DE3039730A1

DE3039730A1 - Linear-messlehre

Info

Publication number: DE3039730A1
Application number: DE19803039730
Authority: DE
Inventors: Seigo Kawasaki Kanagawa Takahashi
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1979-10-22
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1981-04-30
Also published as: US4327494A; GB2062872B; DE3039730C2; GB2062872A; JPS5665413U

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft Linear—Keßlehren und insbesondere die Ausgestaltung einer Linear—Iießlehre, in der eine optische Ableseeinrichtung vorgesehen ist.

Bisher wiesen die linearen Meßlehren der angegebenen Art eine solche Konstruktion auf, bei der eine Stange, die an ihrem vorderen Ende ein Meßelement aufweist, axial verschieblich von einem Rahmen gehalten ist, eine Glasskala am inneren Ende der Stange befestigt istf und eine optische Ableseeinrichtung an dem Rahmen befestigt ist, die ein Leuchtelement, ein Empfangselement und ähnliches umfaßt. Ferner wurde als Feder zur Vorbelastung der Stange in die nach außen gerichtete Richtung eine Druckfeder in dem Rannen vorgesehen.

Bei der herkömmlichen, vorhergehend beschriebenen Konstruktion ist die Glasskala an einer Fortsetzung der Stange befestigt, wodurch der bewegliche Abschnitt lang wird und ein Raum bzw. Hub für den beweglichen Teil oberhalb der Glasskala vorgesehen werden mußte, was die Schwierigkeit mit sich bringt, daß die Länge des Rahmens' ebenfalls erhöht werden muß.

Ferner hat die Verwendung eier Druckfeder als die Feder zum Vorspannen des beweglichen Teils zu Schwankungen bei der Druckkraft proportional zur Lageänderung der Stange geführt, was die Schwierigkeit mit sich bringt, daß der Meßdruck in beträchtlichem Maße schwankt.

Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die vorhergehend beschriebenen Probleme beim Stand der Technik zu

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vermeiden, und ihr liegt die Zielsetzung zugrunde, eine Linear-Meßlehre zu schaffen, welche eine kompakte Bauweise aufweist und bei der die Schwankungen des Meßdrucks gering sind.

Insbesondere wird durch die Erfindung eine Linear-Meßlehre geschaffen, welche umfaßt: einen Rahmen; eine Stange, die axial verschieblich von dem Hahnen gehalten ist.und an ihrem vorderen Ende ein Meßeleiaent aufx^eist; einen am inneren Endabschnitt der Stange befestigten, beweglichen Block; eine in dem Rahmen parallel zu der Stange befestigte Glasskala; ein Leuchtelement und eine Lauferskala und ein Empfangselement, die gemeinsam von dem beweglichen Block gehalten sind, wobei die Glasskala zwischen dem Leuchtelement und der Läuferskala angeordnet ist; eine im oberen Abschnitt in dem Rahmen vorgesehene Spann- bzw. Aufwickelrolle und eine am unteren Abschnitt in dem Rahmen vorgesehene Führungsrolle; eine mit ihrem einen Ende an der Aufwickelrolle befestigte und mit ihrem anderen Ende an dem beweglichen Block befestigte und um die Führungsrolle geführte Schnur; und eine Feder, die zwischen der oberen Rolle und dem Rahmen eingreift, um die obere Rolle in der Drehrichtung vorzubelasten bzw. vorzuspannen, die der Ausfahr- bzw. Erstreckungsrichtung der Stange -entspricht.

Wie vorhergehend beschrieben ist die Glasskala an dem Rahmen befestigt und die optische Ableseeinrichtung ist an dem beweglichen Block befestigt, wodurch das bewegliche Teil unter Beibehaltung des Meßbereiches verkürzt werden kann, so daß der Rahmen in Längsrichtung verglichen mit Linear-Meßlehren nach dem Stand der Technik verringert werden kann, so daß somit insgesamt eine kompaktere Linear-Meßlehre hergestellt werden kann.

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Ferner ist die um die zwei Rollen gewickelte Schnur mit dem beweglichen Block befestigt und die Aufwickelrolle ist durch eine Schraubenfeder in einer Richtung vorgespannt, die der Ausfahrrichtung der Stange entspricht, so daß die Schwankung bei Meßdruck verringert werden kann, wodurch die Meßgenauigkeit erhöht werden kann. Zusätzlich zu der vorhergehend beschriebenen Ausbildung wird eine solche Ausbildung bevorzugt, bei der eine parallel zu der Stange angeordnete Führungsstange an dem Rahmen befestigt ist, bei der an dem beweglichen Block eine gabelförmige Ausbildung vorgesehen ist und der so ausgebildete, gabelförmige Abschnitt verschiebbar an der Führungsstange angreift. Mit der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltung ist eine Lockerheit des beweglichen Teils ausgeschlossen und eine genaue, geradlinige Bewegung des beweglichen TeiÜE wird erzielt, so daß Meßfehler äußerst gering gehalten werden können.

Bei einer anderen, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind ein Leuchtelement, eine Läuferskala und ein Empfangselement an einem von dem bex^eglichen Block getrennten Halteelement befestigt, wobei das Halteelement und der bewegliche Block fest miteinander derart verbunden sind, daß eine winkelmäßige Einstellung um die Achse einer zylinderförmigen Rolle mittels Klemmschrauben möglich ist, die an Stellen oberhalb und unterhalb der Y-Hute vorgesehen sind. Die V-Nute ist im wesentichen in horizontaler Richtung in einer Befestigungsfläche des Halteelementes ausgebildet und die Rolle ist zwischen dem Halteelement und dem beweglichen Block angeordnet. Auf diese Weise kann die Parallelität zwischen den Skalen, nämlich der Läuferskala und der Glasskala mit Genauigkeit fein eingestellt werden, wodurch die Meßgenauigkeit erhöht werden kann.

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Durch die Erfindung wird also eine Linear-Meßlehre geschaffen, die umfaßt: einen Rahmen; eine von dem Rahmen axial verschiebbar gehaltene Stange, die an ihrem vorderen Ende ein Meßelement trägt; einen am inneren Endabschnitt der Stange befestigten, beweglichen Block; eine in dem Rahmen parallel zu der Stange befestigte Glasskala; ein Leuchtelement und eine Läuferskala und ein Empfangselement, die alle gemeinsam von dem beweglichen Block gehalten sind, wobei die Glasskala zwischen dem Leuchtelement und der Läuferskala angeordnet ist; eine am oberen Abschnitt in dem Rahmen vorgesehene Spann- bzw- Aufwickelrolle und eine am unteren Abschnitt in dem Rahmen vorgesehene Führungsrolle ; eine mit ihrem einen Ende an der Aufwickelrolle befestigte und mit ihrem anderen Ende an dem beweglichen Block befestigte und um die Führungsrolle herumgeführte Schnur; und eine Feder, die zwischen der oberen Rolle und dem Rahmen angreift, um die obere Rolle in der Drehrichtung vorzuspannen, die der nach außen gerichteten Ausfahrrichtung der Stange entspricht.

In einer ins einzelne gehenden Beschreibung der Erfindung wird nun auf die Figuren Bezug genommen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Figuren und die ins einzelne gehende Beschreibung der Erfindung nur zum 'Zweck der Erläuterung dienen und keine Begrenzung der Erfindung- darsteifen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungs-

form der Linear-Meßlehre nach der Erfindung,

Pig. 2 eine Schnittdarstellung längs der Linie

II - II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt längs der Linie

III - III in Fig. 2, und

Fig. 4 · einen Längsschnitt längs der Linie

IV - IV in Fig. 2._m

Gemäß Figuren 1 bis 4 ist eine Stange 16 axial verschieblich von einer Lagerbohrung 14 im unteren Abschnitt des Eahmens 12 gehalten und ein Meßelement 18 ist am vorderen Ende der Stange befestigt. Ein beweglicher Block 20 ist am inneren Ende der Stange 16 befestigt und führt eine Hubbewegung zusammen mit der Stange relativ zum Rahmen aus. Eine Führungsstange 22 und eine Glasskala 24, die sich beide parallel zu der Stange erstrecken, sind in dem Rahmen befestigt. Der erwähnte, bewegliche Block 20 weist einen gabelförmigen Abschnitt 26 auf, der an der Führungsstange 22 angreift und längs dieser geführt wird.

An dem beweglichen Block ist ein Halteelement 28 befestigt, an dem eine optische Ableseeinrichtung befestigt ist, die aus einem Leuchtelement 30, wie.z.B. eine an einer Seite der Glasskala 24 angeordnete Lampe, eine Linse 32 und eine Läuferskala 34, die auf der anderen Seite der Glasskala 24 angeordnet ist,besteht. In dieser optischen Ableseeinrichtung werden von dem Leuchtelement 30 ausgesandte Strahlen durch die Linse 32 gesammelt, gelangen durch die Glasskala 24 hindurch und die durch die Glasskala

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hindurchgegangenen Strahlen werden von einem Empfangselement 36 durch die Läuferskala 34 hindurch empfangen, so daß sie festgestellt werden.

Wie es in Pig. 4 gezeigt ist, ist eine Nut 38 in horizontaler Eichtung und mit einem V-förmigen Querschnitt in ■ entweder der Befestigungsfläche der Halteelements 28 oder der Befestigungsfläche des beweglichen Blockes (bei dem dargestellten Beispiel ist die Befestigungsfläche des Halteelementes gewählt) geformt oder in den Befestigungsflächen sowohl des Halteelementes 28 als auch des bextfeglichen Blockes 20 ausgebildet,.und eine Rolle 40 ist in der Nut angeordnet, so daß das Halteelement gegenüber dem beweglichen Block 20 um die Achse der horizontalen Rolle innerhalb eines begrenzten Winkelbereiches geneigt werden kann. Das Halteelement 28 ist an dem beweglichen Block 20 mittels Schrauben 42 befestigt, die an Stellen oberhalb und unterhalb der Rolle 40 vorgesehen sind. Infolge dessen kann durch die Einschraubtiefe dieser Schrauben 42 eine Einstellung so vorgenommen werden, daß der Winkel beim Befestigen des Halteelementes 28 relativ zu dem beweglichen Block 20 fein eingestellt werden kann. Diese Winkeleinstellung wird durchgeführt, um eine genaue Parallelität zwischen den Skalen, d.h. der Läuferskala 34 und der Giasskala 24 zu erreichen.

Eine Aufwickelrolle 44 ist am oberen Abschnitt des Rahmens 12 und eine !Führungsrolle 46 ist an dessen unterem Abschnitt befestigt. Zwischen der Aufwickelrolle 44 und dem Rahmen steht eine Schraubenfeder 48 in Eingriff, die die Aufwickelrolle in eine Drehrichtung vorspannt, welche der Richtung der Stange 16 (in Fig. 3 ist diese durch einen Pfeil A angedeutet) entspricht, in der sie sich erstreckt.

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Eine Schnur 50 ist zwischen der Aufwickelrolle 44- und dem beweglichen Block 20 gespannt. Diese Schnur ist mit ihrem einen Ende mit der Aufwickelrolle 44- verbunden, um die Aufwickelrolle so oft wie erx-.^rünscht herumgewiekelt, nach unten geführt, einerEichtungsänderung an der Führungsrolle 46 unterworfen und mit ihrem anderen Ende an dem beweglichen Block 20 befestigt.

Ein biegbarer, elektrischer Leiter 52 (siehe Fig. 4) ist zwischen dem Eahmen 12 und dem Halteelement 28 eingeführt und kann elektrischen Strom zu der an dem Halteelement 28 befestigten optischen Ableseeinrichtung liefern, der durch ein Gehäuse 54 hindurch mittels eines Leiters 56 zugeführt wird.

In den Fig. 1 bis 4 ist die Stange auf ihr Maximum ausgezogen dargestellt. Wenn eine Strecke an einer Geraden wie z.B. eine Höhe oder Länge gemessen werden soll_T wird das Meßelement 18 in Berührung mit dem zu messenden Gegenstand gebracht, daraufhin wird die Stange nach oben zurückgezogen und dann wird die Stellung der zurückgezogenen Stange mittels der optischen Ableseeinrichtung festgestellt, so daß der Abstand von einem Bezug gemessen werden kann. Ein von de:r optischen Ableseeinrichtung festgestelltes Signal wird einer äußeren Einrichtung zugeführt und derart angezeigt, daß es direkt mittels einer in den meisten Fällen digitalen Anzeige ablesbar ist.

Mit der vorherbeschriebenen Anordnung nach der Erfindung können die folgenden Vorteile erzielt werden.

Erfindungsgemäß ist die Glasskala 24 an dem Eahmen 12 befestigt und die optische Ableseeinrichtung ist an dem beweglichen Block 20 der Stange befestigt, wodurch der bewegliche Teil längenmäßig bei gleichem Meßbereich ver-

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ringert werden kann, so daß der Rahmen längenmäßig verglichen mit herkömmlichen Linear-Meßlehren kleiner wird, wodurch insgesamt eine kompakte Linear-Heßlehre geschaffen werden kann.

Gemäß der Erfindung ist die um zwei Hollen geführte bzw. gewickelte Schnur 50 mit dem beweglichen Block verbunden und der Meßdruck wird durch die Schraubenfeder zum Vorspannen der Aufwickelrolle 44 verringert, so daß Schwankungen des Meßdrucks während der Meßung verringert werden können, wodurch eine genaue Meßung durchgeführt v/erden kann.

Gemäß der Erfindung wird der bewegliche Block 20 von der Führungsstange 22 geführt, die an dem Rahmen befestigt ist, so daß eine Lockerung des beweglichen Teils verhindert werden kann und eine genaue, geradlinige Bewegung für das bewegliche Teil erzielt wird, wodurch Meßfehler äußerst klein gemacht x^erden können.

Erfindungsgemäß umfaßt die optische Ableseeinrichtung die Indexskala 34, die an dem von den beweglichen Block 20 unterschiedlichen Halteelement befestigt ist, und es sind Mittel 38, 40 und 42 zur genauen Justierung der Neigung des Halteelementes vorgesehen, so daß die Parallelität zwischen den Skalen, nämlich der Läuferskala 34- und der Glasskala 24 fein und mit großer Genauigkeit eingestellt werden kann, wodux'ch die Meßgenauigkeit erhöht werden kann.

Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, wird durch die Erfindung eine Linear-Heßlehre geschaffen, die eine kompakte Bauform aufweist und bei der Schwankungen des Meßdrucks gering sind.

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Claims

Patentansprüche

1J Linear—Meßlehre, dadurch gekennzeichnet , daß vorgesehen sind ein Eahmen (12), eine von dem Rahmen (12) axial verschieblich gehaltene Stange (16), die an ihrem vorderen Ende ein Meßelement (18) aufweist, ein am inneren Endabschnitt der Stange (16) befestigter, beweglicher Block (20),eine in dem Rahmen (12) parallel zu der Stange (16) befestigte Glasskala (24), ein Leuchtelement (30) und eine Läuferskala (34) und ein Empfangselement (36), die alle genieinsam von dem beweglichen Block (20) mit der zwischen

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TELEFON (OBB) 22 28 62

TELEX 05-20 380

TELEGRAMME MONAPAT

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ihnen angeordneten Glasskala (24) gehalten sind» eine Spann- bzw- Aufwickelrolle (44), die am oberen Abschnitt des Rahmens (12) vorgesehen ist, und eine Führungsrolle (46), die am unteren Abschnitt in dem Rahmen (12) vorgesehen ist, eine mit ihrem einen Ende an der Aufwickelrolle (44) und nit ihrem anderen Ende an dem beweglichen Block (20) befestigte und gespannt um die Führungsrolle (46) geführte Schnur, und eine zwischen der Aufwickelrolle (44) und d.e.x Eahmen (12) in Eingriff stehende Feder (48), durch die die obere Rolle (44) in der Drehrichtung vorbelastbar ist, die der Richtung der Stange (16) entspricht, in der sie sich nach außen erstreckt. ·
2. Linear—Meßlehre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Rahmen (12) eine parallel zu der Stange (16) angeordnete Führungsstange (22) befestigt ist und daß der bewegliche Block (20) mit einem gabelförmigen Abschnitt (26) ausgebildet ist, der an der Führungsstange (22) verschiebbar eingreift.
3. Linear-Meßlehre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Leuchtelement (30), die Läuferskala (34) und das Empfangselement (36) an dem Halteelement (28) befestigt sind, daß eine Nut (38) entweder an' der Befestigungsfläche des Halteelementes (28) oder der Befestigungsfläche des beweglichen Blockes (20) ausgebildet ist und daß eine Rolle (40) in der Eut (38) angeordnet ist, wodurch das Halteelement (28) und der bewegliche Block (20) aneinander derart befestigbar sind, daß sie winkelmäßig um die Achse der Rolle (40) mittels Klemmschrauben (42) einstellbar sind, die an gegenüberliegenden Seiten der Rolle (40) vorgesehen sind.

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4. Linear—Meßlehre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Rahmen (12) eine parallel zu der Stange (16) angeordnete IFührungsstange (22) befestigt ist, daß der bewegliche Block (20) mit einem gabelförmigen Abschnitt (26) ausgebildet ist, der verschiebbar an der Pührungstange (22) eingreift, daß das Leuchtelement (30), die Läuferskala (34) und das Empfangselenient (36) an dem Halteeleraent (28) befestigt sind, daß eine !Tut (3S) entweder an der Befestigungsflache des Halteelementes (28) oder der Befestigungsfläche des beweglichen Blockes (20) ausgebildet ist und daß eine Rolle (40) in der Nut (38) angeordnet ist, wodurch das Halteelement (28) und der bewegliche Block (20) aneinander derart befestigbar sind, daß sie winkelmäßig um die Achse der Rolle (40) mittels Klemmschrauben (42) einstellbar sind, die an gegenüberliegenden Seiten der Holle (40) vorgesehen sind.

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