DE3304051C2 - Meßuhr - Google Patents

Abstract

Bei einer Meßuhr ist eine Kurvenscheibe mit einer Spindel in Anlage und entsprechend einem Verschiebungswert der Spindel in Umdrehung zu versetzen. Durch die Drehung der Kurvenscheibe wird eine Anzeigevorrichtung betrieben, die einen gemessenen Wert anzeigt. Die Meßuhr weist eine einfache Konstruktion auf und ist leicht zusammenzubauen, wobei mit hoher Präzision zu fertigende Teile, wie eine Zahnstange, Ritzel u.dgl. Teile, nicht notwendig sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßuhr mit einem Gehäuse, mit einer in diesem axial verschiebbar gelagerten Spindel, die an ihrem freien Ende einen Meßfühler trägt, mit einem im Gehäuse untergebrachten, eine Axialverschiebung der Spindel in eine Drehbewegung umwandelnden Mechanismus und mit einer Anzeigevorrichtung, die den Wert der Axialverschiebung der Spindel anzeigt.

Es sind Meßuhren bekannt, bei denen eine feine Bewegung eines Meßfühlers über ein Getriebe vergrößert wird, so dall ein zu vermessendes Werkstück mit einem

''EndMt.3 bzw Meßblock oder einem Bczugslangenmaß zu vergleichen ist, wodurch ein Maßunterschied /.wischen diesen abzulesen ist, um eine Abweichung zu ermitteln.

' Eine herkömmliche Meßuhr (DE-ÖS 27 57 856) ist im Prinzip so aufgebaut, daß eine ein Gehäuse radial durchset7Si"(de Spindel in einem im wesentlichen zentralen Ber · des Gehäuses vorgesehen wird, wobei eine Verlagerung der Spindel in radialer Richtung des Gehäuses über eine Zahnstange einem Ritzel vermittelt und die Drehung dieses Ritzels durch eins Obersetzung ve -größert sowie auf einen Zeiger übertragen wird.
Die hier geschilderte herkömmliche Meßuhr ist jedoch nachteilig insofern, als die große Zahl \on Bauteilen zu erheblichen Schwierigkeiten beim Zusammenbau führt, als die Justierung der Teile während des Zusammenbaus nicht in einfacher Weise ausgeführt werden

to kann und als die Neigung zum Auftreten von Abweichungen zwischen den Teilen besteht. Ferner hat die Notwendigkeit einer Bearbeitung der Zahnstange an der Spindel und des Rkzels sowie anderer Teile mit ftoher Präzision hohe Teitekosten zur Folge. Der Zwang für die Verwendung einer Vielzahl von solchen teueren Teilen führt im Ergebnis zu Schwierigkeiten, die Meßuhr mit niedrigen Kosten herstellen zu können.

Es ist ferner eine Meßuhr, im speziellen Fall eine Anzeigevorrichtung für die Lage eines drehenden Körpers — die Kurbeiwelle einer Brennkraftmaschine —, bekanntgeworden (GB-PS 5 52 930;, die ebenfalls eine Vielzahl von Bauteilen, die zumindest zu ganz bestimmten Stellen äußerst genau bearbeitet werden müssen, umfaßt und einen sehr komplizierten Aufbau aufweist.

Bei dieser Meßuhr wird eine Verschiebebewegung einer Spindel auf eine radi?Je Fläche eines schwenkbar gelagerten Trägers übertragen, an dem ein Zeiger schwenkbar gehalten ist Dieser Zeiger trägt einen Stift, der in eine Kerbe im Träger durch die Kraft einer Feder eingreift, so daß die radiale Fläche gegen das obere, keilförmige Ende der Spindel gedruckt wird, wobei diese Fe der auch die Spindel abwärts drückt Der Zeiger ist so gelagert, daß er zwei Drehpunkte hat und zwei Relativbewegungen zu einer Skala ausführen kann. Durch die gerade verlaufende radiale Fläche kann der Zeiger eine nur bis höchstens 90° reichende Drehbewegung ausführen: zwischen dieser radialen Fläche und dem daran anliegenden keilförmigen Ende der Spindel ist in sehr hohem Maß mit einem Auftreten von Schlupf zu rechnen, und ein solcher Schlupf oder ein Spiel beeinträchtigen ganz wesentlich die Umwandlung eines Verschiebungswerts in einen Drehwinkel. Bei der bekannten Meßuhr ist aber nicht nur ein solches Spiel zu erwarten, vielmehr ist mit weiteren Ungenauigkeiten zu rechnen, die auf Schraubverbindungen oder -einstellungen, auf den benötigten Federn, auf den Schwenkverbindungen, auf dem Eingriff zwischen dem Stift am Zeiger sowie der Kerbe am Träger usw. beruhen. Auch kann ein Lösen der radialen Fläche vom keilförmigen Ende der Spindel nicht ausgeschlossen wer, :n.

Durch die Erfindung soll deshalb die Aufgabe gelöst werden, eine Meßuhr zu schaffen, die bei Gewahrleistung einer sehr hohen Meßgenauigkeit mit wenigen Teilen auskommt und leicht zusammenzubauen sowie kostengünstig zu fertigen »·

DieseAufgabe wild bc ic. Vcßuhr der in, · .';.' anspruch 1 angegebenen G.nur · ■ ; Jen im Kennzei chen dieses Anspruchs her.iusge>tei..i.n Maßnahme gelöst, wobei die Patentansprüche 2 bis 5 bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der eriindungi-. gemäßen Meßuhr zum Gegenstand haben

Um eine genaue Anzeige eines gemessenen Werts zu

. liefern, benötigt die Meßuhr gemäß der Erfindung nur * eine Spindel, eine kurvenscheibe und eine Spiralfeder.

Die Kurvenscheibe ist mit einer Archimedes'schen Spirale, versehen, so daß ein Drehwert der Kurvenscheibe als ein Verschiebungswert der Spindel, so wie * ^;st. erfaßt werden kann, und auf Grund dieser Sp r·: ·λ\

der Zeiger die Möglichkeit, eine Drehbewegung um 360° auszuführen. Zahnräder und Zahnstangen, wie sie bei anderen Meßuhren häufig zur Anwendung kommen, fallen bei einer Meßuhr gemäß der Erfindung weg.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Frontansicht einer Ausi'ührungsform einer Meßuhr gemäß der Erfindung, wobei die-⁵ bdeckung entfernt ist;

F i g. 2 den Schnitt nach der Linie H-II in der F i g. 1;

Fig.3 eine schematische Darstellung einer gegenüber F ig. 1 und 2 abgewandelten Anzeigevorrichtung.

Die Meßuhr von F i g. 1 und 2 hat ein Gehäuse 1, das aus einem flachen, mit einem Boden versehenen zylindrischen Behälter 2 sowie einer durchsichtigen Abdekkung 3 gebildet ist, wobei der Behälter 2 und die Abdekkung 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 an ihrein frontscitigcn 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 Skaienscheibe 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 bei einer Umdrehung einen vollen Anzeigeausschlag ausführt, während die Skaienscheibe eine Kleinsteinteilung von Άοο mm hat.

Am im wesentlichen mittigen Abschnitt der Drehwelle 5 ist eine Kurvenscheibe 14 befestigt, an der eine eine Steuerfläche bildende Umfangsfläche als Archimedes'sche Spirale derart ausgebildet ist, daß bei einer Drehung der Umfangsfläche um im wesentlichen 360° der Außendurchmesser dann um 1 mm vergrößert wird. Das gewunde-iie Ende einer eine Kraft aufbringenden Spiralfeder 15 ist auf der der Bodenfläche des Behälters 2 zugewandten Seite an der Kurvenscheibe 14 befestigt Das andere Ende dieser Spiralfeder 15 ist durch Eindrücken in die Umfangswand des Behälters 2 festgelegt, und die Kurvenscheibe 14 wird so beaufschlagt. d?ß sie (in Fi g. 1)im Gegenuhrzeigersinn geü.cht wird.

Eine drehbar am einen Ende einer Spindel 16 gehaltene Rolle 17 kann gegen die Steuerfläche der Kurvenscheibe 14 /ur Anlage kommen. Am anderen Ende der Spindel 16 ist ein Meßfühler 18 angebracht, und die Spindel wird von einem vom Behälter 2 vorstehenden hülsenförmi^en Schaft 19 abgestützt und so geführt, daß sie in radialer Richtung des Gehäuses 2, d. h. in ihrer axialen Richtung mit einem 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 austretenden Richtung beaufschlagende Schraubendruckfeder 23 ist zwischen diesem Gegenlager 21 und einem in das innere Ende des Schaftes 19 eingesetzten Schraubstopfen 22 . ,eingespanntftferner ist ,anqienr I^edergegenlager 21 ein: ^keilförmiger, nicht gezeigter VofsprJng; angeordnetfder 'mit einer an der Innenümfangsfläche 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 1"6 eine blattförmige Gegenfeder 24 vorgesehen, deren eines Ende an der Umfangswand des Behälters 2 befestigt ist, während ihr freies Ende gegen eine herausstellende Anlagefläche 14.A 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 F i g. 1) entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Druck ausübt Zusätzlich ragt von 4er Bodenfläche des Behälters 2 an einer nahe der einen Seite der Feder 24 geiegenen Stelle ein Anschlag 25 auf.

Die beschriebene Meßuhr arbeitet in der folgenden

ίο Weise.

Die Spindel 16 wird durch die Feder 23 (in F i g. 1 und 2) abwärts gedrückt, 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 17 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 briny« die Rolle 17 an der Spindel iS die Kurvenscheibe *·*■ 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

Zi der Drehbewegung der Kurvenscheibe 14 im Verhältnis zu einem Axialverschiebungswert der Spindel 16, weil die Steuerfläche nach einer Archimedes'schen 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 14,4 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 ..uch derjenigen der Gegenfeder 24 entgegen dem Uhrzeigersinne (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 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 iäafür, daß .Abweichungen einschließlich Verschiebun-

; i'genüsw.änden miueinem Ritzel Uydgl. zusammenarbeitenden Teilen hervorgerufen werden, wie auch Streuungen im gemessenen Wert, die auf einem Spiel beruhen,

e-5 vermieden werden, so daß db Notwendigkeit für einen einem Spiel vorbeugenden oder ein solches verhindernden Mechanismus beseitigt wird.

Des weiteren wird durch die erfindungsgemäße Aus-

bildung 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, einschließlich Ritzeln u.dgl. Teile, übertragen wird, unterschiedlich ist.

Darüber hinaus wird ein Dämpfungsmechanismus für

rfip Sninrjpl nnnfitio

Scheibe 114, einen ein vom Fühler (Detektor) 115 erfaßtes Signal verstärkender Verstärker 116, ein das verstärkte Fühlersignal verarbeitendes Gerät 117 und eine mit diesem Gerät verbundene, einen gemessenen Wert digital darstellende 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 mehrere Male dreht, wodurch es leicht möglich ist, den Hubweg der Spindel zu vergrößern.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist für die Spindel 16 ein Hubweg von 1 mm vorgesehen. Bei den verschiedenen Vergleichsmessungen auf dem Gebiet der Präzisionsbearbeitung wird heutzutage die Notwendigkeit für einen besonders langen Hubweg ausgeschaltet, ein Hubweg von 1 mm oder weniger ist ais 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 aufpenommen 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 geeignete Ausgestaitungen gefertigt werden kann.

Bei der erläuterten Ausführungsform ist die Umfangsfläche 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 vorbestimmten! Verlauf an 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 photoelekfrischer, magnetischer oder anderer Art erfaßt und angezeigt wird. Die Anzeigevorrichtung 113 enthält im einzelnen eine an der Drehwelle 5 befestigte drehende Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meßuhr mit einem Gehäuse, mit einer in diesem axial verschiebbar gelagerten Spindel, die an ihrem Ende einen Meßfühler trägt, mit einem im Gehäuse untergebrachten, eine Axialverschiebung der Spindel in eine Drehbewegung umwandelnden Mechanismus und mit einer Anzeigevorrichtung, die den Wert der Axialverschiebung der Spindel anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandlungsmechanismus eine von einer Drehwelie (5) getragene, mit einem an der Spindel (16) angebrachten Betätigungsglied in Berührung befindliche Kurvenscheibe (14), deren mit dem BetStigungsglied in Berührung befindlicher Teil als Archimedes'sche Spirale ausgebildet ist, umfaßt und daß eine Spiralfeder (15), deren eines Ende an der Drehwelle (5). deren andere? Ende an einem Festpunkt am Gehäuse (1) befestig! ist. einen die Kurvenscheibe (14) ständig gegen das Betätigungsglied der Spindel zwingenden Druck ausübt.

2. Meßuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied der Spindel (J6) als eine Rolle (17) ausgebildet ist, die gegen die als Archimedes'sche Spirale ausgebildete Umfangsfläche der Kurvenscheibe (14) anliegt.

3. Meßuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsgiied als seitwärts von der Spindel vorstehender Stift ausgebildet ist, der in eine als Archimedes'sche Spirale ausgebildete Nut in einer Seitenfläche der KlurvensJieibe eingreift.

4. Meßuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die . .nzeigevorrichtung

(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.