DE3142010A1

DE3142010A1 - Hoehenmessgeraet

Info

Publication number: DE3142010A1
Application number: DE19813142010
Authority: DE
Inventors: Yoshioka Utsunomiya Tochigi Susumu
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE3142010C2; US4399617A; JPS5775508U; GB2087562A; GB2087562B; JPS6123766Y2

Description

25 Die Erfindung betrifft ein Ilöhenmeßgerät zur Messung
eines Höhen- oder Anreißmaßes an Gegenständen aus der
Verschiebestrecke eines an einem Ständer gelagerten
Schiebers.

30 Herkömmliche, bisher bekannte Höhenmeßgeräte sind u.a. von einer solchen Bauart, wobei eine flache Platte von rechteckigem Querschnitt als Träger einer Schiebereinheit dient. Da der Ständer einen derartigen rechteckigen Querschnitt hat, wird eine horizontale Drehbewegung

35 der Schiebereinheit bei einem Höhenmeßgerät dieser Bauart beschränkt, wodurch es möglich ist, eine horizontale Verlagerung zwischen der Hauptskal.a und der Nonius- oder

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Feinskala an der Schiebereinheit zu unterbinden. Der rechtwinklige Querschnitt des Ständers hat jedoch ziemlich zwangsläufig Verdrehungen in der Richtung senkrecht zu seiner Bi~eite, d.h. entlang der Plattenstärke des Ständers, zur Folge. Ferner ist für jede der Ständerflächen eine glatte und plane Maschinenbearbeitung mit hoher Genauigkeit erforderlich, ims eine Schwierigkeit in der Herstellung des Ständers darstellt.

Um die erwähnten Nachteile und Schwierigkeiten zu überwinden, werden derzeit für die Ständer stab- oder rohrartige Teile von elliptischer Gestalt eingesetzt, und die Schiebereinheit wird an wenigstens zwei solchen Ständern gelagert, um die horizontale Drehbewegung von Ständer xtnd Schieber relativ zueinander zu unterbinden. Werden zwei Ständer vorgesehen, so müssen diese jedoch parallel zueinander montiert werden, da anderenfalls die Schiebereinheit nicht an den Ständern vertikal bewegbar gelagert werden kann. Das erfordert wiederum ausgefeilte Techniken und verschlechtert die Leistung bei und die Wirtschaftlichkeit der Montagearbeit.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Höhenmeßgerät zu schaffen, durch das eine erleichterte Montagearbeit des Ständers ermöglicht wird, und es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Höhenmeßgerät zu schaffen, bei dem keine zusätzlichen Mittel und Maßnahmen für die Beschränkung der Drehbewegung einer Schiebereinheit erforderlich

sind.
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Erfindungsgemäß können diese Ziele dadurch erreicht werden, daß, um die Montagearbeiten für den Ständer zu erleichtern, ein Ständer von kreisförmigem Querschnitt verwendet wird und daß, um eine Drehung der Schiebereinheit in Umfangsrichtung des Ständers zu unterbinden, eine vertikal verlaufende, an einem kreisförmigen Ständer befestigte Skala oder die Befestigungsfläche für diese Skala herangezogen werden.

-z-l,

Do?· Rrf iiidungsgegcnstand wird anhand der in den Zeichnun-» gen dargostollten bevorzugten Ausführungsform erläutert. Es zeigen:

g Fig. 1 eine Frontansicht des Höhenmeßgeräts gemäß der Erfindung, wobei die obere Hälfte im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Plöhenmeßgeräts, wobei die untere Hälfte im Schnitt dar- IQ gestellt ist;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil des Schiebers und den Ständer zur Erläuterung deren Lagen zuein- ' ander;

Fig. (t eine schetnatische Frontansicht zur Darstellung des Aufbcius der in Fig. 2 gezeigten Skalenableseeinheit; Fig. 5 einen Querschnitt zur Erläuterung der Lagebeziehung zwischen einem am oberen Teil des Ständers angebrachten Ring und einer Platte, die in Fig. 1 gezeigt sind; ' Fig· 6 eine Unteransicht des Fußes des in Fig. 1 und 2 gezeigten Höhenmeßgeräts.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Meßgerät weist einen Fuß 1 auf, der einen nach unten offenen Raum la umschließt. Ein auf den Fuß 1 fest aufgesetzter Ständer 2 ist als Hohlzylinder mit Kreisquerschnitt ausgebildet und begrenzt einen vertikalen Hohlraum 2a in seinem Inneren, wie Fig. 1 und 3 zeigen.

An der Außenfläche des Ständers 2 ist eine sich vertikal erstreckende Skala 3 befestigt, deren SkäJLenträger 5mit Hilfe von Schraubenbolzen k (vgl. Fig. 1) an mehreren Stellen an dem Ständer 2 gehalten ist und eine vertikale Ntit 6 aufweist, in der eine Skalenleiste 7 angebracht ist, Teilstriche mit einer yUm-Teilung aufweist.

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Λΐι der Säule 2 ist vertikal beweglich ein Schieber 8 gelagert, der ein zylindrisches, lose am Außenumfang des Ständers 2 angeordnetes Schieberhauptteil 9 und an diesem befestigte Rollenhalter 10, die jeweils um 120 zueinander beabstandet sind (vgl. Fig. 3)» enthält. Die Rollenhalter 10 sind mittels Schrauben 11 am Schieberhauptteil 9 gehalten, so daß sie zurückziehbar zum Ständer 2 vorragen, und an ihnen sind Rollen 12 drehbar in Rollkontakt mit der Außenfläche des Ständers 2 gelagert.

Obwohl die Fig. 1 und 3 lediglich die Rollen 12 an der Oberseite des Schieberhauptteils 9 zeigen, so sind solche auch an der unteren Seite des Hauptteils 9 angebracht, von denen in Fig. 2 eine Rolle 12' gezeigt ist, die, wie die Rollen 12, ebenfalls an drei Stellen vorhanden sind. Am Schieberhaupt teil sind Abdeckungen A vorgesehen«.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Schieber 8 über ein Paar von Rollen 13 und 13', die gegen beide Seitenflächen 5a, 5b des Skalenträgers 5 anliegen, verschiebbar am Schieberhauptteil 9 gehalten. Diese Rollen 13, 13' halten von rechts und links den Skalenträger 5 zwischen sich, so daß der Schieber 8 gehindert ist, eine Drehbewegung in der Umfangsrichtung des Stünders 2 auszuführen.

Die Fig. 4 zeigt eine Skalenableseeinheit l'i der photoelektrischen Bauart, die am Schieberhauptteil befestigt ist. Die Skalenableseeinheit \h enthält eine (nicht gezeigte) Einrichtung, die Lichtstrahlen aussendet, die auf die Skalenleiste 7 treffen, und eine (nicht gezeigte) Einrichtung, die die von der Skalenleiste 7 reflektierten Lichtstrahlen mit Hilfe einer Schlitzplatte oder -blendenplatte oder einer lichtdurchlässigen Skalenplatte empfängt. Änderungen in der Dunkelheit und Helligkeit des von der Lichtempfangseinrichtung erfaßten Lichts werden in elektrische Signale umgesetzt, die gezahlt und dann elektrisch an einer digitalen Anzeige 15 > die am Schieberhauptteil 9i wie Fig. 1 zeigt, vorgesehen ist, wiedergegeben werden.

Am Schicborhauptteil ist, wie Fig. 1 und 3 erkennen lassen, ein Anreißer l6 oder eine Konsole für eine Anreißnadel angebracht.

Am oberen Ende dos Ständers 2 ist ein Ring 17 (vgl. Fig.1 und 5) befestigt, an dem Seilscheiben 18, 18' drehbar gelagert sind. Eine Fußplatte 19 (Fig. 2) schließt das untere Ende des Ständers 2 ab.

Entlang der axialen Mitte des Hohlraumes 2a im Ständer ist eine .vertikal verlaufende Führungsstange 20 angeordnet, die am oberen Ende mittels eines Stifts 21 an einer am Ring 17 befestigten Platte 17a festgelegt ist und am unteren Ende die Fußplatte 19 durchsetzt. Auf das untere Ende der Führungsstange 20 ist eine Befestigungsmutter 22 aufgeschraubt. Am Ring 17 ist eine Abdeckhaube 23 lösbar befestigt.

Im Hohlraum 2a ist auf der Führungsstange 20 ein mit diescr in Gleitkontakt befindliches Gegengewicht 2k vertikal bewegbar angeordnet (Fig. 2). Dieses Gegengewicht 24 ist mit Hilfe von über die Seilscheiben 18, l3' geführten Seilen 2f>, 25' an den Schieber 8 angeschlossen. Die Seile 25, 25' bestehen beispielsweise aus einem dünnen Metallband, Draht od.dgl.

V7ie Fig. 2 zeigt, zieht sich eine vertikal bewegbare, parcillel zum Ständer 2 angeordnete Feineinstellstange 28 durch den Schieberhauptteil 9, die an ihrem oberen Ende

vertikal bewegbar an der Platte 17a und an ihrem unteren Ende ebenfalls vertikal bexfcgbar am Fuß 1 gehalten ist. Der Schieber 8 ist so ausgebildet, daß er an einer beliebigen Stelle an der Feineinstellstange 26 mittels einer

in den Schieberhauptteil 9 als Befestigungsmittel einge-35

schraubten Feststellschraube 27 festgelegt werden kann.

Das untere Ende dcx~ Foineinstellstange 26 ragt in den Raum la, und nahe dem unteren Ende ist ein Haltering 28

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vorgesehen. Zwischen eine am Oberteil des Fußes 1 befestigte Buchse 29 und den Haltering 28 ist eine Feder 30 eingesetzt, die auf Grund ihrer Spannung die Feineinstellstange 26 abwärts drückt. Eine in die Buchse 29

g eingeschraubte Feststellschraube 31 legt die Feineinstellstango 26, an deren unterem Ende eine Kugel 32 gehalten ist, am Fuß 1 fest.

Wie Fig. 2 zeigt, ist am Fxiß 1 eine Feineinstell-Schraub- ^q mechanik 33 angebracht, die eine am Fuß 1 befestigte Hülse 34, eine an dieser vertikal beweglich gelagerte Spindel 35, ein an deren oberem Ende mit Hilfe einer Kopfschraube eindeutig festgelegtes Handstellglied 36 und eine am unteren Ende der Spindel 35 gehaltene Kugel 37 enthält.

Zwischen der Kugel 37 der Feineinstell-Schraubmcchanik 33 und der Kugel 32 am unteren Ende der Feineinstellstange 26 ist ein Hebelwerk 38 angeordnet. Dieses enthält ein am Fuß 1 befestigtes Lager 39 > einen im Lager 39 aufgenommenen Zapfen 40 und einen im Lager 39 auf dem Zapfen 40 verschwenkbaren Hebel 4l. An den Enden seiner beiden Arme liegt der Hebel an den Kugeln 32. bzw. 37 an, und die Länge des einen Armes bis zum Anschlag an der Kugel 37 ist größer bemessen als die Länge des anderen Armes bis zum Anschlag an der Kugel 32.

Wie die Fig. 2 und 6 zeigen, ist der Fuß 1 mit Luftausblase- oder -Strahlöffnungen 42 ausgestattet, die zur Unterseite hin gerichtet und an drei Stellen (vgl.Fig.6) angeordnet sind. Jede der Luftstrahlöffnungen 42 ist über Rohrleitungen 43, 44, 45, 46 mit einer Rohrleitung 47 verbunden, die über ein Absperrventil (Auf/Zu) 48 an eine Rohrleitung 49 angeschlossen ist. Ein Luftzufuhr- ° schlauch 50 steht über eine Kupplung 51 und einen Kupplungsstecker 52 mit der Rohrleitung 49 in Verbindung.

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Das einen derartigen Aufbau aufweisende Höhenmeßgerät arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise.

Bei einer vertikalen Verlagerung des Schiebers 8 unter . Lösen der Feststellschraube 27 wird über die Seile 25,25' des Gegengewicht 24 bewogt.

Bei Festlegen des Schiebers 8 mit Hilfe der Feststellschraube 27 an der Feineinstellstange 26 und bei Lösen der Feststellschraube 31 verändert sich dann, wenn das Handstellgled 36 der Feineinstell-Schraubmechanik 33 gedreht wird, die Lage des Fexneinstellglieds 36 in seinem Gewinde allmählich geringfügig, um die Spindel 25 vertikal fein zu bewegen. Diese feine Bewegung der Spindel 35 wird über die Kugel 37, den Hebel 4l und die Kugel 32 auf die Feineinstellstange 26 übertragen, um diese zu einer feinen vertikalen Bewegung zu bringen. Das hat zum Ergebnis, daß der Schieber 8 vertikal fein bewegt wird.

Auf diese Weise wird der Schicbor mit Bezug zum Ständer grob oder fein vertikal %^rer lagert, wobei die Verschiebestrecke des Schiebers 8 als eine Relatiwerlagerung zwischen der Skala 3 und der Skalenableseeinlieit l4 abgele-

*° sen wird, und der V7ert dieser Verlagerung wird an der digitalen Anzeige 15 sichtbar gemacht.

Die Horizontalbewegung des Höhenmeßgeräts wird auf die nachfolgend beschriebene Art und Weise herbeigeführt. Zuerst werden die Kupplung 51 und der Kupplungsstecker 52 miteinander verbunden, um Druckluft vom Schlauch 50 der Rohrleitung 49 zuzuführen. Es wird hierauf das Ab~ sperrventil 48 geöffnet, so daß vom Schlauch 50 der Rohrleitung 49 zugeführte Luft über die Rohrleitungen 47, 46, 45, 44 und 43 einer jeden der drei Luftstrahlöffnuiigen 42 zugeführt und aus diesen ausgestoßen wird. Die ausgestoßene Luft bildet über der Anreißplatte

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od.. dgl., worauf das Höhenmeßgerät gelagert ist, eine dünne Luftschicht, um das Höhenmeßgerät leicht anzuheben oder aufzuschwimmen. In diesem Zustand wird durch Führung an der Hülse 34 der Foineinstoll-Schraubmechanik 33 dann das Ilöhenmeßgerät horizontal bewegt. Da zwischen dem Fuß 1 und dem Auflager od.dgl. für diesen keine Reibungskraft vorhanden ist, ist für die Bewegung eine geringe Betätigungskraft ausreichend.

Da gemäß der beschriebenen Ausführungsforra bei dem Erfindungsgegenstand der Ständer 2 aus einem einzigen kreisförmigen Bauteil besteht, kann der Ständer lediglich durch sein Befestigen im rechten Winkel zur Grundfläche des Fußes 1 aufgebaut werden, was die Montagearbeit für den Ständer 2 wesentlich vereinfacht.

Da ferner eine Drehung des Schiebers 8 in der Kreisumfangsrichtung des Ständers 2 durch die Anwendung der vertikal verlaufenden, am kreisförmigen Ständer 2 befestigten Skala 3 eingeschränkt bzw. unterbunden ist, sind keine zusätzlichen Mittel und Maßnahmen erforderlich, urn die Drehbexfegung des Schiebers 8 zu begrenzen. Weil darüber hinatxs der Ständer 2 als kreisförmiger Hohlzylinder ausgebildet ist, kann sein Gesamtgewicht vermindert werden bei Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Festigkeit, die wiederum eine Verformung des Ständers 2 bei Bewegung des Schiebers 8 verhindert, so daß es möglich ist, eine hohe Genauigkeit einzuhalten.

^O Weiterhin ermöglicht der Gewichtsausgleich für den Schieber 8 mit Hilfe des Gegengewichts 24 eine Vertikalbewegung des Schiebers mit einer geringen Betätigungskraft. Das Einfügen des Gegengewichts 24 in den Hohlraum 2a führt zusätzlich dazu, daß das Gegengewicht 24 ohne ein Vorragen nach außen gehalten wird, wodurch eine Behinderung des Meßvorgangs vermieden und das Erfordernis für einen besonderen Raum zur Aufnahme des Gegengewichts ausgeschaltet wird.

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Da weiterhin der Schieber 8 vertikal mit Hilfe der parallel dazu angeordneten, eine Feineinstellung zulassenden Feineinstellstange 26 bewegt wird, kann die Feineinstellung für den Schieber 8 an einer unveränderlichen Stelle ausgeführt werden.

Weil die Feincinstellstange 26 durch die Feineinstell-Schraubmechanik 33 und das Hebelwerk 3^ fein betätigt wird, kann die Feineinstellung des Schiebers ferner mit einer geringen Kraft ausgeführt werden. Hierzu trägt auch die Tatsache bei, daß die Masse des Ausgleichsgewichts 2k ihren Einfluß auf den Schieber 8 auch im Fall der Feineinstellung ausübt.

Durch die Anordnung der Feineinstell-Schraubmechanik 33 in vom Fuß 1 vorragender V/eise ist es überdies möglich, deren Hülse 3^ als Griff bei der Bewegung des Höhenmeßgoräts zu vorwenden.

Da außerdem die Luftstrahlöffnungen 42 in der unteren Fläche des Fußes 1 ausgebildet sind und vom Schlauch 50 zugeführte Druckluft aus diesen ausgestoßen oder ausgedüst werden kann, kann an der Unterseite des Fußes 1 eine pneumatische Lagerung geschaffen werden, wodurch eine glatte, erschütterungsfreie Bewegung des Höhenmeßgeräts ermöglicht wird.

Wenngleich diese Erfindung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschrieben

wurde, so sind Abwandlungen oder Abänderungen selbstverständlich möglich. Beispielsweise sind die Skala 5 und die Skalenabloseeinhoit 1A nicht nur a^ιf eine Lichtreflexionsbauart begrenzt, sondern es können verschiedene Arten von linearen Verschlüßlern verwendet werden, z.B.

solche von der Lichtdurchlässigkeits-,der Magnetskalen- und der Elektromagnetspulenbauart. Ferner muß die Skala nicht notwendigerweise unmittelbar an der Außenfläche

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dci' Säule 2 angebracht werden, sondern kann an einer vertikal sich ex-strcckenden Ständerbefestigungsflache, die durch maschinelle Bearbeitung od.dgl. an der Ständeraußenfläche ausgebildet ist, gehalten sein. In dieg sein Fall können die Fläche selbst oder die Seiten dieser* Fläche als ein Anschlag gegen die Drehbewegung des Schiebers 8 herangezogen werden. Im Hinblick auf Kosten, Festigkeit und Genauigkeit ist es jedoch von Vorteil, die Skala 3 direkt an dein kreisförmigen Ständer zu

jQ befestigen und die Seitenflachen der Skala 3 als eine Drehung verhindernde Anschläge zu benutzen, wie vorher ausgeführt wurde, weil dann der Ständer 2 als vollsteindiger Zylinder ohne irgendeinen planen Teil an der Außenfläche ausgebildet werden kann. Obwohl fernsr die Feineinstell-Schraubmechanik 35 &ro oberen oder am unteren Teil des Ständers 2 vorgesehen werden kann, ist es vorteilhaft, sie am Fuß 1 anzuordnen, da dann keine zusätzliche Kraft auf den Ständer 2 ausgeübt wird.

Claims

Patentansprüche

1·/ Hohenmeßgerät, g.elcennzei chnet durch einen auf einen Fuß (l) aufgesetzten Ständer (2) von kreisförmigem Querschnitt, durch eine an der Außenfläche des Ständers befestigte Skala (3) und durch einen vertikal bewegbar an dem Ständer gelagerten Schieber (8), wobei die Skala oder die Fläche zur Befestigung der Skala eine Drehbewegung des Schiebers in Umfangsrichtung des Ständers beschränkt.
2. Hohenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η 35 zeichnet, daß der Ständer (2) von einem Hohlzylinderkörper gebildet ist.

IHtU ! U
3· Höhenmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet:, daß die Skala (3) einen am Ständer (2) befestigten Skalenträger (5) und eine innerhalb einer Längsnut (6) des Skalenträgers angebrachte Skalenleiste (7) enthält.
4. Höhenmeßgerät, gekennzeichnet durch einen auf einen Fuß (l) aufgesetzten Ständer (2) von kreisförmigem Querschnitt, durch eine an der Außenfläche des Ständers befestigte Skala (3)i durch einen vertikal bewegbar an dem Ständer gelagerten Schieber (8), wobei die Skala oder die Fläche zur Befestigung der Skala eine Drehbewegung des Schiebers in Umfangsrichtung des Ständers beschränkt, und dxirch Ausbildung eines vertikai verlaufenden Hohlraumes (2a) innerhalb des Ständers, in welchen ein Gegengewicht (24) vertikal bewegbar eingesetzt ist, das über am oberen Teil des Ständers abgefangene Seilelemente (25, 25') an den Schieber (8) angegeschlossen ist.
5. Höhenrneßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilelemente (25, 25') aus einem dünnen Metallband bestehen und am oberen Teil des

Ständers über Seilscheiben (l8, 18·) abgefangen sind. 25
6. Höhenmeßgerät, gekennzeichnet durch einen auf einen Fuß (l) aufgesetzten Ständer (2) von kreisförmigem Querschnitt, durch eine an der Außenfläche des Ständers befestigte Skala (3)j durch einen vertikal

^ou bewegbar an dein Ständer gelagerten Schieber (8), wobei die Skala oder die Fläche zur Befestigung der Skala eine Drehbewegung des Schiebers in Umfangsrichtung des Ständers beschränkt, durch eine längs zum Ständer angeordnete sowie vertikal bewegbar am oberen Teil des Ständers und am Fuß gehaltene Feineinstellstange (26), durch eine am Ständer oder am Fuß angebrachte, in vertikaler Richtung arbeitende Feinbetätigung für die Fein-

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einstellstange und durch eine zwischen der Feineinsteilstange sowie dem Schieber angeordnete, den Schieber an einer beliebigen Stelle an der Feineinstellstange

festlegende Feststelleinrichtung (27). 5
7- IlÖhenmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in vertikaler Richtung arbeitende Feinbetätigung eine am Fuß (1) angebrachte Feineinstell-Schraubmechanik (33) sowie ein zwischen der Feineinstell-Schraubmechanik und der Feineinstellstange angeordnetes Hebelwerk (38) enthält.
8. Höhenmeßgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ständer (2)

·*■" ein vertikal verlaufender Hohlraum (2a) ausgebildet ist, daß in den Hohlraum ein Gegengewicht (24) vertikal bewegbar eingesetzt ist und daß das Gegengewicht sowie der Schieber (8) durch am oberen Teil des Ständers abgefangene Seilelemente (25, 25') miteinander verbunden

sind.
9. Höhenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterseite des Fußes (1) gerichtete Luftstrahlöffnungen (42) vorhanden

sind, die an eine Druckluft zuführende Quelle angeschlossen sind.