DE3111519A1

DE3111519A1 - Mikrometer

Info

Publication number: DE3111519A1
Application number: DE19813111519
Authority: DE
Inventors: Arthur Jamaica N.Y. Edelstein
Original assignee: ARDEL KINAMATIC CORP; Ardel Kinamatic Corp 11356 College Point NY
Current assignee: Newport Stratford Inc
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1982-01-14
Also published as: US4335516A; FR2478844A1; GB2072342A; GB2072342B; DE3111519C2; FR2478844B1; CA1152613A

Description

Meine Akte: A-4871

Anmelderin: Ardel Kinamatic Corporation, College Point, USA

Mikrometer

Die Erfindung betrifft ein Mikrometer mit einer Antriebseinrichtung, insbesondere ein Schraubenmikrometer.

Es sind bereits Mikrometer bekannt, mit denen beispielsweise der Objektträger eines Mikroskops entlang eines genau bestimmbaren
Abstands entlang einer oder entlang zwei Achsen verschiebbar ist (US-PS 3 281 945 und 3 555 916). Die Stirnfläche der Mikrometerspindel oder -Schraube ist im wesentlichen eben, und für den Objektträger 'ist eine Federvorspannung vorgesehen, so daß die Berührung zwischen dem Objektträger und dem Mikrometer beibehalten wird, wenn die Spindel vorgedreht oder zurückgedreht wird.

In gewissen Fällen ist es zweckmäßig, einen Antriebsmotor für
den Spindelantrieb vorzusehen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das zu vermessende Objekt oder Werkstück sich an einem unzugänglichen Ort befindet, oder wenn eine Fernmessung durchgeführt werden soll (US-PS 2 854 755, 2 995 738 und 3 289 310). Es sind
ferner auch Mirkometer bekannt, die ein Verschwenken eines Werkstücks oder einer Bühne ermöglichen (UD-PD 3 2 70 423).

Bei der praktischen Verwendung bekannter Mikrometer mit einer
Antriebseinrichtung bestehen jedoch noch eine Reihe von Schwierigkeiten.

Bei allen bekannten Mikrometern, bei denen beispielsweise ein Motor als Antriebseinrichtung Verwendung findet, ist der Motor in einer

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festen Lage entlang der Schraubenspindel oder der Achse der Motorwelle angeordnet, während die Drehung der Motorwelle oder einer daran angeordneten Schraubeinrichtung dazu verwendet wird, die gewünschte Positionierung zu bewirken. Dies ist unabhängig davon der Fall, ob die Positionierung durch die Wechselwirkug der Stirnfläche der Mikrometerspindel mit einem Werkstück oder einer Bühne unter Federvorspannung erfolgt, oder ob die Positionierung durch ein Zusammenwirken zwischen der an der Motorwelle befestigten Schraubeinrichtung und einer Mutter erfolgt, die entlang der Achse der Schraubeinrichtung in Abhängigkeit von der Drehung der Welle verschoben wird. Beispielsweise sind Mikrometer bekannt (US-PS 3 270 423), welche von einem drehbaren Glied getragen werden, wobei die Position jedes Mikrometermotors entlang der Motorwellenachse dieses Mikrometers festliegend ist.

Bei üblichen Mikrometern mit einer Antriebseinrichtung wird die Motorwelle nicht direkt mit der Schraubeinrichtung verbunden, sondern die Motorwelle wird mit der Schraubeinrichtung über eine flexible Kupplung verbunden, welche ermöglicht, daß die Einheit irgendwelche Fehlausrichtungen aufgrund von Lagerproblemen oder dergleichen aufnehmen kann, ohne daß ein Verklemmen erfolgt. Die Verbindung zwischen der Motorwelle und der Schraubeinrichtung enthält meistens eine Keilverzahnung zwischen der Schraubeinrichtung und der flexiblen Kupplung, um Gelenkbewegungen der Schraubeinrichtung relativ zu der flexiblen Kupplung und der Motorwelle aufnehmen zu können. Da der Motor, die Motorwelle, die flexible Kupplung, die Keilverzahnung und die Schraubeinrichtung alle entlang der Achse der Motorwelle angeordnet sind, ergibt sich durch die Vielzahl von Teilen die Schwierigkeit, daß einer Miniaturisierung des Mikrometers erhebliche Schwierigkeiten entgegen stehen. Ferner wird durch das Erfordernis von vielen Einzelteilen verursacht, daß sowohl die Herstellung als auch die Wartung verhältnismäßig teuer und schwierig sind.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindugn, ein Mikrometer mit einer Antriebseinrichtung unter möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß der Motor und die Schraubeinrichtung als Einheit entlang der Motorwellenachse verschiebbar sind, ohne daß eine flexible Kupplung oder Keilverzahnung zwischen der Motorwelle und der Schraubein-

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richtung erforderlich ist. Ferner soll ein derartiges Mikrometer aufgrund einer verbesserten Kupplung zwischen Motorwelle und Schraubeinrichtung möglichst klein ausgeführt und unter Verwendung weniger Einzelteile einfacher und billiger hergestellt und gewartet werden können.

Diese Aufgabe wird beim Mikrometer mit einer Antriebseinrichtung erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der UnteranSprüche.

Bei einem derartigen Mikrometer sind der Motor und die Schraubeinrichtung als Einheit in Längsrichtung verschiebbar. Das zum Angri ff an einer Werkstückoberfläche dienende Mikrometer weist eine an einer Stützeinrichtung befestigte Mutter auf. Mit der Mutter ist eine Schraubeinrichtung verschraubt, mit der eine Einrichtung arbeitsmäßig verbunden ist, um die Schraubeinrichtung zu drehen. Die Antriebseinrichtung und die Schraubeinrichtung sind aneinander befestigt und als Einheit in Längsrichtung verschiebbar. An der Einheit aus Antriebseinrichtung und Schraubeinrichtung greift eine Einrichtung arbeitsmäßig an, die damit in Längsrichtung verschiebbar ist und an einem Werkstück angreift. Um eine Drehung der Antriebseinrichtung relativ zu der Stützeinrichtung zu verhindern, ist eine Verkeilung vorgesehen, welche eine Längsverschiebbung der Antriebseinrichtung relativ zu der Stützeinrichtung ermöglicht, so daß eine Drehung der Schraubeinrichtung relativ zu der Mutter zu einer Längsverschiebung der Einheit aus Schraubeinrichtung und Antriebseinrichtung relativ zu der Stützeinrichtung führt.

Vorzugsweise weist die Stützeinrichtung ein Gehäuse auf, in dem die Antriebseinrichtung angeordnet ist. Die Mutter trägt vorzugsweise die Schraubeinrichtung und die Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung in einem nach innen weisenden Abstand von dem Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse weist einen Längsschlitz auf, und die Einrichtung zur Verkeilung hat einen ersten Teil, der an der Antriebseinrichtung befestigt' ist, und einen zweiten Teil, der in Längsrichtung in dem Schlitz verschiebbar und von der Außenseite des Gehäuses sichtbar ist, um die relative Lage der Antriebseinrichtung in dem Gehäuse anzuzeigen.

Die Einrichtung zur Verkeilung weist einen Längsschnitt in der

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Stützeinrichtung und ein Querstück auf, von dem ein erster Teil an der Antriebseinrichtung befestigt ist und ein zweiter Teil in dem Schlitz angeordnet ist, um eine Drehung der Antriebseinrichtung zu verhindern. Die Angriffseinrichtung kann einen Teil der Verkeileinrichtung enthalten, der mit der Werkstückoberfläche in Eingriff gelangen kann, welcher vorzugsweise ein Teil der Verkeileinrichtung jst, der sich durch und über den Schlitz hinaus erstreckt, oder ein Teil der Schraubeinrichtung, die an der Werkstückoberfläche angreifen kann.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

eine Seitenansicht eines Mikrometers gemäß der Erfindung; eine Schnittansicht im wesentlichen entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 3; und

eine auseinandergezogene isometrische Darstellung der Komponenten des Mikrometers in Fig. 1 - 3.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Mikrometers 10 gemäß der Erfindung enthält als Stützeinrichtung ein hohlzylindrisches Gehäuse 12. Beispielsweise mit einem Paßsitz ist am vorderen Ende des Gehäuses 12 eine T-förmige Mutter 14 mit einem Innengewinde befestigt. Das hintere Ende des Gehäuses 12 ist durch eine Kappe 16 verschlossen, die an dem Gehäuse mit Stiften 18 befestigt ist. Die Kappe 16 weist zwei sich nach innen erstreckende elektrische Kontakte 20,22 auf, die in üblicher Weise mit einem Stecker 24 verbunden sind, der von der Außenseite der Kappe 16 zugänglich ist und einen nicht dargestellten Stecker aufnehmen kann, um die Kontakte 20,22 mit einer Spannungquelle zu ver binden.

In der Nähe des vorderen Endes weist das Gehäuse 12 einen schmalen Längsschnitt 26 auf, entlang dessen Länge Markierungen 28 vorgesehen sind, wie im folgenden noch näher erläutert werden soll.

Wie aus den Fig. 2-4 ersichtlich ist, ist in dem Gehäuse 12 zwischen der Kappe 16 und der Mutter 14 ein Motor 30 oder ein sonstiger Antriebsmechanismus angeordnet, der üblicherweise für angetrie bene Mikrometer Verwendung findet. Vorzugsweise findet ein Gleich-

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spannungsmotor für niedrige Spannung Verwendung, der mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar ist. In gewissen Anwendungsfällen ist es ferner zweckmäßig, einen Motor mit einem integralen Stirnrad oder einen Schrittmotor zu verwenden. Ein Querstück 32 ist an der Stirnseite des Motors 30 beispielsweise durch zwei Schrauben 34.befestigt und weist einen Ansatz 36 auf, der sich in den Längsschlitz 26 in dem Gehäuse 12 erstreckt und deshalb von der Außenseite des Gehäuses 12 sichtbar ist. Die Lage des Ansatzes 36 relativ zu den Markierungen 26 auf der Oberfläche des Gehäuses 12 kennzeichnet die relative Lage des Motors 30 in Längsrichtung in dem Gehäuse 12. Das Querstück 32 ist ein einfach ausgebildetes starres ebenes Glied, das öffnungen zur Aufnahme der Schrauben 34 und der Motorwelle 40 aufweist. Um einen Eintritt von Staub in das Gehäuse 12 zu verhindern, kann über dem Schlitz 26 ein Fenster aus lichtdurchlässigem Kunststoff angeordnet werden.

An dem durch das Querstück 32 vorragenden Ende der Welle 40 des Motors 30 greigt eine starre Schraubeinrichtung 42 an, an der ein Feingewinde ausgebildet ist, das mit dem Innengewinde der Mutter 14 verschraubt ist. Die Schraubeinrichtung 42 und die Motorwelle 40 sind zu einer Einheit durch an sich bekannte Befestigungsmittel verbunden, so daß sich diese Teile gemeinsam drehen und in Längsrichtung vorgeschoben werden können.

Da die Mutter -14 mit der Schraubenspindel 42 verschraubt ist und diese trägt, wird auch die Welle 40 und damit der Motor 30 durch die Mutter 14 getragen. Der Durchmesser des Motors 30 und des Gehäuses 12 wird so ausgewählt, daß die Außenwand des Motors 30 in einem ausreichenden Abstand von der Innenwand des Gehäuses 12 angeordnet ist. Dadurch trägt die Mutter 14 den Motor 30 innerhalb des Gehäuses in einem Abstand von dessen Innenwand. Der Zwischenraum zwischen dem Motor 30 und der Innenwand des Gehäuses 12 wird derart ausgewählt, daß eine Lagerabnutzung oder andere Fehlausrichtungen ohne eine Berührung des Motors mit der Innenwand aufgenommen werden können.

Die Anschlüsse 60,62 am hinteren Ende des Motors 30 in Fig. 2 sind mit den Kontakten 20,22 an der Kappe 16 durch Drähte 64 verbunden. Die Länge jeden Drahts 6 4 wird derart ausgewählt, daß der Abstand zwischen der Mutter 14 und der Kappe 16 der Längsverschiebungen

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des Motors in dem Gehäuse verfügbar ist, ohne daß die vorzugsweise wendelförmig ausgebildeten Drähte 64 gespannt werden.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Mikrometers 10 näher erläutert werden, das über einen nicht dargestellten Stecker mit der Steckdose» 24 am Ende der Kappe 16 verbunden wird, so daß eine Stromversorgung des Motors über die Kontakte 20,22, die Drähte 64 und die Anschlüsse 60,62 erfolgen kann. Dadurch wird die Welle 40 und damit die Spindel 42 gedreht, während der Motor 30 sich wegen des Eingriffs des Ansatzes 36 mit dem Schlitz 26 nicht drehen kann. Bei der Drehung der Spindel 42 in der Mutter 14 wird eine Längsverschiebung des Motors 30 in dem Gehäuse 12 verursacht, die gleich der Längsverschiebung der Stirnfläche der Spindel 42 ist.

Da die Spindel 42 über die Welle 40 starr mit dem Motor 30 verbunden fet, kennzeichnet die Lage der Stirnfläche der Spindel 42 die Lage des vorderen Endes des Motors 30, so daß mit Hilfe eines einfachen Eichvorgangs eine direkte Ablesung erfolgen kann, bei welcher der Ansatz 36 in Verbindung mit der Markierung 28 als Anzeigeeinrichtung dient.

Die Stirnfläche der Spindel 42 kann als Mikrometerspindel verwendet werden, und die Stirnfläche wird derart ausgebildet und bemessen, daß sie gegen ein Werkstück unter Federspannung anliegt, beispielsweise gegen einen Objektträger eines Mikroskops. Wahlweise kann der Vorderteil der Spindel 42 mit einem Zahnrad oder Ritzel verschraubt sein, so daß eine Drehung der Spindel 42 eine Drehung des Zahnrads oder des Ritzels verursacht, so daß die Drehung des Zahnrads oder des Ritzels über einen an sich bekannten Getriebezug verwendet werden kann, die Lage eines Werkstücks einzujustieren. Wenn aus irgendeinem Grunde das vordere Ende des Mikrometers nicht zugänglich ist oder wenn räumliche Begrenzungen es nicht ermöglichen, das Werkstück entlang der Achse der Spindel und der Motorwelle auszurichten, kann ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel verwendet werden, bei dem der Ansatz 36 verlängert xst, so daß er nicht nur in die Ebene des Schlitzes 26 vorragt, son- ^v* dem sich zur Außenseite hin entlang einer solchen Länge erstreckt, daß ein direkter Eingriff raLt dem Werkstück möglich ist.

Das beschriebene Mikrometer enthält deshalb weniga: Einzelteile als bekannte Mikrometer mit einer Antriebseinrichtung, und ist deshalb

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einfacher herzustellen und zu warten, und ermöglicht insbesondere eine Miniaturisierung. Ferner ist eine einfach ausgebildete und leicht ablesbare Anzeigeeinrichtung vorgesehen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Mikrometer mit einer Antriebseinrichtung, bestehend aus

A) einer Stützeinrichtung (12),

ÜB) einer an der Stützeinrichtung (12) befestigten Mutter (14),

C) einer mit der Mutter (14) verschraubten und davon getragenen drehbaren Schraubeinrichtung (42),

D) einer mit der Schraubeinrichtung (42) arbeitsmäßig verbundenen Einrichtung (30) für einen Drehantrieb der Schraubeinrichtung (42), welche Antriebseinrichtung (30) mit der Schraubeinrichtung (42) zu einer Einheit verbunden in Längsrichtung verschiebbar sind,

E) einer an der Einheit aus Antriebseinrichtung und Schraubeinrichtung befestigten Angriffseinrichtung, die mit der Einheit längsverschiebbar ist und mit einem Werkstück in Eingriff gelangt, sowie aus

F) einer Verkeileinrichtung (32) zum Verhindern einer Drehung der Antriebseinrichtung (30) relativ zu der Stützeinrichtung (12), die eine Längsverschiebung der Antriebseinrichtung (30) relativ zu der Stützeinrichtung (12) ermöglicht, so daß

G) eine Drehung der Schraubeinrichtung (42) relativ zu der Mutter (14) zu einer Längsverschiebung der Einheit aus Schraubeinrichtung und Antriebseinrichtung relativ zu der Stützeinrichtung (12) führt.

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2. Mikrometer nach Anspruch 1, dadurch gek ennzeichnet, daß die Stützeinrichtung (12) aus einem Gehäuse (12) besteht, in dem die Antriebseinrichtung (30) angeordnet ist.
3. Mikrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (14) die Schraubeinrichtung (42) und die Antriebseinrichtung (30) derart abstützt, daß die Antriebseinrichtung (30) in einem Abstand von der Innenwand des Gehäuses (12) angeordnet ist.
4. Mikrometer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn-, zeichnet, daß das Gehäuse (12) einen Längsschlitz (26) aufweist, und daß die Verkeileinrichtung (32) einen ersten Teil aufweist, der an der Antriebseinrichtung (30) befestigt ist, sowie einen zweiten Teil (36), der entlang dem Längsschlitz verschiebbar und von der Außenseite des Gehäuses (12) sichtbar ist, um die relative Lage der Antriebseinrichtung (30) in dem Gehäuse (12) anzuzeigen.
5. Mikrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verkeileinrichtung durch den Längsschlitz (26) in der Stützeinrichtung (12) und durch ein Querstück (32) gebildet ist, welches einen ersten Teil aufweist,'der an der Antriebseinrichtung befestigt ist, sowie einen Ansatz (36), der in dem Längsschlitz (26) angeordnet ist, um eine Drehung der Antriebseinrichtung (30) zu verhindern.
6. Mikrometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffseinrichtung aus einem Ansatz (36) der Verkeileinrichtung besteht, der durch den Längsschlitz (26) nach außen vorragt, um mit der Oberfläche eines Werkstücks in Eingriff gelangen zu können.
7. Mikrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffseinrichtung durch einen Teil der Schraubeinrichtung (42) gebildet ist, der mit der Oberfläche eines Werkstücks in Eingriff gelangt.
8. Mikrometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichn et, daß die Angriffseinrichtung durch einen Teil (36) der Verkeileinrichtung (32) "gebildet ist,

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der mit der Oberfläche eines Werkstücks in Eingriff gelangen kann.
9. Mikrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (30) ein Motor ist.

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