sowie das vierte Zahnrad 103 und das Zwischenzahnrad Ί04 übertragen, wie dieses durch den gestrichelt angegebenen Pfeil B gezeigt ist, wodurch die zweithöchste Dreh-

030018/0973

zahl erreicht werden kann. Wenn die zweiten und dritten Kupplungen 99 und 100 eingeschaltet und die ersten und vierten Kupplungen 98 und 101 abgeschaltet sind, wird die Drehzahl des Zahnrades 94 an der Seite niedriger Drehzahl des zweiten Getriebekastens 85 an das dritte Zahnrad 102 über das zweite Zahnrad 97» die zweite Kupplung 99» das sechste Zahnrad 106, das Zwischenzahnrad 109, das fünfte Zahnrad 105» das Zwischenzahnrad 110, das siebte Zahnrad 107 und die dritte Kupplung 100 übertragen, was durch den strichpunktierten Pfeil C angegeben ist, wodurch die dritthöchste Drehzahl erreicht wird. Wenn die zweiten und vierten Kupplungen 99 und 101 eingeschaltet und die ersten und dritten Kupplungen 98 und 100 abgeschaltet sind, wird die Drehzahl des Zahnrades 94 niedriger Drehzahl an das dritte Zahnrad 102 über das zweite Zahnrad 97, die zweite Kupplung 99, das sechste Zahnrad 106, das Zwischenzahnrad 111, das achte Zahnrad 108, die vierte Kupplung 101, das vierte Zahnrad und das Zwischenzahnrad 104 übertragen, was durch den mit Strichen und zwei Punkten angegebenen Pfeil D gezeigt ist, wodurch die niedrigstmögliche Drehzahl erhalten werden kann.

Mit dem dritten Zahnrad .102 ist über eine Verbindungsscheibe 112 und eine Kupplung 113 eine Ausgangswelle 114 verbunden. Diese Welle 114 ist über ein Lager 115 von dem zweiten Getriebekasten 85 gelagert und fest mit einem Vorsprung des Lagers 115 der Welle 114 sind ein Ausgangszahnrad 116 und eine von Hand drehbare Schnurscheibe 117 verbunden. Das Ausgangszahnrad 116 kämmt mit einem Zahnrad 118, das an dem rechten Ende der Vorschubschraubwelle 6 in Fig. 1 befestigt ist, wodurch von dem Antriebsmechanismus 7 an die Vorschubschraubwelle 6 eine Antriebskraft übertragen wird. Andererseits ist eine Gummischeibe 120 an dem anderen Ende einer von Hand drehbaren Welle 119 befestigt, die in einen an der

03001 8/0973

Umfangsflache der von Hand drehbaren Scheibe 117 anschlagenden Kontakt zu bringen ist, wie dieses in Pig. gezeigt ist. Die von Hand drehbare Welle 119 ist drehbar und gleitend von einem Lager 121 gelagert, das an der oberen Fläche des zweiten Getriebekastens 85 vorgesehen ist, wobei ein von Hand betätigter Griff 122 an dem anderen Ende der von Hand drehbaren Welle 119 in einer in axialer Richtung bewegbaren und nicht drehbaren Weise vorgesehen und mit der Endfläche der von Hand drehbaren Welle 119 ist eine in Form einer drehbaren Welle bewegbare Schraube 123 gewindemäßig gekoppelt. Diese Schraube 123 wird in Anschlagkontakt mit dem von Hand betätigbaren Griff 122 über ein Lagermetall 124 gebracht und die Drehung der Schraube 123 bewirkt eine Änderung des Gewindeeingriffs zwischen der Schraube 123 und der von Hand drehbaren Welle 119» so daß die von Hand drehbare Welle 119 in dem Lager 121 sich nach rechts und links bewegen kann, wie dieses in Fig. 10 gezeigt ist. Eingeschlossen zwischen einem Endteil der von Hand drehbaren Welle 119» d.h. dem Endteil, an dem die Gummischeibe 120 ausgebildet ist, und dem Lager 121 ist eine Feder 125 vorgesehen, so daß die von Hand drehbare Welle 119 dauernd in Sichtung der von Hand drehbaren Scheibe 117 vorgespannt ist. Bei dieser Anordnung wird, wenn die Kupplung 113 abgeschaltet ist, die Schraube 123 gelost ist, so daß die Gummischeibe 120 an der von Hand drehbaren Scheibe i17 anschlägt, wenn der von Hand betätigte Griff 122 gedreht wird, die von Hand drehbare Welle 119 durch die Wirkung einer Einstellschraube 126 gedreht, die zwischen dem Griff 122 und der von Hand drehbaren Welle sowie einejp Ausnehmung 127 vorgesehen ist, wodurch die an der Guamischeibe 120 an einer exzentrischen Stelle von ih-r» anschlagende Scheibe 117 gedreht wird, so daß das Ausgangssahnrad 116 gedreht werden kann, das an der Ausgangswelle 114 befestigt ist.

030018/0973

29A3431

Außerdem bezeichnet in den Fig. 8 bis 11 ein Bezugszeichen 128 eine Abdeckung für den Antriebsmechanismus 7 und ein Bezugszeichen I30 gibt in Pig. 1 ein Steuerpult für die jeweiligen Antriebsteile an, mit dem verschiedene Steuerungen durchgeführt werden, wie das Ein- oder Ausschalten einer Speisequelle, das Einstellen einer Vorschubrichtung und Vorschubgeschwindigkeit des Tisches 3 sowie die vertikale Bewegung des Stiftes 49.

Das zuvor beschriebene Meßgerät für geformte Konturen arbeitet in der folgenden Weise. Der Motor 65 mit dem Getriebe wird angetrieben, um die viereckige Welle 36 mit Hilfe des Drahtes 67, des Führungsrohres 69 und der Lagerscheibe 50 anzuheben, wodurch der Stift 49 von der Lagerplatte 14 getrennt wird. Anschließend wird das zu vermessende Objekt auf der Lagerplatte 14 befestigt und der Mikrokopf 16 betätigt, um den Querschnitt des zu vermessenden Objektes einzustellen. Dann wird der Antriebsmechanismus 7 angetrieben, um den Stift 49 an einem Ende des Querschnitts des zu vermessenden Objektes anzuordnen, und außerdem wird der Motor 65 mit dem Getriebe in dem Erfassungskopf 21 angetrieben, um das Führungsrohr 69 in seine tiefstmögliche Stellung abzusenken, d.h., eine Stellung, wo das Arbeitsglied 73 von dem unteren Fühlmechanismus 75 erfaßt wird. Mit dieser Absenkbewegung wird auch die viereckige Welle 36 progressiv abgesenkt. Jedoch wird das Absenken der viereckigen Welle 36 beendet, wenn der Stift 49 in anschlagende Berührung mit dem zu vermessenden Objekt kommt. Die Feineinstellung der Meßposition wird dabei von Hand oder in ähnlicher Weise vorgenommen.

Anschließend werden, wenn eine bestimmte Geschwindigkeit des Antriebsmechanismus 7 gewählt und ein Schalter an dem Steuerpult I30 betätigt ist, der Antriebsmotor 78 des An-

0 30018/0973

■■■*.*

triebsmechanismus 7 und die jeweiligen Kupplungen 98 bis 101 nach Maßgabe eines Befehls angetrieben, wodurch die Vorschubschraubwelle 6 in einer bestimmten Richtung und mit einer voreingestellten Geschwindigkeit angetrieben wird. Bei dieser Anordnung wird der mit der Vorschubschraubwelle 6 über die geschlitzte Mutter verbundene Tisch 3 in eine bestimmte Richtung vorgeschoben. Die Bewegung des Tisches 3 bewirkt eine Bewegung des auf der Grundplatte 14 befindlichen, zu vermessenden Objektes, wodurch der Stift in vertikaler Richtung längs der Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des zu vermessenden Objektes bewegt wird, so daß damit die Oberflächenkontur an einem vorbestimmten Querschnitt des zu vermessenden Objektes gemessen wejrden kann. In diesem Fall wird die viereckige Welle %€> von dem Führungsblock 34 mit Hilfe des pneumatischen Lagers gelagert, die Schnurscheiben 52, 53) um die die Hängeschnur 51 hängend geschlungen ist, sind ebenfalls von dem pneumatischen Lager gelagert, und da außerdem der Großteil des Gewichtes der viereckigen Welle 36 durch das Ausgleichsgewicht 54 ausgeglichen ist, und nur ein leichtes Gewicht auf das zu vermessende Objekt über den Stift 49 wirkt, kann der Stift 49 die Oberflächenkontur des zu vermessenden Objektes messen, wobei er der Oberflächenkontur von diesem vollständig folgt.

Außerdem wird ein Bewegungswert des Tisches 3 als ein digitaler Wert mit Hilfe der Glasskala 10 und dem Meßmechanismus 11 gemessen. Andererseits werden die Bewegungen der linearen Skala 44 und der Indexskala 45 als digitaler Wert mit; Hilfe der licht emit tierenden Elemente 43 und der lichtaufnehmenden Elemente 48 gemessen^ um einen Bewegungswert der viereckigen Welle 36, die die gleitende Welle ist, zu messen, und die auf diese Weise gemessenen Werte werden mit Hilfe einer hier nicht gezeigten Anzeige angezeigt, von einem Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet und von einem Drucker

0 30018/0973

gedruckt. Bei der Messung wird außerdem die vertikale Einstellung des Erfassungskopfes 21 durch Lösen der Klemmschraube 23 und Bewegen des Handgriffes 22 ausgeführt und die danach sich ergebende Einstellung wird mit Hilfe der Klemmschraube 23 fixiert.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Oberflächenkontur eines zu vermessenden Objektes durch Benutzung eines Stiftes 49 gemessen, der vertikal und rektilinear bewegbar ist, so daß die Fehler infolge einer kreisförmigen Bogenbewegung beseitigt werden können, die bei einem herkömmlichen Meßgerät für geformte Konturen des sogenannten Armtyps unvermeidbar auftritt. Außerdem ist die den Stift 49 aufweisende viereckige Welle 36 durch ein pneumatisches Lager gelagert, durch ein Ausgleichsgewicht ausgeglichen und das Hängelager wird durch die Schnurscheiben 52, 53 aufgenommen, die durch das pneumatische Lager gelagert sind, so daß der Stift 49 sehr sanft und glatt bewegt werden kann, das Einfangen und Brechen des Stiftes bei einer steilen Steigung, das bei den herkömmlichen Meßgeräten auftreten konnte, kann vermieden werden und das Auftreten von Meßfehlern ist so gering wie möglich. So ist z.B. bei einem herkömmlichen Meßgerät der Schwenkpunkt durch eine Blattfeder gebildet, wodurch der Winkel, mit dem der Stift das zu vermessende Objekt verfolgen kann, auf etwa 75 bis 78 Grad begrenzt ist, während bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät das pneumatische Lager vorgesehen ist, wodurch festgestellt werden konnte, daß der Stift leicht mit einem Winkel angehoben werden kann, der so steil wie 83 Grad ist. Außerdem werden die Bewegungswerte des Stiftes 49 und des Tisches 3 als digitale Werte gemessen, so daß eine Präzisionsmessuig erreicht werden kann.

030018/0973

Bei der Ausführung der Erfindung können nicht nur Skalen aus Glas in Verbindung mit optischen Elementen, sondern auch elektromagnetische Einrichtungen, wie induktive und magnetische Skalen als Erfassungsmechanismus zum Erfassen der digitalen Werte benutzt werden. Außerdem muß der Gleitteil zwischen der viereckigen Welle 36 und den Schnurscheiben 52, 53 nicht notwendigerweise als ein pneumatisches Lager ausgebildet sein, das den Gleitwiderstand lediglich so klein wie möglich macht und damit die Meßgenauigkeiten verbessert, sofern es angewendet wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, daß die gleitende Welle in vertikaler JSidhtung gleitet und ihre Bewegung als ein digitaler Wert erfaßt werden kann, wodurch damit der Vorteil erreicht wird, daß das erfindungsgemäße Meßgerät mit hohen Genauigkeiten arbeiten kann.

030018/0973

L e e r s e

Claims

PATENTANWÄLTE

A.

DlF .-tNCi

H. KINKELDEY

W. STOCKMAiR

Da-ING. AeE (CALTECH

K. SCHUMANN

DR REH NAT O"PL-PK/a

P. H. JAKOB

»PL-ING

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 14 391-4-2/L 25.Okt. 1979

MITUTOYO MFG., CO., LTD.

33-7» Shiba 5-chome, Minato-ku, Tokyo, Japan

Meßgeräte für geformte Konturen

Patentansprüche

Meßgerät für geformte Konturen, gekennzeich net, durch

einen bewegbar auf einem Bett (1) vorgesehenen Tisch (3), einen Antriebsmechanismus (7) für den Tisch,
einen ersten Erfassungsmechanismus (10,11) zum Erfassen eines Bewegungswertes des Tisches gegenüber dem Bett als digitaler Wert,

eine auf dem Tisch vorgesehene und in einer zur Bewegungsrichtung des Tisches senkrechten Richtung bewegbare Lagerplatte

1 8/0973

TELEFON (Ο8Θ) 93986? TELEX OS-293BO TELEGRAMME ΜΟΝΛΡΑΤ TELEKOPIERES

ORIGINAL INSPECTED

2943*31

einen an einer auf dem Bett errichteten Säule (19) befestigten Erfassungskopf (21),

eine gleitend auf dem Erfassungskopf vorgesehene Gleitwelle (36) mit einem Stift (49) an ihrem der Lagerplatte gegenüberliegenden unteren Ende,

ein über eine Hänge schnur (51) mit der Gleitwelle verbundenes Ausgleichsgewicht (54·)» das etwas leichter als die Gleitwelle ist,

Schnurscheiben (52,53) zum lagern des Zwischenteils der Hängeschnur, und

einen zweiten Erfassungsmechanismus (4-3,44,4-5,4-S) zum Erfassen eines Bewegungswertes der Gleitwelle als digitaler Wert.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , <laS der Erfassungskopf (21) an der Säule (19) i& seiner Höhe und Stellung einstellbar befestigt ist und daß der zweite Erfassungsmechanismus (43,44,45,48) die Belativhewegung zwischen der Gleitwelle (36) und dem Erfassungskopf (21) erfaßt.
3. Meßgerät: nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η — zeichnet , daß der zweite Erf assungsmechanismus (43,44,45,48) eine digitale Leseeinrichtung ist, <lie an der Seite eines in dem Erfassungskopf {21) befestigten Führungsblockes (3²O angeordnete lichtemittierende Elemente {43), eine Indexskala (45) sowie licht aufnehmende Elemente (48) und eine an der Seite der Gleitwelle (36) angeordnete lineare Skala (44) aufweist.
4. Heßgerät nach einem der Ansprüche i bis 3* dadurch gekennzeichnet , daß die Gleitwelle (36) eine im Querschnitt viereckige Welle ist, die in einer

030018/0973

viereckigen Bohrung (35) eines Führungsblockes (34-)» der in dem Erfassungskopf (21) befestigt ist, gleitend geführt ist, und daß eine Einrichtung zum Zuführen von Druckluft in einen Zwischenraum zum Gleiten vorgesehen ist, der zwischen der Gleitwelle und der viereckigen Bohrung ausgebildet ist, um ein pneumatisches Lager zu bilden.
5- Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnurscheiben (52,53) drehbar und schwenkbar durch eine Hohlwelle (57) gelagert sind, die auf dem Erfassungskopf (21) vorgesehen ist, und daß Druckluft in die Hohlwelle eingeleitet und aus Luftaustrittsoffnungen (59) ausgeblasen wird, die in der Hohlwelle derart ausgebildet sind, daß ein pneumatisches Lager auf der Lagerfläche der Schnurscheiben gebildet ist.
6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Gleitwelle (36) mit Hilfe eines Elektromotors vertikal bewegbar ist, der in dem Erfassungskopf (21) angeordnet ist, und daß ihre oberen und unteren Grenzstellungen durch Grenzschalter (74,75) bestimmbar sind.
7· Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Erfassungsmechanismus (10,11) eine Skala (10) aus Glas, die an dem Tisch (3) befestigt ist, und eine an dem Bett (1) befestigte digitale Leseeinrichtung (11) aufweist.
8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7» gekennzeichnet durch einen Mikrokopf (16) zum Bewegen der Lagerplatte (14-) relativ zu dem Tisch (3) und zum Messen der Positionen der Lagerplatte.

0300 18/0973