DE3045355A1

DE3045355A1 - Messgeraet

Info

Publication number: DE3045355A1
Application number: DE19803045355
Authority: DE
Inventors: Hideo Sakata; Seigo Kawasaki Kanagawa Tokyo Takahashi
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1979-12-05
Filing date: 1980-12-02
Publication date: 1981-09-10
Also published as: GB2066959A; US4389783A; GB2066959B; DE3045355C2; JPS5679901A

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zum Messen einer Länge, Höhe, Breite oder eines Durchmessers und dergleichen an einem Werkstück, mit einem Rahmen und einem diesem gegenüber verschieblichen Gleitteils, an deren jeweils mindestens einer Seite das Werkstück während der Messung direkt oder indirekt anliegt. Unter diese Gattung fallen z.B. Mikrometer, Schieblehren sowie Höhen- und Tiefenlehren.

Mit derartigen Meßgeräten werden im eigentlichen Sinne jeweils Längen eines Werkstücks oder eines sonstigen Objektes gemessen. Dazu wird das jeweilige Gleitteil manuell soweit gegenüber dem Rahmen verschoben, bis die Meßflächen an dem Werkstück oder bei Eichvorgängen an den Endmaßen anliegen, wobei dann das Meßobjekt zwischen dem Rahmen und dem Gleitteil eingeklemmt ist.

Ein derartiges Meßgerät weist den Vorteil auf, daß jede Messung sehr einfach und sofort durchgeführt werden kann.

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Nachteilig ist hingegen, daß das Meßobjekt von Hand gehalten werden muß und daß auch die Meßkraft, also die Kraft, mit der das Meßobjekt zwischen den Meßflächen eingeklemmt ist, von Hand eingestellt wird. Dadurch ergeben sich bezüglich der angezeigten Meßwerte Streuungen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Personen, die die Messung durchführen, wobei auch die Form des Meßobjektes eine Rolle spielt; als Folge davon können die Meßvorgänge nicht mit der erforderlichen Genauigkeit reproduziert werden.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist bereits ein Meßgerät vorgeschlagen worden, bei dem zwischen das Gleitteil und einem von dem Finger der messenden Person geführten Verstellknopf eine Feder eingefügt ist, wodurch die Meßkraft zum Festhalten des Meßobjektes aufgrund der Elastizität der Feder konstant gehalten werden soll. Die Meßergebnisse sind jedoch ähnlich ungenau wie bei den Meßgeräten der voranbeschriebenen Gattung, da die Feder, je nach dem,ob der Verstellknopf von einem kräftigen oder weniger kräftigen Finger verstellt wird, auch unterschiedlich stark zusammen gedrückt wird,was unterschiedlich hohe Meßkräfte zur Folge hat.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Meßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dessen Einsatz unabhängig von der jeweiligen Bedienungsperson reproduzierbare, also genaue Meßergebnisse erzielbar sind.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß auf dem Rahmen ein Schieber in derselben Richtung verschieblich gelagert ist wie das Gleitteil, daß der Schieber mit Hilfe einer lösbaren Arretierung gegenüber dem Rahmen an einer vorwählbaren Stelle festgelegt ist, und daß zwischen dem Gleitteil und dem Schieber eine Feder angeordnet ist.

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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Meßgerätes kann die Meßkraft, mit der das Meßobjekt zwischen den Meßflächen eingeklemmt ist, reproduzierbar vorgewählt werden, da der das Widerlager der Feder bildende Schieber gegenüber dem Rahmen des Meßgerätes während der Messung festgelegt wird und nicht mehr manuell gegenüber dem Rahmen festgehalten werden muß. Dies gilt für jede Stelle entlang des Verschiebeweges des Gleitteiles, also für jedes mit MiIfe des Meßgerätes erfaßbare Maß.

Damit die Lagerung des Gleitteils durch den Schieber nicht beeinträchtigt wird, ist es vorteilhaft, daß für letzteren zur verschieblichen Lagerung an dem Rahmen eine Führung in einem Abstand zu dem Gleitteil angeordnet ist. Die Führung kann insbesondere aus zwei in einem Abstand zueinander angeordneten Stäben bestehen, womit einer Drehbewegung in ümfangsrichtung der Stäbe Einhalt geboten ist.

Die lösbare Arretierung für den Schieber gegegenüber dem Rahmen besteht in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung im wesentlichen aus einer in Schieberichtung ausgerichteten, dem Rahmen zugeordneten Zahnreihe und aus einer an dem Schieber beweglich gelagerten Klinke, die mit Hilfe einer Feder in Richtung auf die Zahnreihe vorgespannt ist, wobei mit der Klinke ein manuell betätigter Knopf verbunden ist. Auf diese Weise kann der Schieber sehr einfach und zuverlässig in jeder Position entlang seines Verschiebewegs gegenüber dem Rahmen festgesetzt werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gleitteil oder der Schieber mit zwei in Schieberichtung in einem Abstand zueinander angeordneten Schenkeln versehen ist, daß an dem Schieber oder an dem Gleitteil ein zwischen die Schenkel reichender Arm angebracht ist, und daß die Feder in dem

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Zwischenraum zwischen dem Arm und dem einen Schenkel angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Relativbewegung zwischen dem Gleitteil und dem Schieber begrenzt, im übrigen bewirkt die Feder, daß bei einer Verstellung des Schiebers das Gleitteil spielfrei folgt.

Die Zahnreihe, die Bestandteil der Arretierung für den Schieber ist, kann besonders günstig auf dem als Führung dienenden Stab bzw. -wenn zwei Stäbe vorgesehen sind- an dem einen der beiden Stäbe angebracht sein. Auf diese Weise liegen die Führung und die Arretierung dicht beieinander, wodurch eine exakte Arretierung und eine gute Leichtgängigkeit erreicht wird.

Die zwischen dem Schieber und dem Gleitteil wirkende Feder kann je nach Wahl der Führung den Stab bzw. einen der beiden Stäbe umgeben, wobei im letzteren Fall die Zahnreihe dem einen und die Feder dem anderen Stab zugeordnet sein sollte. Wenn die Feder jeweils im Durchmesser deutlich größer als der jeweilige Stab gewählt ist, ergibt sich stets eine einwandfreie Funktion. Betätigt wird das erfindungsgemäße Meßgerät vorzugsweise an einem Knopf, der mit der Klinke einen integralen Bestandteil bildet und während der Verstellung des Schiebers und damit des Gleitteiles angehoben wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbesipiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; darin bedeuten:

Fig. 1 eine partielle Schnittansicht eines erfindungsgemäßen ausgebildeten Meßgerätes und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II - II der Fig. 1.

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Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Meßgerät besteht unter anderem aus einem U-förmigen Bügel 1 und einem angrenzenden Rahmenteil 3, die die wichtigsten Teile des Meßgeräterahmens bilden. An dem freien Schenkel des Bügels 1 ist auf der Innenseite ein Amboß 2 eingesetzt, während der andere Schenkel mit dem Rahmenteil 3 verbunden ist. Zwischen dem Bügel 1 und dem Rahmenteil 3 sind zwei Stäbe 4 und 5 angeordnet, die parellel zueinander und in einem Abstand zueinander verlaufen. Der Bügel 1, der Rahmenteil 3 sowie die beiden Stäbe 4 und 5 bilden einen integralen Rahmen.

Als Gleitteil ist eine Spindel 6 innerhalb von Bohrungen 7 und 8 geführt, die in Richtung auf den Amboß 2 zu und von ihm weg bewegbar ist. Die Spindel 6 kann mit Hilfe eines Knopfes mittelbar aus einer Lage unmittelbar in Berührung mit dem Amboß 2 über die dargestellte Lage in eine extreme Öffnungslage mittelbar verschoben werden, was weiter unten noch näher erläutert wird. Der Knopf 9 ragt aus einer den Rahmenteil 3 sowie die Stäbe 4 und 5 übergreifenden Haube 10 heraus, so daß er von außen zugänglich ist. Die beiden Stäbe 4 und 5 sowie die Spindel 6 weisen jeweils Abstände zueinander auf, im übrigen sind sie parallel zueinander ausgerichtet.

Mit der Spindel 6 ist ein Block 11 über eine Schraube 12 verbunden, so daß ein integrales Bauteil vorhanden ist. An seinem vorderen Ende ist in dem Block 11 eine Glasskala 13 eingelassen, die so ausgerichtet ist, daß sie mit dem Rahmenteil 3 nicht in Berührung kommt. Diese Glasskala weist entlang ihres Glaskörpers Einteilungen in μ-Schritten auf, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind,die jedoch aus Gründen der Darstellung in der Fig. in vergrößertem Maßstab sichtbat gemacht sind. An dem Rahmenteil 3 ist zum einen ein lichtaussendenes Element (nicht dargestellt) und zum anderen ein fotoelektrischer Wandler 15 auf beiden Seiten der Glasskala 13 in

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der Weise angebracht, daß das emitierte Licht durch die Skala hindurchtritt und in den fotoelektrischen Wandler 15 hineinfällt. Als Folge davon tritt im Falle einer Bewegung der Spindel 6 und damit der Glasskala 13 eine Schwankung der Helligkeit des in den fotoelektrischen Wandler 15 einfallenden Lichtes ein, die in ein elektrisches Signal umgewandelt und von einer Zählschaltung gezählt wird; das Ergebnis dieser Zählung wird als Meßergebnis auf einer Anzeigeplatte 16 mit Hilfe von Flüssigkeitskristallen sichtbar gemacht. Die Anzeigeplatte 16 ist an der Oberfläche der Haube 10 angebracht. Unmittelbar daneben befindet sich eine gedruckte Schaltung 17, mit deren Hilfe die gesamte Verarbeitung des Meßergebnisses bis zur Anzeige erfolgt.

Auf den beiden parallel zueinander ausgerichteten Stäben 4 und 5, die unter anderem mit dem Rahmenteil 3 fest verbunden sind, ist ein Schieber 18 geführt, der somit parallel zu der Spindel 6 verschieblich angeordnet ist. In der Seitenansicht (in Fig. 1) weist der Schieber 18 im wesentlichen eine U-Form auf, deren beiden Schenkel 18a und 18b in Verschieberichtung einen Abstand zueinander aufweisen. In den durch die beiden Schenkel 18a und 18b gebildeten Zwischenraum ragt ein Arm 19 hinein, der Bestandteil des Blockes 11 ist. Zwischen dem Arm 19 und dem rechten Schenkel 18b ist unter Vorspannung eine Feder 21 eingesetzt, die zunächst den Arm 19 in unmittelbarem Kontakt mit dem linken Schenkel 18a des Schiebers 18 hält. Wenn der Schieber im Zuge eines Meßvorganges soweit in Richtung auf ein Meßobjekt 20 geschoben worden ist, daß die Spindel 6 an dem Meßobjekt und dieses an dem Amboß 2 anstößt, bringt die Feder 21 die Meßkraft zwischen dem Meßobjekt 20 und den zugehörigen Meßflächen auf.

Die Wirkung der Feder 21 wird also über den Arm 19, der Bestandteil des Blockes 11 ist,auf die Spindel 6 übertragen.

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Gegenüber dem Schieber 18 wird sie solange nach links gedrückt, bis der Arm 19 gegen den linken Schenkel 18a des Schiebers 18 läuft.

An dem Schieber 18 ist ein Klinkenhebel 22 mit seinem einen Ende mit Hilfe eines Stiftes 23 drehbar gelagert, wobei ihm eine um den Stift 23 gewickelte Feder 24 eine Vorspannung gegen den Uhrzeigersinn bei einer Ansicht gemäß der Fig. verleiht. Das eine Ende dieser Feder 24 ist innerhalb des Schiebers 18 gehalten, während das andere Ende über einen mittleren Bereich des Klinkenhebels 22 geschlungen ist.

Am anderen Ende des Klinkenhebels 22 befindet sich eine Klinke 25, die mit einer Zahnreihe 26 in Eingriff steht. Die Zahnreihe 26 ist in Verschieberichtung des Schiebers 18 und damit auch der Spindel 6 ausgerichtet. Die Form der Zähne der Zahnreihe 26 braucht nicht -wie dargestellt- dreieckig ausgeführt zu sein, es kann ebenso eine rechteckige Zahnform gewählt werden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die Abstände zwisi
wählt werden.

Abstände zwischenden einzelnen Zähnen möglichst gering ge-

Oberhalb der Klinke 25 ist an den Klinkenhebel 22 ein Schaft 27 angeformt, an dessem freien Ende der Knopf 9 angebracht ist. Durch eine Auf- bzw. Abwärtsbewegung des Knopfes 9 kann die Klinke 25 außer oder in Eingriff mit der Zahnreihe 26 gebracht werden. Der Schaft 27 führt aus der Haube 10 heraus, so daß der Knopf 9 außerhalb der Haube 10 liegt. Zur Aufnahme von Batterien 28 zur Stromversorgung des elektrischen Teils des Meßgerätes ist die Haube 10 mit einer Erweiterung auf der Rückseite des Meßgerätes versehen.

Das vorgehend beschriebene erfindungsgemäße Meßgerät wird in folgender Weise benutzt:

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Als allererste Maßnahme, also vor der Meßsituation, die in der Fig. 1 dargestellt ist, wird der Schieber 18 und damit die Spindel 6 über den Knopf 9 in ihre rechte Ausgangslage geschoben. Dazu wird der Knopf 9 leicht angehoben, was zu einer Drehung des Klinkenhebels 22 im Uhrzeigersinn führt; dadurch geraten die Klinke 25 und die Zahnreihe 26 außer Eingriff, so daß die genannte Verschiebung in die Ausgangsstellung bewirkt werden kann.

Unter Beibehaltung der geringfügigen Anhebung des Knopfes kann dieser nun zur Einleitung des Meßvorganges nach links verschoben werden, wobei die Spindel 6 über den Block 11 und dessen Arm 19 von der Feder 21 vorangetrieben wird. Dabei bewegt sich die Glasskala 13 fortwährend an der Zähleinheit vorbei, in der mit Hilfe des fotoelektrischen Wandlers 15 und der gedruckten Schaltung 17 die Bewegung registriert und auf der mit Flüssigkeitskristallen ausgestatteten Anzeigeplatte 16 zur Anzeige gebracht wird.

Sobald die Spindel 6 soweit nach links verschoben ist, daß das Meßobjekt 20 zwischen seiner Meßfläche und dem Amboß 2 gehalten ist, (Fig, 1), entsteht eine Reaktionskraft, so daß sie sich nicht weiter fortbewegt. Selbst wenn dabei der Schieber 18 über den Knopf 9 noch weiter nach links verschoben wird, führt das nicht zu einer weiteren Zustellung der Spindel 6, sondern nur zu einem weiteren Komprimieren der Feder 21, wobei wegen der Vorspannung der Feder 21 von Anfang an eine relativ hohe Meßkraft an der Spindel zur Verfügung steht, die durch weiteres Zusammendrücken der Feder 21 kaum noch ansteigt. Sobald der den Knopf 9 verstellende Finger der messenden Person den Knopf freigibt,wird die Feder 24 wirksam, mit der Folge, daß unmittelbar danach die Klinke 25 in einen der Zähne der Zahnreihe 26 eingreift. Auf diese Weise wird die vorher eingestellte Meßsituation auch nach Lösen des Fingers von dem Knopf 9 voll erhalten.

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Das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispxel bezieht sich auf ein Mikrometer; die Erfindung kann jedoch ebenso im Zusammenhang mit einem anderen Meßgerät angewendet werden, z.B. in Verbindung mit einer Schieblehre, einer Höhen- sowie einer Tiefenlehre. In diesem Fall genügt es, den Schieber am hinteren Ende der Hilfsskala anzubringen, die im eigentlichen Sinne das Gleitteil bildet, eine Arretierung mit einer Klinke und einer Zahnreihe an dem Gleitteil vorzusehen und zwischen dem Schieber und der Hilfsskala eine Feder unterzubringen.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, der über die Spindel 6 auf das Meßobjekt 20 einwirkenden Meßkraft automatisch eine annähernd gleichbleibende Höhe zu verleihen und im wesentlichen auf dieser Höhe zu halten, unabhängig davon, an welcher Position sich die Spindel 6 befindet und ob der Knopf 9 losgelassen wird. Wie der vorangehenden Beschreibung entnommen werden kann ist die Kraft zum Verstellen des Knopfes 9 in dem Augenblick von der Spindel 6 isoliert, in dem das Meßobjekt zwischen dem Amboß und der Meßfläche der Spindel gehalten ist, wodurch gegenüber bisher bekannten Meßgeräten Meßfehler auf ein Minimum reduziert werden. Wie bereits angedeutet, ist die Erfindung wegen ihrer einfachen Konstruktion ohne Schwierigkeit auf andere Meßgeräte, die nicht als Mikrometer bezeichnet werden können, übertragbar. Jede Anwendung verschafft Vorteile, weil gegenüber bisherigen Geräten die Abmessungen verkleinert werden können und der Gebrauchswert deutlich höher liegt.

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Claims

Patentf.-;.\ilte 3037 ΚΛ/Kr

v;on ν.c 1 f. i'·:. 1 Y. οi f 1.12.1980

Ruhrstr. 26

Postfach 24 4 8

Witton/Ruhr 3045355

Patentansprüche :

Meßgerät zum Messen einer Länge, Höhe, Breite oder eines Durchmessers und dergleichen an einem Werkstück, mit einem Rahmen und einem diesem gegenüber verschieblichen Gleitteil, an deren jeweils mindestens einer Seite das Werkstück während der Messung direkt oder indirekt anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rahmen (1,3) ein Schieber (18) in derselben Richtung verschieblich gelagert ist wie das Gleitteil (6), daß der Schieber (18) mit Hilfe einer lösbaren Arretierung (25,26) gegenüber dem Rahmen (3) an einer vorwählbaren Stelle festgelegt ist, und daß zwischen dem Gleitteil (6) und dem Schieber (18) eine Feder (21) angeordnet ist.

Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur verschieblichen Führung des Schiebers an dem Rahmen ein Stab in einem Abstand zu dem Gleitteil angeordnet ist.

Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur verschieblichen Führung des Schiebers (18) an dem Rahmen (1,3) zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Stäbe (4,5) angeordnet sind.

Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Arretierung für den Schieber (18) gegenüber dem Rahmen (3) im wesentlichen aus einer in Schieberichtung ausgerichteten, dem Rahmen

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zugeordneten Zahnreihe (26) und aus einer an dem Schieber (18) beweglich gelagerten Klinke (25) besteht, die mit Hilfe einer Feder (24) in Richtung auf die Zahnreihe (26) vorgespannt ist, und daß mit der Klinke (25) ein manuell getätigbarer Knopf (9) verbunden ist.

5. Meßgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitteil (6) oder der Schieber (18) mit zwei in Schieberichtung in einem Abstand zueinander angeordneten Schenkeln (18a, 18b) versehen ist, daß an dem Schieber oder an dem Gleitteil ein zwischen die Schenkel reichender Arm (19) angebracht ist, und daß die Feder (21) in dem Zwischenraum zwischen dem Arm und dem einem Schenkel (18b) angeordnet ist.

6. Meßgerät nach Anspruch 2 oder 3 und nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnreihe (26) an dem Stab bzw. an einem der Stäbe (5) angebracht ist.

7. Meßgerät nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zwischen dem Arm und dem einen Schenkel den Stab mit Spiel umgibt.

8. Meßgerät nach Anspruch 3, 4 und 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnreihe (26) an dem einen Stab (5) angebracht ist, und daß die Feder (21) zwischen dem Arm (19) und dem einen Schenkel (18b) den anderen Stab (4) mit Spiel umgibt.

9. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Knopf (9) mit der Klinke (25) einen integralen Bestandteil bildet.

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10. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitteil aus einer Spindel (6) besteht, und daß in Bewegungsrichtung der Spindel an dem Rahmen (1) ein Amboß (2) angebracht ist.

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