DE3015667A1 - Anordnung bestehend aus einem koaxial drehbar auf einem zylindrischen inneren bauteil montierten zylindrischen aeusseren bauteil - Google Patents

Anordnung bestehend aus einem koaxial drehbar auf einem zylindrischen inneren bauteil montierten zylindrischen aeusseren bauteil

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Description

Kabushiki Kaisha Mitutoyo Seisakusho 5-33-7» Shiba, Minato-Ku, Tokyo, Japan
Anordnung bestehend aus einem koaxial drehbar auf einem zylindrischen inneren Bauteil montierten zylindrischen äußeren Bauteil
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bestehend aus einem zylindrischen äußeren Bauteil, welches koaxial drehbar auf der Außenfläche eines zylindrischen inneren Bauteils montiert ist, und zwar insbesondere auf die Abdichtung zwischen den beiden Bauteilen. Bevorzugt soll die Erfindung bei Skalenanzeigevorrichtungen von Meßlehren oder ähnlichen Geräten Anwendung finden.
Bei bekannten Skalenanzeigevorrichtungen für Meßlehren und dergleichen ist ein zylindrisches äußeres rahmenartiges Bauteil drehbar auf der Außenfläche eines zylindrischen inneren rahmenförmigen Bauteils montiert. Eine Skalenscheibe wird an ihrem umfang derart gehalten, daß sie eine Drehbewegung zusammen mit dem zylindrischen äußeren Bauteil durchführen kann, so daß der Zeiger der Anzeigevorrichtung dadurch auf Null gestellt werden kann, daß eine Drehbewegung des zylindrischen äußeren Bauteils und der Skalenscheibe
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durchgeführt wircL Bei dieser Art von Skalenanzeigevorrichtung können jedoch bei Benutzung des Geräts öl oder andere flüssige oder gasförmige Verunreinigungen in den inneren Zylinder durch einen Zwischenraum zwischen dem äußeren zylindrischen Bauteil und dem inneren zylindrischen Bauteil gelangeno Demzufolge kann das vergrößernd wirkende Getriebesystem in dem inneren Bauteil rostig werden, oder die Oberfläche der Skalenscheibe kann mit öl verschmutzt werden, oder ähnliche Vorgänge können das Gerät unzuverlässig oder sogar funktionsunfähig machen.
Um solche Beeinträchtigungen zu vermeiden, ist es üblich, auf dem inneren Bauteil eine rechteckige Umfangsnut vorzusehen,, In der ringförmigen Nut wird ein Dichtungsring vorgesehen, der an der flachen Innenfläche des äußeren Bauteils anliegtο Bei dieser Konstruktion drückt der Dichtungsring elastisch gegen die Innenseite des äußeren Bauteils und gegen die ringförmige Nut des inneren Bauteils in einer Weise, die der üblichen Verwendung von sog« O=Dichtungsringen entspricht.
Bei einer derartigen Konstruktion wird zunächst eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem inneren und dem äußeren Bauteil erreicht, wodurch das unerwünschte Eindringen von Flüssigkeiten oder Dämpfen verhindert wird, die die Anzeigevorrichtung beeinträchtigen könnten. Wenn jedoch der Dichtungsring durch häufiges zum Zwecke der Nulleinstellung durchgeführtes Drehen des äußeren Bauteils abgenutzt worden ist, ist ein gleichmäßiges Andrücken des Dichtungsringes gegen die gesamte Umfangsfläche des äußeren Bauteils nicht mehr gewährleistet» Demzufolge kann ein Zwischenraum zwischen dem Dichtungsring und dem äußeren Bauteil auftreten, der das Eindringen von Verunreinigungen in die Anzeigevorrichtung ermöglicht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung "bestehend aus einem koaxial auf der Außenseite eines zylindrischen inneren Bauteils montierten zylindrischen äußeren Bauteil dahingehend zu verbessern, daß der abgedichtete Zustand zwischen den Bauteilen in besserem Maße aufrechterhalten wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann der abgedichtete Zustand zwischen den beiden Bauteilen über eine bisher nicht erreichbare Zeitspanne aufrechterhalten werden. Eine erste Umfangsnut ist auf der Außenseite des inneren Bauteils oder Rahmens vorgesehen, wobei diese erste Nut geneigte Seitenwände aufweist. Die zweite Umfangsnut ist auf der Innenseite des äußeren Bauteils oder Rahmens gegenüber der ersten Nut vorgesehen, wobei die zweite Nut parallele Seitenwände aufweist. Ein Dichtungsring ist in dem durch die erste und zweite Nut gebildeten Raum angeordnet. Vorspannmittel sind vorgesehen, um die beiden Bauteile axial gegeneinander vorzuspannen, so daß der Dichtungsring gegen entgegengesetzt angeordnete Seitenflächen der ersten und zweiten Umfangsnut gedrückt wird, wodurch eine dauerhafte Abdichtung zwischen dem äußeren und dem inneren Bauteil erzielt wird.
Die erste Umfangsnut, welche die geneigten Seitenwände aufweist, kann eine V-Form, eine U-Form oder einen anderen ähnlichen Querschnitt aufweisen, der die für ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Dichtungsrings notwendige geneigte Seitenwand ergibt. Vorzugsweise ist die Tiefe der zweiten Nut auf der Innenseite des äußeren Bauteils im wesentlichen gleich oder größer als der Querschnittsdurchmesser des Dichtungsrings, wodurch es ermöglicht wird, daß der Dichtungsring
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im wesentlichen vollständig innerhalb der zweiten Umfangsnut während der Montage aufgenommen wirdo Dieses Merkmal hat den Vorteil, daß derDichtungsring nach der Montage auch als Haltering zum Pesthalten des äußeren zylindrischen Bauteils bezüglich des inneren zylindrischen Bauteils dienen kann.
Um die Montage weiter zu vereinfachen, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine in Umfangsrichtung verlaufende geneigte Führungsfläche am einen Ende des inneren Bauteils vorgesehen, wodurch das Aufschieben des äußeren Bauteils über das innere Bauteil erleichtert wird*. Die Pührungsfläche dient auch dazu, den Dichtungsring aus seinem normalen ungedehnten Zustand radial bis auf den maximalen Durchmesser des inneren Bauteils auszudehnen, während bei der anfänglichen Montage das äußere Bauteil in Axialrichtung auf das innere Bauteil aufgeschoben wirdo
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die Reibungskräfte, die während der Drehverstellung des äußeren Bauteils bezüglich des inneren Bauteils, also beim Nulleinstellen oder dergleichen auf den Dichtungsring aus= geübt v/erden, dadurch minimal gehalten werden können, daß das äußere Bauteil bezüglich des inneren Bauteils gegen die Kraft der Vorspannmittel verschoben wirdo Dies hat den gleichzeitigen Vorteil, die Abnutzung des Dichtungsringes zu verringern, wodurch ein zufriedenstellendes Funktionieren des Dichtungsringes für eine längere Zeitspanne ermöglicht wird, bevor ein Ersetzen desselben notwendig wirdo
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen hervoro Es zeigenι
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Fig. 1 eine Seitenansicht einer mit einer Skalenanzeigevorrichtung versehenen Meßlehre, bei der die Erfindung angewendet werden kann; und
Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Meßlehre, wobei im einzelnen die verschiedenen erfindungsgemäßen Merkmale in Anwendung auf eine derartige Meßlehren-Anzeigevorrichtung gezeigt werden.
Eine Meßlehre mit Skalenanzeigevorrichtung wird in Fig. 1 gezeigt. Die Meßlehre weist ein rahmenartiges zylindrisches inneres Bauteil 1 auf, welches ein vergrößerndes Getriebesystem (nicht gezeigt) enthält. Stiele 2 und 2' sind an dem inneren Bauteil 1 befestigt. Eine Spindel 3 ist gleitend in die Stiele 2 und 2' eingepaßt und durchquert das innere Bauteil 1 und befindet sich mit dem schon erwähnten vergrößernden Getriebesystem im Eingriff. Ein Kontaktpunkt 4 für ein Werkstück ist einstückig an der Spitze der Spindel 3 vorgesehen, um mit einem Werkstück, welches mit der Meßlehre gemessen werden soll, in Kontakt gebracht zu werden.
Ein äußeres rahmenartiges Bauteil 6 ist drehbar an dem inneren Bauteil Λ montiert, wobei das äußere Bauteil 6 eine Abdeckung 7 trägt, die üblicherweise aus transparentem Glas oder aus einem transparenten Kunstharz besteht. Eine kreisförmige Skalenscheibe 8, die in Fig. 2 gezeigt wird, ist an der Innenseite 6a des äußeren Bauteils 6 so montiert, daß sie sich zusammen mit diesem dreht. Ein Zeiger (nicht gezeigt) steht mit dem vergrößernden Getriebesystem im Eingriff und ist bezüglich der Skalenscheibe 8 bewegbar , und zwar im Ansprechen auf eine Verschiebung der Spindel 3 bezüglich des zylindrischen inneren Bauteils 1. Auf der der Abdeckung 7 zugewandten Oberfläche der Skalenscheibe 8 ist eine Skala
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vorgesehen, auf welcher der Zeiger eine Anzeige bewirkt. Anzeigemeßlehren werden üblicherweise in der Weise benutzt, daß zunächst ein Werkstück mit dem Kontaktpunkt M- berührt wird und daß dann das äußere Bauteil 6 bezüglich des inneren Bauteils 1 so bewegt wird, daß der Zeiger auf einen ausgewählten Punkt auf der Skala der kreisförmigen Skalenscheibe 8, wie etwa auf Null, zeigt« Das Werkstück wird dann zu einer zweiten Position bewegt, und die Anzeige der Verschiebung auf der Meßlehrenskala wird beobachtet.
Erfindungsgemäß sind an dem einen Ende 1b des inneren Bauteils 1 eine geneigte Führungsfläche 9 und eine ringförmige Nut mit geneigten Seitenwänden 10a und 10b vorgesehen. Die Führungsfläche 9 und die Ringnut 10 können aneinander angrenzen, wie in Fig. 2 gezeigt wird, oder sie können auch durch einen schmalen zylindrischen Abschnitt voneinander getrennt sein. Die Führungsfläche 9 und die ringförmige Nut 10 umgeben das innere Bauteil 1 in Umfangsrichtung. Die Führungsfläche 9 erstreckt sichvon dem Rand 11 an dem Ende 1b des inneren Bauteils 1 bis zu einem Außendurchmesser 1a, wobei ihre Breite größer ist als eine normale Abschragungsbreite. Die ringförmige Nut 10 wird, wie gezeigt, von zwei geneigten ebenen Flächen 10a und 10b begrenzt; das Profil der ringförmigen Nut 10 kann jedoch auch irgendeine andere Form aufweisen, solange die Seitenwände geneigt sind. Insbesondere kann das Profil U- oder V-förmig sein; weiterhin brauchen bei der in der Figur gezeigten Form die Neigungen der Seitenwände 10a und 10b nicht unbedingt gleich sein.
Eine ringförmige Nut 12 ist auf der Innenseite 6b des äußeren Bauteils 6 in Umfangsrichtung angeordnet. Die Nut 12 hat parallele Seitenwände, so daß sie einen rechteckig geformten Kanal bildet. Die Position der ringförmigen Nut 12 ist derart, daß sie der ringförmigen Nut 10 zugewandt ist, wenn das
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äußere Bauteil 6 auf das innere Bauteil 1 aufgeschoben ist. Ein ringförmiger Raum 13 wird auf diese Weise von den beiden ringförmigen Nuten 10 und 12 gebildet.
Ein Dichtungsring 14 ist in dem ringförmigen Raum 13 angeordnet. Der Dichtungsring 14 ist in seinen Abmessungen so gewählt, daß er mindestens einen Teil des Raums einnimmt, der von jeder der ringförmigen Nuten 10 und 12 gebildet wird. Der Dichtungsring 14 besteht vorzugsweise aus Gummi wie Neoprengummi, Nitrilgummi oder Silikongummi. Der Dichtungsring 14 ist in seinen Abmessungen so gewählt, daß er vor dem Montieren des Bauteils 6 auf dem Bauteil 1 in der ringförmigen Nut 12 gehalten wird, ohne aus dieser herauszugleiten. Nach dem Zusammenbau der beiden Bauteile drückt der Dichtungsring 14 aufgrund seiner eigenen Elastizität leicht gegen die geneigten Flächen 10a und 10b der ringförmigen Nut 10 und läßt einen ringförmigen Spalt A zwischen sich selbst und dem Grund 12a der ringförmigen Nut 12.
Zwischen dem Rand 11 des inneren Bauteils 1 und der Skalenscheibe 8 ist ein Vorspannmittel 15 eingesetzt. Das Vorspannmittel 15 dient dazu, das äußere Bauteil 6 von dem inneren Bauteil 1 weg in Axialrichtung vorzuspannen. Somit wird der Dichtungsring 14 dicht gegen die geneigte Eläche 10a der ringförmigen Nut 10 und gegen die Seitenfläche 12b der ringförmigen Nut 12 gedrückt.
Beim Zusammenbau einer Anzeigemeßlehre oder eines ähnlichen erfindungsgemäß aufgebauten Gerätes wird zunächst der Dichtungsring 14 in die ringförmige Nut 12 des äußeren Bauteils 6 gebracht. Das Ende 1a des inneren Bauteils 1 wird dann in das äußere Bauteil 6 eingeschoben, wobei der Dichtungsring 14 in Kontakt mit der Führungsflache 9 kommt. Ein weiteres Hineinstoßen des inneren Bauteils 1 in das äußere Bauteil 6 führt dazu, daß der Dichtungsring 14 im Durchmesser
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aufgeweitet wird und entlang der Führungsflache 9 gleitet,
wobei ein Teil des Dichtungsrings, während dieser aufgeweitet wird, in dem Raum A aufgenommen wird. Ein weiteres Hineinstoßen des inneren Bauteils 1 in das äußere Bauteil 6 bewirkt einen Kontakt zwischen der Innenfläche 6a des Bauteils 6 und der Skalenscheibe 8, die wiederum auf die Vorspannmittel 15 einwirkt, welche zwischen dem Rand 11 des inneren
Bauteils 1 und der Skalenscheibe 8 angeordnet sind. Gleichzeitig zieht sich der Dichtungsring 14 aufgrund seiner elastischen Eigenschaften zusammen und gelangt in die Nut 10.
Wenn das äußere Bauteil 6 und das innere Bauteil 1 in dieser Weise einmal zusammengebaut sind, werden sie in dieser Stellung durch die Gegenwart des Dichtungsrings 14 gehalten, der gegen die Seiten der ringförmigen Nuten 10 und 12 wirkto Der Dichtungsring 14· drückt leicht gegen die geneigte Fläche 10a der ringförmigen Nut 10 und gegen die Seitenfläche 12b der ringförmigen Nut 12, und zwar aufgrund der Wirkung der Vorspannmittel 15° Somit befindet sich das äußere Bauteil 6 in Reibungseingriff mit dem inneren Bauteil 1, und zwar in abgedichtetem Zustand, wobei jedoch eine relative Drehung zwischen den Bauteilen 1 und 6 ermöglicht wird» Auch wenn der Dichtungsring aufgrund von Alterung oder ähnlichem bereits etwas abgenutzt ist, stellen die Vorspannmittel 15 sicher, daß ein ständiger Kontakt des Dichtungsrings 14 gegendie gesamte geneigte Fläche 10a und die gesamte Seitenfläche 12b vorhanden ist, wodurch das Innere der Skalenanzeigevorrichtung gegen
Verschmutzung abgedichtet isto
Bei der gezeigten Ausführungsform werden die Vorspannmittel nur schematisch zwischen dem Rand 11 des inneren Bauteils 1
und der Skalenscheibe 8 angedeutete Die Vorspannmittel 15
können aus einer Spiralfeder, einer Blattfeder, einer federnden Wellenscheibe, einer tellerförmigen Belleville-Feder oder
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einem elastischen Material wie Gummi bestehen, solange die axiale Verschiebung des inneren Bauteils 1 bezüglich des äußeren Bauteils 6 ermöglicht wird und diese Bauteile in Richtung voneinander weg vorgespannt werden.
Bei der Erfindung kann, wie erläutert wurde, ein Dichtungsring, der in die an der Außenseite des inneren Bauteils gebildete ringförmige Nut 10 und in die auf der Innenseite des äußeren Bauteils 6 ausgebildete ringförmige Nut 12 eingesetzt ist, die Trennung des inneren Bauteils 1 von dem äußeren Bauteil 6 verhindern. Darüber hinaus kann die zwischen dem inneren Bauteil 1 und dem äußeren Bauteil 6 durch den Dichtungsring 14- bewirkte Abdichtung zuverlässig das Eindringen von Wasser, öl oder anderen Verunreinigungen in das innere Bauteil 1 verhindern. Die Nulleinstellung kann leicht dadurch bewirkt werden, daß das äußere Bauteil 6 gegen die Kraft der Vorspannmittel 15 verschoben wird, wodurch der Reibungskontakt des Ringes 14- mit den Seitenflächen 12b und 10a verringert oder aufgehoben wird, und daß dann das Bauteil 6 relativ zu dem Bauteil 1 gedreht wird.
Da ferner der Querschnitt der ringförmigen Nut auf dem inneren Bauteil so ausgebildet ist, daß geneigte Seitenwände 10a und 10b vorhanden sind, und das äußere Bauteil und das innere Bauteil axial relativ zueinander vorgespannt sind, ergibt sich eine erhöhte Reibungskraft zwischen dem äußeren Bauteil und dem inneren Bauteil, wodurch die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Veränderung der Nulleinstellung während des Gebrauchs der Meßlehre unwahrscheinlich gemacht wird. Diese Vergrößerung des Reibungskontaktes wird erreicht durch die Gegenwart der geneigten Fläche 10a der ringförmigen Nut 10 des inneren Bauteils 1 und der Seitenfläche 12b der ringförmigen Nut 12 des äußeren Bauteils 6. Somit wird auch dann, wenn der Dichtungsring 14 so abgenutzt ist, daß bei einer dem
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Stand der Technik entsprechenden Vorrichtung die Dichtheit beeinträchtigt sein würde, die Abdichtung zwischen dem inneren Bauteil und dem äußeren Bauteil bei der Erfindung immer noch aufrecht-erhalten.
Da die Ringnut 12 auf dem äußeren Bauteil einen rechteckigen Querschnitt hat, während die Ringnut auf dem inneren Bauteil geneigte Seitenwände hat, ergibt sich ein Spalt zwischen dem Dichtungsring und dem Boden der Nut 12, so daß der während der anfänglichen Montage aufgeweitete Durchmesser des Dichtungsrings leicht aufgenommen werden kann. Der Durchmesser des Dichtungsrings kann radial aufgeweitet und in Umfangsrichtung vergrößert werden, ohne dadurch eine permanente Verformung des Dichtungsringes hervorzurufen, solange die Abmessungen so gewählt werden, daß sie innerhalb der elastischen Grenzwerte des für den Dichtungsring 14 gewählten Materials bleiben. Somit besteht bei geeigneter Wahl der Abmessungen und des Materials keine Möglichkeit dafür, daß der Dichtungsring reißt, wenn das innere Bauteil und das äußere Bauteil aufeinander aufgeschoben werden.
Die Erfindung ist nicht nur bei der Skalenanzeigevorrichtung einer Meßlehre anwendbar, sondern bei jedem Instrument, bei dem ein äußeres rahmenartiges Bauteil koaxial drehbar und in abdichtender Weise an der Außenseite eines inneren rahmenförmigen Bauteils zu montieren ist.
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L e e r.s e 11 e

Claims (1)

  1. Patentanwälte 22. April 1980
    Wenzel & Kalkoff
    Postfach 2448
    D=5810 Witten/Ruhr q η -ι
    Patentansprüche
    Anordnung bestehend aus einem zylindrischen äußeren Bauteil, welches koaxial drehbar auf der Außenseite eines zylindrischen inneren Bauteils so montiert ist, daß die Bauteile gegeneinander abgedichtet sind, gekennzeichnet durch eine erste Umfangsnut (10) auf der Außenseite des inneren Bauteils (1), die schräg verlaufende Seitenwände (10a, 10b) hat,
    eine zweite Umfangsnut (12) auf der Innenseite des äußeren Bauteils (6) gegenüber der ersten Nut (10), welche zweite Nut (12) parallele Seitenwände hat, einen Dichtungsring (14), der in dem von der ersten und zweiten Nut (10, 12) gebildeten Raum (13) angeordnet ist, und
    Vorspannmittel (15)» die das innere und das äußere Bauteil (1, 6) relativ zueinander in axialer Richtung vorspannen.
    Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (15) bewirken, daß der Dichtungsring (14) gegen die Seitenfläche (10a) der ersten ringförmigen Nut (10) an der Seite des inneren Bauteils (1) gegenüber dem äußeren Bauteil (6) und gegen die Seitenfläche (12b) der zweiten ringförmigen Nut (12) an der Randseite des äußeren Bauteils (6) gedrückt wird und da-
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    durch das innere Bauteil (1) gegen das äußere Bauteil (6) abdichtet und ein Herabgleiten des äußeren Bauteils (6) von dem inneren Bauteil (1) verhindert.
    3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Nut (10) V-förmig ist.
    4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Nut (12) ein rechteckiger Kanal ist.
    5. Anordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der zweiten Nut (12) im wesentlichen gleich oder größer ist als der Querschnittsdurchmesser des Dichtungsringes
    6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Umfangsrichtung verlaufende geneigte Führungsfläche (9) an einem Ende des inneren Bauteils (1) vorgesehen ist, um das Aufschieben des äußeren Bauteils (6) auf das innere Bauteil (1) zu erleichtern.
    7. Anordnung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (9) und die erste Umfangsnut (10) aneinander angrenzen.
    8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (14) im wesentlichen aus Gummi besteht.
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    9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Teil einer Skalenanzeigevorrichtung einer Meßlehre ist.
    10. Anordnung nach Anspruch 9»
    dadurch gekennzeichnet, daß das äußere zylindrische Bauteil (6) eine transparente Abdeckung (7) trägt.
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DE3015667A 1979-04-28 1980-04-23 Abdichtung an einer Meßuhr Expired DE3015667C2 (de)

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