DE3304051A1

DE3304051A1 - Messuhr

Info

Publication number: DE3304051A1
Application number: DE19833304051
Authority: DE
Inventors: Mizuno Ichiro; Sugizaki Kawasaki Kanagawa Iwao
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1982-02-08
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1983-08-18
Also published as: JPS58135903A; US4489496A; GB8303073D0; JPS6314881B2; DE3304051C2; GB2114749A; GB2114749B

Description

GRÜNECKER, KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE

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Meßuhr ' ·

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Meßuhren und insbesondere auf Verbesserungen in der Konstruktion solcher Meßuhren, bei denen die Verlagerung eines am freien Ende einer Spindel befindlichen Meßfühlers auf eine Anzeigevorrichtung übertragen wird.

Es ist eine als Meßinstrument dienende Meßuhr bekannt, bei der eine feine Bewegung eines Meßfühlers über ein Getriebe vergrößert wird, so daß ein zu vermessendes Werkstück mit einem Endmaß bzw. Meßblock oder einem Bezugslängenmaß zu vergleichen ist, wodurch ein Maßunterschied, zwischen diesen abzulesen ■ ist, um eine Abweichung zu ermitteln:

Die herkömmliche Meßuhr ist so aufgebaut, daß eine ein Gehäuse radial durchsetzende Spindel in einem im wesentlichen zentralen Bereich des mit einem Boden versehenen zylindrischen Gehäuses vorgesehen wird, wobei eine Verlagerung der Spindel in radialer Richtung des Gehäuses über eine an der

Spindel ausgebildete Zahnstange einem Ritzel vermittelt und die Drehung dieses Ritzels durch eine übersetzung vergrößert sowie auf einen Zeiger übertragen wird.

Die hier geschilderte herkömmliche Meßuhr ist jedoch nachteilig insofern, als die große Zahl von Bauteilen zu erheblichen Schwierigkeiten beim Zusammenbau führt, als die Justierung der Teile während des Zusarrm enbaus nicht in einfacher Weise ausgeführt werden kann und als die Neigung zum Auftreten von Abweichungen zwischen den Teilen besteht. Ferner hat die Notwendigkeit einer Bearbeitung der Zahnstange der Spindel und des Ritzels sowie anderer Teile mit hoher Präzision hohe Teilekosten zur Folge. Der Zwang für die Verwendung einer Vielzahl von solchen teueren Teilen führt im Ergebnis

!5 zu Schwierigkeiten, die Meßuhr mit niedrigen Kosten herstellen zu können.

Die Erfindung hat zum Ziel, eine Meßuhr zu schaffen, die in ihrer Konstruktion einfach ist, die leicht zusammenzubauen ist und die mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Bewegung einer an einem Gehäuse axial verschiebbar angeordneten Spindel auf eine mit dieser in Anlage befindliche und durch die Spindelbewegung drehbare Kurvenscheibe übertragen wird, daß durch die Drehung der Kurvenscheibe eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige eines axialen - Verschiebungswerts der Spindel betrieben wird und daß die Notwendigkeit für eine Bearbeitung mit hoher Präzision erfordernde Teile, wie Zahnstange, Ritzel u.dgl.· Teile-, beseitigt wird, um damit die Konstruktion zu vereinfachen.

Der Erfihdungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Frontansicht einer Aus-' führungsform einer Meßuhr gemäß der Erfindung, wobei die Abdeckung entfernt ist;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II - II in der Fig.1; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer gegenüber Fig. 1 und 2 abgewandelten Anzeigevorrichtung.

Die Meßuhr von Fig. 1 und 2 hat ein Gehäuse 1, das aus einem flachen, mit einem Boden versehenen zylindrischen Behälter IQ 2 sowie einer durchsichtigen Abdeckung 3 gebildet ist, wobei Behälter 2 und Abdeckung 3 über einen O-Ring 4 mit relativer Drehbarkeit zueinander verbunden sind.

Im mittigen Teil des Behälters 2 ist eine Drehwelle 5 vorgesehen, die an ihrem bodenseitigen Ende in einem Drehlager 6 und an ihrem frontseitigen Ende in einer Lagerung 8 einer Grundplatte 7 aufgenommen ist. Die Grundplatte 7 ist an einem inneren, nahe der Oberkante des Behälters 2 ausgebildeten umlaufenden Sims 9 befestigt.

Am frontseitigen Ende der Drehwelle 5 ist ein Zeiger 11 fest angebracht, während eine als Ring ausgebildete Skalenscheibe 12 an einer inneren umlaufenden Fläche der Abdeckung 3 angeklebt ist. Der Zeiger 11 und die Skalenscheibe 12 bilden eine Anzeigevorrichtung 13, wobei der Zeiger 11 bsi : einer Umdrehung einen vollen Anzeigeausschlag ausführt, während, die Skalenscheibe eine Kleinsteinteilung von 1/100 r.m hat.

Am .im wesentlichen mittigen Abschnitt der Drehwelle 5 ist eine Kurvenscheibe 14 befestigt, an der eine eine Steuerfläche bildende Umfangsflache als Archimedes'sehe Spirale derart ausgebildet ist, daß bei einer Drehung der Umfangsfläche um im wesentlichen 360° der Außendurchmesser dann um 1 mm vergrößert wird. Das gewundene Ende einer eine Kraft aufbringenden Spiralfeder 15 ist auf der der Bodenflächs des Behälters 2 zugewandten Seite an der Kurvenscheibe 1-

-δι befestigt. Das andere Ende dieser Spiralfeder 15 ist durch Eindrücken in die Umfangswand des Behälters 2 festgelegt, und die Kurvenscheibe 14 wird so beaufschlagt, daß sie (in Fig. 1) im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird.

Eine drehbar am einen Ende einer Spindel 16 gehaltene Rolle 17 kann gegen die Steuerfläche der Kurvenscheibe 14 zur Anlage kommen. Am anderen Ende der Spindel 16 ist ein Meßfühler 18 angebracht, und die Spindel wird von einem vom Behalter 2 vorstehenden hülsenförmigen Schaft 19 abgestützt und so geführt, daß sie in radialer Richtung des Gehäuses 2, d.h. in ihrer axialen Richtung, miteinem auf 1 mm beschränkten Hubweg verschiebbar ist. Innerhalb des Schaftes 19 ist an der Spindel 16 ein Federgegenlager 21 angebracht, und eine die Spindel in aus dem Gehäuse austretender Rich-• tung beaufschlagende Schraubendruckfeder 23 ist zwischen diesem Gegenlager 21 und einem in das innere Ende des Schaftes 19 eingesetzten Schraubstopfen 22 eingespannt. Ferner ist an dem Federgegenlager 21 ein keilförmiger, nicht gezeigter Vorsprung angeordnet, der mit einer an der Innenumfangsfläche des Schaftes 19 ausgebildeten, nicht gezeigten Nut in Eingriff ist, so daß die Spindel 16 gegen eine Drehung blockiert ist.

Im Behälter 2 ist neben der Spindel 16 eine blattförmige Gegenfeder 24 vorgesehen, deren eines Ende an der Umfangswand des Behälters 2 befestigt ist, während ihr freies Ende gegen eine herausstehende Anlagefläche 14A der Kurvenscheibe 14 in deren Drehrichtung zum Anschlag kommen kann, wobei diese Feder 24 bei Anlage an der Fläche 14A auf die Kurvenscheibe einen (in Fig. 1) entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Druck ausübt. Zusätzlich ragt von der Bodenfläche des Behälters 2 an einer nahe der einen Seite der Feder 24 gelegenen Stelle ein Anschlag 25 auf. '■

Die beschriebene Meßuhr arbeitet in der folgenden Weise.

Die Spindel 16 wird durch die Feder 23 (in Fig. 1 und 2) abwärts gedruckt, während die Kurvenscheibe 14 durch die Spiralfeder 15 (in Fig. 1) entgegen dem Uhrzeigersinn beaufschlagt wird. Die Steuerfläche der Kurvenscheibe 14 . ist ständig mit der Rolle Yl ohne Rücksicht auf die axiale Lage der Spindel 16 in Anlage. Wenn der am vorderen Ende der Spindel 16 befindliche Meßfühler 18 gegen ein Werkstück stößt und die Spindel (in der Zeichnung) aufwärts gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 23 bewegt wird, so bringt die Rolle 17 an der Spindel 16 die Kurvenscheibe 14 zum Drehen. Durch die Anlage der drehbaren Rolle 17 an der Steuerfläche der Kurvenscheibe 14 führt diese eine sehr glatte und ruhige Drehbewegung aus. Ferner steht der Wert der Drehbewegung der Kurvenscheibe 14 im Verhältnis zu einem Axial verschiebungswert der Spindel 16, weil die Steuerfläche nach einer Archimedes'sehen Spirale verläuft.

Wenn die Kurvenscheibe 14 in der beschriebenen Weise gedreht wird, so werden auch die Drehwelle 5 und der an ihr befestigte Zeiger 11 gedreht, wodurch ein Bewegungswert des Meßfühlers 18 auf der Skalenscheibe 12 als Ausschlag des Zeigers 11 abgelesen werden kann.

Wird die Spindel 16 bis zu ihrem oberen Endpunkt'aufwärts gedruckt, so schlägt das freie Ende der Gegenfeder 24 gegen die'Anlagefläche 14A der Kurvenscheibe 14.an, was zur Folge hat, daß bei Abwärtsbewegen der Spindel 16 von ihrem oberen Endpunkt aus die Kurvenscheibe 14 nicht nur der Kraft der Spiralfeder 15, sondern auch derjenigen der Gegenfeder 24 entgegen dem Uhrzeigersinn (in Fig. 1) unterworfen ist. Das heißt, daß einer Umkehrbewegung der Kurvenscheibe 14 aus der im Uhrzeigersinn verlaufenden Bewegung zu .einer dem Uhrzeigersinn entgegengerichteten Bewegung eine Dämpfungskraft vermittelt wird, was zu einer sehr ruhigen, stoßfreien Umkehrbewegung führt. Hierbei begrenzt der neben der

-ρ- Gegenfeder 24 angeordnete Anschlag 25 den Ablenkungswinkel des freien Endes der Gegenfeder 24 auf einen vorgegebenen Wert, so daß der entgegen dem Uhrzeigersinn drehenden Kurvenscheibe 14 keine größere Kraft, als notwendig ist, vermittelt wird.

Eine Meßuhr mit dem beschriebenen Aufbau bietet u.a. die folgenden Vorteile.

Die Konstruktion an sich wird insgesamt vereinfacht, die Zahl der Bauteile wird vermindert, und es werden insbesondere teuere Bauteile, wie Ritzel u.dgl., nicht benötigt, so daß die Meßuhr mit niedrigen Kosten gefertigt werden kann. Ferner besteht keine Möglichkeit dafür, daß Abweichungen einschließlich Verschiebungen usw. an den mit einem Ritzel u.dgl. zusammenarbeitenden Teilen hervorgerufen werden, wie auch Streuungen im gemessenen Wert, die auf einem Spiel beruhen, vermieden werden, so daß die Notwendigkeit für einen einem Spiel vorbeugenden oder ein solches verhindernden Mechanismus beseitigt wird.

Des weiteren wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung die Montagearbeit hinsichtlich Leistungsfähigkeit verbessert, was zu einer mit niedrigen Kosten zu erstellenden Meßuhr im Unterschied zu einer herkömmlichen Meßuhr, für deren. Zusammenbau ein hohes Maß an Fachkenntnis und Geschick erforderlich ist, führt.

Da der Umdrehungswert der über die Rolle 17 gegen die Spindel 16 in Anlage befindlichen Kurvenscheibe 14 unmittelbar durch die Anzeigevorrichtung 13 angezeigt wird, tritt keine nachteilige Änderung in der Messung mit der Zeit auf und die betroffenen Teile, einschließlich des Zeigers, können sich stoßfrei und ruhig bewegen, was zur herkömmlichen Meßuhr, bei der eine Verlagerung der Spindel auf den Zeiger durch miteinander in Eingriff befindliche Teile, einschließ-

lieh Ritzeln υ. dgl. Teile, übertragen wird, unterschiedlich ist .

Darüber hinaus wird ein Dämpfungsmechanismus für die Spindel unnötig.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist für die Spindel 16 ein Hubweg von 1 mm vorgesehen.· Bei den verschiedenen Vergleichsrnessungen auf dem Gebiet der Präzisionsbearbeitung wird jedoch heutzytage die Notwendigkeit für einen besonders langen Hubweg ausgeschaltet, ein Hubweg von I mm oder weniger ist als ausreichend heute weit verbreitet.

Ferner unterscheidet sich eine Meßuhr gemäß der Erfindung von einer herkömmlichen Meßuhr, bei der eine Spindel in mittiger Lage das Gehäuse durchsetzt und in diesem aufgenommen ist, wobei zusätzlich im Gehäuse an der Spindel naheliegenden Stellen Ritzel und andere Teile angeordnet sind. In dieser Beziehung bietet die Meßuhr gemäß der Erfindung den Vorteil, daß ihr Zusammenbau erleichtert wird und sie eine kompakte Form erhalten sowie auch in verschiedenen, für den jeweiligen Gebrauch besonders geeigneten Ausgestaltungen gefertigt werden kann.

Bei der erläuterten Ausführungsform ist die Umfangsflache der Kurvenscheibe 14 als Steuerfläche ausgebildet, gegen die die Rolle 17 der Spindel 16 stößt. Diese Anordnung kann durch eine solche ersetzt werden, bei der eine Steuerkehle oder -nut von vorbestimmtem Verlauf an einer Seitenfläche der Scheibe ausgebildet wird, in die ein von der Spindel vorstehender Stift od.dgl. gleitend eingreift, so daß die Spindel und diese Steuernut miteinander gekuppelt sind. In diesem Fall kann die Notwendigkeit, eine Kraftquelle, wie die Spiralfeder 15, zur engen Verbindung der Spindel 16 mit der Kurvenscheibe 14 vorzusehen, entfallen.

Auch muß die Rolle 17 nicht unbedingt vorhanden sein. Wenn der Andruckwinkel zwischen der Kurvenscheibe 14 und Spindel

16 bis zu einem bestimmten Ausmaß groß ist, kann eine axiale Verlagerung der Spindel 16 auf die Kurvenscheibe 14 direkt übertragen werden, um diese Verlagerung ruhig und stoßfrei in eine Drehbewegung der Kurvenscheibe 14 auch dann umzusetzen, wenn die Rolle 17 nicht vorhanden ist. Mit der Rolle

17 wird jedoch der Vorteil geboten, daß die Bewegung der Spindel 16 glatt auf die Kurvenscheibe 14 übertragen wird, selbst wenn der Andruckwinkel zwischen Kurvenscheibe und Spindel klein ist.

Ferner besteht bei der beschriebenen Ausführungsform die Anzeigevorrichtung 13 aus dem Zeiger 11 und der Skalenscheibe 12; diese Anordnung kann jedoch durch die in Fig.3 gezeigte Anzeigevorrichtung 113 ersetzt werden, wobei ein Umdrehungswert der Drehwelle 5 von einem drehenden Verschlüßler photoelektrischer, magnetischer oder anderer Art erfaßt und angezeigt wird. Die Anzeigevorrichtung 113 enthält im einzelnen eine an der Drehwelle 5 befestigte drehende Scheibe 114, einen ein vom Fühler (Detektor) 115 erfaßtes Signal verstärkenden Verstärker 116, ein das verstärkte Fühlersignal verarbeitendes -Gerät 117 und eine mit diesem Gerät verbundene, einen gemessenen Wert digital darstejlende Anzeigetafel 118. Wenn der drehende, die Scheibe 114 sowie den Fühler 115 umfassende Verschlüßler zur Anwendung kommt und wenn die Anordnung, bei der die Kurvenscheibe sowie die Spindel durch die in einer Seite der Scheibe ausgebildete Steuernut in Eingriff sind, angewendet wird,.dann kann die Steuernut als mehrfach gewickelte Spirale ausgebildet werden, so daß die mit der Spindel in Eingriff befindliche Scheibe dann in Übereinstimmung mit einer Spindelverschiebung mohrere Male dreht, wodurch es leicht möglich ist,

den Hubwoy der Spindel zu vergrößern. 36

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Wie gesagt wurde, ist die steuerfläche der Kurvenscheibe 14 als Archimedes'sehe Spirale gestaltet, sie kann jedoch auch eine andere Gestalt haben, wenn die Anzeigevorrichtung 13 oder 113 dann dieser Gestalt für die richtige Anzeige angepaßt ist. Die Anwendung einer Archimedes'sehen Spirale macht es jedoch möglich, der Skalenscheibe 12 eine gleichförmige Einteilung zu geben, weil ein Verschiebungswert der Spindel 16 und ein Umdrehungswert der Scheibe H zueinander im Verhältnis stehen, was eine vereinfachte Ausbildung der Anzeigevorrichtung zum Ergebnis hat.

Die Anwendung von unterschiedlichen Größen für die Steuerscheibe 14 ermöglicht es ferner, unterschiedlich lange Hubwege für die Spindel 16 zu erhalten, so daß verschiedene Arten von Minimaleinteilungen auf der Skala angewendet werden können.

Aus der obigen Beschreibung folgt, daß durch die Erfindung eine Meßuhr von vereinfachter Konstruktion, die ohne Schwierigkeiten zusammenzubauen und mit niedrigen Kosten zu fertigen ist, geschaffen wird.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

.) Meßuhr, gekennzeichnet durch ein. Gehäuse (1), durch eine axial verschiebbar am Gehäuse gehaltene, an ihrem freien Ende einen Meßfühler (18) aufweisende Spindel (16), durch eine innerhalb des Gehäuses mit der Spindel in Anlage befindliche sowie durch eine axiale Verschiebung der Spindel in Drehung zu versetzende Kurvenscheibe (14) und durch eine aus der Drehung der Kurvenscheibe einen Axialverschiebungswert der Spindel darstellende Anzeigevorrichtung (13, 113).

30 2. Meßuhr nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet daß am inneren Ende der Spindel (16) eine mit der Kurvenscheibe (14) in Anlage gehaltene Rolle (17) befestigt ist.

3. Meßuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Spindel zur Anlage kommende Teil der Kurvenscheibe (14) nach einer Archimedes'sehen Spirale gestaltet ist.

4. Meßuhr nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (13) eine Skalenscheibe (12) sowie einen Zeiger (11), der an der Drehwelle (5) der Kurvenscheibe (14) befestigt ist, umfaßt.

5. Meßuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (113) eine an der Drehwelle (5) der Kurvenscheibe (14) befestigte drehende Scheibe (114), einen dem Außenumfang der drehenden Scheibe zugeordneten Fühler (115) und eine einen gemessenen Wert im Ansprechen auf ein vom Fühler (115) erfaßtes Signal digital darstellende Anzeigetafel (118) umfaßt.

6. Meßuhr, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1), durch eine am Gehäuse axial verschiebbar gehaltene Spindel (16) mit einer am im Gehäuse befindlichen Spindelende angebrachten Rolle (17) und mit einem am außerhalb des Gehäuses befindlichen freien Spindelende angebrachten Meßfühler (18), durch eine über eine Axialverschiebung der Spindel in Drehung zu versetzende Kurvenscheibe (14), deren Umfangsflachemit der Rolle (17) in Anlage ist, und durch eine eine Axialverschiebung der Spindel aus der Drehung der Kurvenscheibe darstellende Anzeigevorrichtung (13, 113).

7. Meßuhr nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kurvenscheibe

(14) eine Gegenfeder (24) zugeordnet ist, die in der Drehrichtung der Kurvenscheibe gegen diese zur Anlage kommt und bei Drehrichtungsumkehr der Kurvenscheibe diese in die Gegenrichtung drückt.

8. Meßuhr nach Anspruch. 6 oder 7, dadurch gekennze ic h η e t, daß die Umfangsflache der Kurvenscheibe (14) nach einer Archimedes'sehen Spirale gestaltet ist.

9. Meßuhr nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (13) eine Skalenscheibe (12) sowie einen an der Drehwelle (5) der Kurvenscheibe (14) befestigten Zeiger (11) umfaßt.

10. Meßuhr nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (113) eine an der Drehwelle (5) der Kurvenscheibe (14) befestigte drehende Scheibe (114), einen dem Außenumfang der drehenden Scheibe zugeordneten Fühler (115) und eine einen gemessenen Wert im Ansprechen auf ein vom Fühler (115) erfaßtes Signal digital darstellende Anzeigetafel (118) umfaßt.

11. Meßuhr, gekennzeichnet durch ein einen Behälter (Z) sowie eine Abdeckung (3), die relativ zueinander drehbar miteinander verbunden sind, aufweisendes Gehäuse (1), durch eine am Behälter axial verschiebbar .. befestigte Spindel (16), die an ihrem im Behälter befindlichen Ende mit einer Rolle (17) und an ihrem außerhalb des Behälters befindlichen Ende mit einem Meßfühler (18) versehen ist, durch eine im Behälter drehbar gelagerte, durch eine axiale Verschiebung der Spindel in .Drehung zu versetzende Kurvenscheibe (14), an deren Umfangsfläche die Rolle (17) anliegt, und durch eine einen Axialverschiebungswert der Spindel aus einer Drehung der Kurvenscheibe darstellende Anzeigevorrichtung (13, 113).
· . ·

-4-

12. Meßuhr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (13) einen an der Drehwelle (5) der Kurvenscheibe (14) befestigten Zeiger (11) und eine an der Abdeckung (3) befestigte Skalenscheibe (12) umfaßt.

13. Meßuhr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (113) eine an der Drehwelle (5) der Kurvenscheibe (14) befestigte drehende Scheibe (114), einen dem Außenumfang der drehenden Scheibe zugeordneten Fühler (115.) und eine einen gemessenen Wert im Ansprechen auf ein vom Fühler (115) erfaßtes Signal digital darstellende Anzeigetafel (118) umfaßt.